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出版者:

作者:杨起帆

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价格:30.00元

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isbn号码:9787308047081

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《数据结构与算法：从理论到实践》 本书导读： 在信息技术飞速发展的今天，无论是软件开发、系统设计还是人工智能领域，对高效、稳定、可靠的程序架构的需求从未间断。支撑这一切底层逻辑的基石，正是数据结构与算法。本书旨在为读者构建一个坚实而全面的数据结构与算法知识体系，并强调理论知识与工程实践的紧密结合。我们不满足于简单的概念罗列，而是深入剖析各类数据结构的设计思想、性能权衡，以及经典算法的实现细节与优化策略。 第一部分：基础构建——理解数据组织的艺术 本部分将带领读者从最基础的视角审视数据的组织方式。我们将首先回顾离散数学和基本计算模型（如图灵机概念的简化介绍），为后续的抽象数据类型（ADT）奠定理论基础。 章节一：线性结构与内存模型 重点解析数组（Array）的底层内存布局、连续性优势与局限性，并深入探讨链表（Linked List）的单向、双向及循环结构。我们将对比指针操作在不同场景下的时间与空间复杂度差异，并引入栈（Stack）和队列（Queue）的抽象操作，聚焦于它们在表达式求值、函数调用栈管理中的实际应用。 章节二：非线性结构的探索 这是理解复杂数据关系的关键部分。我们将详细讲解树（Tree）结构，从基础的二叉树（Binary Tree）出发，过渡到平衡树——AVL树和红黑树（Red-Black Tree）的旋转与再平衡机制。红黑树的讲解将侧重于其自校正特性如何保证对数时间复杂度的查找、插入和删除操作。此外，堆（Heap）的结构及其在实现优先队列（Priority Queue）中的核心作用也将被详尽阐述。 第二部分：算法的精髓——效率与逻辑的统一 本部分聚焦于解决问题的核心方法论——算法设计范式。我们强调的不是“会用”，而是“理解为何如此设计”。 章节三：搜索与排序的进化 排序算法是算法学习的经典起点。我们将系统梳理比较排序的下界（$O(N log N)$），对比归并排序（Merge Sort）的稳定性与空间开销，以及快速排序（Quick Sort）在平均情况下的优越性及最坏情况的规避策略。对于非比较排序，如计数排序、基数排序，我们将分析它们在特定数据范围内的线性时间效率。搜索方面，除了二分查找的精确应用，还将引入哈希表（Hash Table）的构造原理，深入探讨散列函数的设计、冲突解决策略（开放寻址法与链地址法）对查找性能的影响。 章节四：算法设计范式：分治、贪心与动态规划 这是算法思维的飞跃。 分治法（Divide and Conquer）：以经典的“主定理”为工具，分析递归关系的求解。 贪心算法（Greedy Algorithms）：通过严格的最优子结构和贪心选择性质的证明，阐释为什么贪心策略在特定问题（如霍夫曼编码、最小生成树的某些变种）中能保证全局最优。 动态规划（Dynamic Programming, DP）：我们将重点讲解DP的两大特性——重叠子问题和最优子结构。通过背包问题、最长公共子序列等经典案例，演示如何通过自底向上（Tabulation）和自顶向下（Memoization）的方法构建状态转移方程，避免重复计算，从而将指数级问题转化为多项式时间问题。 第三部分：图论——复杂网络的建模与求解 图结构是描述现实世界复杂关系（如社交网络、路线规划、依赖关系）的强大工具。本部分将系统化图的表示方法（邻接矩阵与邻接表）及其适用场景。 章节五：图的遍历与连通性 我们将详细对比广度优先搜索（BFS）和深度优先搜索（DFS）的机制，并讨论它们在寻找最短路径（无权图）、拓扑排序（针对有向无环图DAG）中的应用。拓扑排序将结合工程实践，如项目依赖管理中的任务调度。 章节六：最短路径与最小生成树 图算法的核心挑战之一是路径优化。 单源最短路径：深入剖析迪杰斯特拉（Dijkstra）算法的原理，并着重分析其局限性（不能处理负权边），随后引入Bellman-Ford算法，用于处理带负权边的场景，并检测负权环。 全源最短路径：讲解Floyd-Warshall算法，及其在密集图中的性能优势。 最小生成树（MST）：对比Prim算法和Kruskal算法，分析它们在处理稀疏图与稠密图时的效率差异，并基于割（Cut）的性质来理解MST的正确性。 第四部分：高级主题与工程实现 本部分将视线投向更专业的领域，探讨如何将理论知识转化为高性能的工程组件。 章节七：高级搜索与回溯 我们将探讨回溯法（Backtracking）在解决约束满足问题中的通用框架，例如八皇后问题、迷宫求解。同时，我们将引入分支限界法（Branch and Bound），作为回溯法的一种优化，如何利用界限函数加速剪枝过程，应用于旅行商问题（TSP）等组合优化问题。 章节八：时间复杂度的严格分析与高级优化 本章回归到计算的本质。我们将系统介绍渐近符号（$O, Omega, Theta$）的精确含义，并探讨摊还分析（Amortized Analysis），用以评估那些操作耗时变化较大的数据结构（如动态数组的扩容、Fibonacci堆）的整体性能。最后，我们将简要介绍NP完全性的概念，帮助读者区分哪些问题在理论上存在高效解，哪些问题可能需要借助启发式算法或近似算法来解决。 本书特色： 本书的每一章节都配备了大量的伪代码和C++/Python/Java的实现示例（读者可根据自身需求选择参考），重点阐述关键步骤的逻辑推导，而非仅仅提供运行的代码块。我们坚持“动手是最好的学习”，引导读者在实践中体会数据结构带来的性能提升与算法逻辑带来的优雅解决方案。本书适合计算机科学、软件工程专业的学生，以及希望系统提升程序设计内功的在职工程师。

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我最赞赏这本教程的地方，在于它对C语言“哲学”的诠释，而不仅仅是语法规则的罗列。它似乎在不断地向读者灌输一种理念：C语言是接近硬件的，你需要对计算机的工作方式有一定的想象力。在讲解位运算的部分，作者使用了大量的表格和二进制图示来辅助理解，这比单纯的数学公式要高效得多。我过去总是觉得位操作很神秘，但在阅读完相关章节后，我能清晰地理解`&`、`|`、`^`、`~`、`<<`、`>>`在数据压缩、标志位设置等场景下的威力。这种对底层逻辑的深入挖掘，让我在阅读其他语言文档时，也能更快地理解其背后的实现机制。此外，书中还穿插了一些关于C语言发展历史和标准演进的小故事，这些“花边”知识虽然不影响核心代码的编写，但极大地增强了阅读的趣味性，让你感觉这不是一本枯燥的技术手册，而是一部关于计算科学的编年史。总而言之，这本书成功地将一门看似古老但极其核心的语言，讲得既有深度又有温度，非常推荐给所有想认真对待编程事业的人。

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这本《C语言程序设计教程》真的让我这个初学者感到非常亲切，它不是那种冷冰冰的理论堆砌，而更像是一位经验丰富的老师在身边手把手地教你。我记得刚开始接触编程时，光是变量、数据类型这些基础概念就让我头疼不已，总觉得和实际应用脱节。但这本书的叙述方式非常注重“为什么”和“怎么做”的结合。比如，在讲解指针时，作者没有直接抛出复杂的内存地址操作，而是先用生活中的例子打比方，比如房间的门牌号、书架上的书的位置，让抽象的概念变得具体可感。等到真正进入代码实现时，你会发现每一步的逻辑都非常清晰，注释也恰到好处，不会过多地打断阅读的流畅性，但又能在关键节点提供必要的提示。尤其让我印象深刻的是它对流程控制语句的讲解，比如`switch-case`和嵌套循环，书中的实例代码都非常贴合实际的工程需求，而不是为了练习而练习的无聊算法。读完前几章，我竟然能自己动手搭建一个简单的命令行工具，那种“我学会了”的成就感是其他教材很难给予的。这本书的排版也很舒服，字体大小和行间距都经过了精心设计，长时间阅读也不会感到眼睛疲劳。

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坦白说，我过去也尝试过好几本C语言教材，但大多不是代码晦涩难懂，就是理论讲得太过深入，还没入门就已经劝退了。这本《C语言程序设计教程》的独特之处在于它对“模块化”和“结构化”思想的早期植入。在很多教程中，这些概念往往被放到非常靠后的章节，等你已经习惯了写“面条式”代码时再来纠正就非常困难了。这本书从一开始就强调函数的使用和头文件的引入，即便是最简单的“Hello World”，也会被拆解成不同部分来讲解，告诉你为什么要这样做。这种潜移默化的引导非常重要，它塑造了一种良好的编程习惯，而不是仅仅教会你如何让代码跑起来。我尤其欣赏它对标准库函数的使用规范讲解，不是简单地告诉你`printf`是干什么的，而是深入到格式化字符串的底层逻辑，告诉你如何避免常见的缓冲区溢出等安全问题。对于想要深入理解计算机底层运作的读者来说，这种严谨性是不可或缺的基石。它真正做到了“授人以渔”，让读者不仅会写代码，更懂得如何写出健壮、可维护的代码。

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对于有一定编程基础，想系统性地查漏补缺的人来说，这本书同样展现了它的深度和广度。我读到中间部分时，原以为它会像其他入门书一样浅尝辄止，但令人惊喜的是，它对内存管理和编译原理的介绍达到了相当高的水准。特别是关于动态内存分配（`malloc`、`free`）的讲解，不仅细致地阐述了不同情况下内存泄漏的可能性，还巧妙地引入了内存池的概念，虽然不是硬性要求读者实现，但这种前瞻性的知识点拓宽了视野。再谈谈预处理指令，很多书只是简单提一下宏的用法，这本书却花了专门的篇幅讲解宏的副作用和副作用的规避方法，这对于处理复杂的嵌入式系统或大型项目时至关重要。它的行文风格在这里变得更加成熟、老练，仿佛在提醒读者，C语言的强大不仅在于其简洁的语法，更在于其对底层资源的精细控制能力。这种对细节的执着，使得本书既能作为新手的第一本教材，也能成为有经验开发者案头的常备工具书。

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这本书的实践环节设计得非常巧妙，真正体现了“教程”的价值，而非仅仅是“参考手册”。市面上很多教程，练习题要么过于简单，要么就是直接抄袭了课本上的标准算法，缺乏新意。而《C语言程序设计教程》在每一章的末尾都设置了“进阶挑战”和“项目模拟”两个模块。我发现“项目模拟”部分非常贴合大学的课程设计要求，比如模拟一个简易的文件管理系统，或者一个学生信息数据库的命令行接口。这些项目不是凭空捏造的，它们需要你综合运用前几章学到的所有知识点——从结构体定义到文件I/O，再到指针的灵活运用。这种螺旋上升的学习路径，让我感觉每学一个新知识点，都能立刻找到它的用武之地，极大地提高了学习的积极性。更棒的是，书中还附带了一个配套的在线资源库，里面有每道题目的参考解答和更详细的思路剖析，这对于卡住不知道如何下手的人来说，简直是雪中送炭。这种软硬件结合的学习体验，让我觉得这套书的定价是完全物超所值的。

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