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出版者:

作者:张伟

出品人:

页数:278

译者:

出版时间:2007-6

价格:23.00元

装帧:

isbn号码:9787040217605

丛书系列:

图书标签:

• 局域网
• 网络管理
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• IT技术

《数据结构与算法分析：C++描述》 简介 本书深入剖析了计算机科学的基石——数据结构与算法。它不仅仅是一本枯燥的理论教材，更是一本旨在帮助读者理解和掌握高效程序设计思维的实践指南。全书以C++语言为载体，系统地阐述了从基础到高级的各种核心数据结构，并结合严谨的算法分析方法，揭示了如何选择和设计最优解。 第一部分：基础回顾与分析框架 本书首先从C++语言特性回顾入手，确保读者对指针、引用、类和模板有扎实的理解，这些是实现复杂数据结构的必要工具。随后，引入了算法效率分析的核心工具——渐近符号（Asymptotic Notation），详细解释了$O$、$Omega$和$Theta$的精确含义和使用方法。我们强调，分析时间复杂度和空间复杂度是衡量任何算法优劣的决定性标准。此外，针对递归算法的特点，本书专门开辟章节讲解主定理（Master Theorem）及其应用，为后续分析分治算法打下坚实的基础。 第二部分：线性数据结构 本部分聚焦于最常用且基础的线性结构。我们不仅介绍了数组（Arrays）的底层实现和动态数组（如`std::vector`的原理），还深入探讨了链表（Linked Lists）的单向、双向及循环实现，对比了它们在插入、删除操作上的性能优势与劣势。 重点章节将放在栈（Stacks）和队列（Queues）上。栈的应用（如表达式求值、函数调用栈的模拟）和队列的先进先出特性被详细讲解。在此基础上，本书进一步介绍了双端队列（Deques），并演示了如何利用双端队列高效地实现滑动窗口最大值等问题。对于队列的实现，我们对比了基于数组和基于链表的优缺点，特别是处理溢出和动态伸缩的策略。 第三部分：非线性数据结构——树与图 这是本书的核心和难点所在，也是衡量软件系统性能的关键所在。 树（Trees）的部分，从最基础的二叉树（Binary Trees）开始，详细描述了前序、中序、后序遍历的递归与非递归实现。随后，我们将重点放在二叉搜索树（BST），分析其在平均情况和最坏情况下的性能。为了解决BST在极端数据输入下退化成链表的问题，本书投入大量篇幅讲解平衡搜索树。我们详细剖析了AVL树的旋转机制，并对比了红黑树（Red-Black Trees）的插入和删除平衡操作，解释了为什么红黑树被广泛应用于标准库和操作系统内核中。 此外，本书还涵盖了B树及其变体B+树，重点阐述了它们在外部存储（如磁盘I/O）优化中的重要性，这对于数据库系统的理解至关重要。堆结构（Heaps）作为一种特殊的完全二叉树，其最大堆和最小堆的构建、插入和删除操作被详细解析，并展示了如何利用堆实现优先级队列（Priority Queues）以及堆排序（Heapsort）算法。 图（Graphs）是描述复杂关系网络的强大工具。本书全面介绍了图的两种主要表示方法：邻接矩阵和邻接表，并比较了它们在稀疏图和稠密图中的适用性。 图的遍历算法是重点：深度优先搜索（DFS）和广度优先搜索（BFS）的原理、实现（包括使用栈和队列）以及在路径查找、连通性判断中的应用被深入探讨。 在最短路径算法方面，本书细致地讲解了Dijkstra算法（处理非负权边）和Bellman-Ford算法（处理含负权边的图），并对比了它们的时间复杂度。对于多源最短路径问题，Floyd-Warshall算法的动态规划思想被清晰地呈现。 拓扑排序的应用场景，如项目调度和依赖解析，也被纳入讲解范围。对于最小生成树（MST），本书提供了Prim算法和Kruskal算法的完整实现和性能分析。 第四部分：高级算法与设计范式 本部分旨在提升读者的算法设计能力。 1. 排序算法的综合比较：除了基础的插入排序和选择排序，本书重点对比了快速排序（Quicksort）的枢轴选择策略、平均性能与最坏情况，以及归并排序（Mergesort）的稳定性及其分治特性。最后，我们将对比所有主要排序算法（$O(n^2)$ vs $O(n log n)$）的性能图谱。 2. 贪心算法（Greedy Algorithms）：通过实例（如活动选择问题、霍夫曼编码），阐述贪心选择性质和最优子结构，指导读者何时可以安全地应用贪心策略。 3. 动态规划（Dynamic Programming）：这是算法设计中最强大的工具之一。本书通过背包问题、最长公共子序列等经典案例，系统地讲解了“重叠子问题”和“最优子结构”的识别，并详细演示了如何构建状态转移方程和使用自底向上的迭代方法进行优化。 4. 散列表（Hash Tables）：散列表因其平均$O(1)$的查找效率而广受欢迎。本书深入探讨了哈希函数的设计原则（如除法、乘法、平方法），以及解决冲突的各种技术：链地址法（Chaining）和开放寻址法（Open Addressing，包括线性探测、二次探测和双重散列）。同时，本书还分析了负载因子对性能的影响以及如何实现动态的表大小调整（Rehashing）。 第五部分：算法性能优化与实践 最后一部分将理论与工程实践相结合。我们讨论了摊还分析（Amortized Analysis），这对于理解动态数组和散列表在连续操作序列中的平均性能至关重要。书中还包含了一些关于计算几何基础和字符串匹配算法（如KMP）的介绍，作为对高级主题的初步探索。 本书旨在培养读者构建健壮、高效软件系统的能力。通过大量的C++代码示例和练习题，读者将能够熟练地在实际项目中选择并实现最合适的数据结构和算法。学习完本书后，读者将具备独立分析复杂计算问题的能力，并能写出性能优越的代码。

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这本书的语言风格有一种老派工程师的沉稳和务实，没有那些浮夸的辞藻，每一个论述都建立在坚实的技术基础之上。它对不同网络协议的深入挖掘，特别是对于TCP/IP协议栈的底层机制讲解，达到了教科书级别的深度，但又没有牺牲可读性。我特别喜欢作者在阐述协议交互过程时所采用的“角色扮演”式描述，仿佛TCP三次握手和四次挥手不再是枯燥的状态机转换，而是两个伙伴之间有条不紊的对话。这种对技术原理刨根问底的态度，极大地满足了我作为技术爱好者对“为什么”的追问。它不是一本教你“如何做”的速成手册，而是一本让你真正“理解”网络运作哲学的宝典，读完后，再去看任何网络相关的技术文档，都会感到更加得心应手。

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让我印象深刻的是，这本书在探讨网络安全方面的内容，处理得非常到位且具有前瞻性。它没有将安全视为一个孤立的模块，而是将其融入到网络搭建和管理的每一个环节。从最初的物理访问控制，到防火墙规则的精妙设定，再到入侵检测系统的部署策略，作者的讲解层次分明，逻辑严密。特别是关于零信任架构的初步介绍，虽然只是蜻蜓点水，但也为我打开了一扇新的大门，让我意识到传统的边界安全模型已经面临巨大的挑战。书中提供的那些安全加固的小技巧，看似微小，但在实际应用中却能起到“四两拨千斤”的效果，比如如何优化DHCP租约时间以防止恶意占用资源等。这些细节的处理，显示出作者对现代网络环境复杂性的深刻洞察，这本书绝对是提升个人防御能力必备的参考书。

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这本书的实战演练部分简直是太给力了，完全不是那种纸上谈兵的理论说教。作者在描述每一步操作时，都配上了高清的截图和详细的命令行输入指导，让人仿佛就在操作自己的终端一样。我记得有一次，我在配置一个复杂的子网划分时遇到了困难，按照书上的步骤一步步操作，当我看到结果成功显示在屏幕上时，那种成就感无以言喻。书中对于常见故障的排查，更是体现了作者深厚的实战经验。它没有仅仅停留在“如果出现A情况，执行B命令”的简单罗列，而是深入剖析了导致这些故障的底层原因，并提供了多种应急和优化方案。这使得即便是面对突发的网络中断，我也不再是束手无策的菜鸟，而是能够冷静地运用书中学到的知识进行诊断和修复。对于那些希望快速将理论知识转化为生产力的技术人员来说，这本书的价值远超定价。

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这本书的封面设计得非常现代，色彩搭配既专业又不失活力，一下子就抓住了我的眼球。我本来对网络技术有些望而却步，觉得那是极客的专属领域，但这本书的排版和章节布局却让人感到亲切。尤其是它在介绍基础概念时，大量采用了图表和流程图，这种直观的展示方式，对于我这种需要从零开始构建知识体系的初学者来说，简直是救星。清晰的逻辑线索贯穿始终，从最底层的硬件识别，到数据包如何在复杂的交换机和路由器之间穿梭，每一个步骤都被拆解得异常细致。我尤其欣赏作者在讲解OSI七层模型时所使用的比喻，那些生活化的例子瞬间打通了抽象理论与实际应用的壁垒。读完前几章，我感觉自己仿佛站在一个高处，俯瞰着整个网络世界的运行脉络，那种豁然开朗的感觉，是很多理论教材无法给予的。作者显然非常懂得如何与读者进行有效的沟通，文字流畅而不失严谨，绝非那种堆砌术语的枯燥读物。

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这本书的扩展性内容做得非常出色，它成功地将基础知识与当前热门技术趋势巧妙地结合在了一起。例如，在讨论VLAN和路由聚合时，作者顺带介绍了SDN（软件定义网络）的基本概念及其对传统网络的冲击。这种预留式的知识点设置，让读者在掌握核心技能的同时，也能对未来的技术发展方向有所预判。此外，书中关于网络监控工具的介绍和对比分析也极为详尽，各种开源和商业工具的优缺点分析得客观中立，避免了个人偏好对读者的误导。它不仅教会了我如何搭建一个能用的网络，更教会了我如何去衡量一个网络的“好坏”——性能、可靠性、安全性和可扩展性，这些综合性的评估标准，是任何一个合格的网络管理者必须具备的素养，这本书在这方面给予了极大的启发。

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