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出版者:机械工业

作者:本社

出品人:

页数:201

译者:

出版时间:2008-1

价格:29.80元

装帧:

isbn号码:9787111232339

丛书系列:

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《数据结构与算法精讲：从基础到实践》 图书简介 本书聚焦于计算机科学领域的核心基石——数据结构与算法，旨在为读者提供一套系统、深入且实用的学习路径。不同于侧重应试技巧或特定考试大纲的解析，本书以夯实理论基础、提升工程实践能力为核心目标，全面覆盖了从基本概念到复杂应用的全景知识体系。 第一部分：数据结构的基石——组织与抽象 本部分详尽阐述了数据在计算机中如何组织和表示。我们不满足于简单地罗列结构名称，而是深入探究每种结构背后的设计哲学与适用场景。 1. 线性结构深度剖析： 我们首先从最基础的数组和链表讲起。对于数组，重点讨论其内存连续性带来的高效随机访问特性，以及动态数组（如C++中的`std::vector`或Java中的`ArrayList`）在空间管理上的精妙设计。对于链表，则细致区分单向、双向及循环链表的实现细节，并着重分析其在插入和删除操作中 O(1) 复杂度的来源，以及与数组在操作效率上的权衡。栈（Stack）和队列（Queue）作为线性结构的抽象应用，本书将它们视为LIFO和FIFO原则的典范，结合实际应用场景，如函数调用栈的实现、缓冲区管理等进行案例分析。 2. 非线性结构的精妙构建： 树（Trees）是本书的重点内容之一。我们不仅会介绍二叉树（Binary Trees）的基本操作，更会花费大量篇幅讲解自平衡树系——AVL树和红黑树（Red-Black Trees）。对于红黑树，我们将详细剖析其维护平衡的四大旋转操作和颜色调整规则，帮助读者理解其在保证对数时间复杂度操作下的复杂性。此外，堆（Heaps）作为优先级的实现者，我们将深入探讨最大堆和最小堆的构建过程，并展示其在实现高效优先队列中的作用。对于更广义的树结构，如B树和B+树，我们将结合数据库索引的实际需求，阐述它们如何在磁盘I/O受限的环境下实现高效检索。 3. 图论的广阔世界： 图（Graphs）是表示复杂关系网络的强大工具。本书采用“建模先行”的策略，首先指导读者如何将现实问题抽象为图模型（有向图、无向图、带权图等）。接着，详细讲解邻接矩阵和邻接表两种主要的图存储方式及其优劣。核心算法部分，我们将深度解析遍历算法——深度优先搜索（DFS）和广度优先搜索（BFS），并提供伪代码和逐步执行的示例。对于更高级的路径和连通性问题，如最短路径（Dijkstra、Floyd-Warshall）和最小生成树（Prim、Kruskal），本书将侧重于算法的数学原理、时间复杂度分析以及在网络路由、资源分配等领域的应用。 第二部分：算法的智慧——求解与优化 本部分旨在培养读者的算法思维，即如何设计出高效、正确的步骤来解决计算问题。 1. 基础算法的精炼： 排序（Sorting）是算法的入门基石。我们不局限于冒泡和选择排序的低效实现，而是将重点放在高效排序算法上：快速排序（QuickSort）的枢轴选择策略、归并排序（MergeSort）的稳定性保证，以及堆排序（HeapSort）与堆结构的完美结合。我们将通过比较这些算法在最佳、最坏和平均情况下的性能，引导读者理解“没有免费的午餐”这一算法设计哲学。 2. 递归与分治思想： 递归是理解许多复杂算法的关键。本书将递归的概念与分治策略（Divide and Conquer）紧密结合，通过汉诺塔、二分查找等经典案例，展示如何将大问题分解为可管理的小问题。 3. 动态规划（DP）的系统化： 动态规划是解决重叠子问题和最优子结构问题的利器。本书采取“自底向上”与“自顶向下带备忘录”相结合的教学方法，系统地梳理了DP问题的特征识别方法。我们将深入剖析背包问题（0/1、完全、多重）、最长公共子序列（LCS）以及矩阵链乘法等核心DP模型，帮助读者掌握状态定义、状态转移方程的构建，并最终优化空间复杂度。 4. 贪心算法的洞察力： 贪心算法（Greedy Algorithms）的魅力在于其局部最优的选择能导向全局最优。本书将清晰界定贪心算法适用的前提条件（贪心选择性质和最优子结构），并通过活动安排问题、霍夫曼编码等实例，展示如何进行有效的贪心选择。 5. 搜索与回溯的艺术： 搜索算法，特别是回溯法（Backtracking），是解决约束满足问题的有力工具。本书会详细讲解如何通过剪枝（Pruning）技术来优化搜索空间，以解决如八皇后问题、数独求解和组合生成等问题。 第三部分：实践与性能分析 本书强调理论必须指导实践。 1. 复杂度分析的量化： 我们致力于建立严格的性能分析框架，深入讲解大O（O）、大Ω（Ω）和Θ（Theta）符号的精确含义，区分时间复杂度和空间复杂度，并教会读者如何准确地分析循环、递归函数（使用主定理）以及图算法的渐进性能。 2. 内存管理与底层交互： 结合C/C++的内存模型，我们讨论结构体在内存中的对齐、指针的底层工作原理，以及链表和树结构在实际分配和释放内存时可能遇到的挑战，从而加深对数据结构抽象层下具体实现的理解。 3. 现代算法范式简介： 最后，本书将简要介绍现代计算中越来越重要的算法范式，例如计算几何中的基础算法思想，以及NP完全性问题的基本概念，为读者未来深入学习打下理论基础。 本书适合于计算机科学、软件工程等相关专业的学生，以及希望系统提升自身算法和数据结构功底的初中级软件工程师。通过本书的学习，读者将不仅掌握“做什么”，更能理解“为什么这么做”，从而构建出健壮、高效的计算解决方案。

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