数据结构与算法

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出版者:清华大学出版社
作者:麦克米兰
出品人:
页数:337
译者:
出版时间:2009-5
价格:35.00元
装帧:
isbn号码:9787302197980
丛书系列:
图书标签:
  • 数据结构
  • C
  • #算法
  • 数据结构
  • 算法
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  • 编程
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  • 算法设计
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具体描述

《数据结构与算法(C#语言版)(影印版)》是第一本关于在.NET框架下用C#语言实现数据结构与算法的教材。《数据结构与算法(C#语言版)(影印版)》内容丰富,不仅涵盖了涵盖了基本数据结构与算法的知识,而且还介绍了诸如可靠性算法和动态程序设计之类的高等数据结构的内容。《数据结构与算法(C#语言版)(影印版)》的实用性强,介绍了数组与数组列表、链表、哈希表、词典、树、图,以及查找与排序算法,并且还介绍一些高等数据结构算法,如可靠性算法、动态程序设计等。

《数据结构与算法(C#语言版)(影印版)》是C#专业人员和学生学习数据结构与算法的很好用书。

编程艺术的基石:深入解析现代软件开发中的核心技术与实践 本书聚焦于构建高效、可靠和可维护软件系统的底层原理与前沿技术,旨在为渴望精进软件工程能力的开发者提供一套系统化、实战化的知识体系。 我们将避开基础的数据结构和经典算法的重复论述,转而深入探索那些在现代高性能计算、大规模分布式系统以及前沿人工智能应用中发挥决定性作用的关键技术栈。 --- 第一部分:高性能计算与内存优化 在当今计算资源日益昂贵和延迟要求日益严苛的环境中,理解硬件如何工作,并围绕硬件特性来设计软件,是区分优秀工程师与普通程序员的关键。本部分将深入挖掘超出标准库范畴的性能优化技术。 1. 现代CPU架构与并行编程模型: 我们将详细剖析主流x86-64和ARM架构的微架构细节,包括乱序执行、分支预测器的工作机制、缓存一致性协议(如MESI/MOESI)以及指令级并行(ILP)的潜力。重点讨论如何通过代码结构优化来最大化流水线效率,减少缓存未命中和分支预测错误带来的巨大性能损失。 SIMD指令集深度应用: 不仅仅停留在使用`std::simd`或OpenMP pragmas的层面,而是深入探讨如何手写或使用内在函数(Intrinsics)来编写针对特定向量寄存器(如AVX-512)优化的代码,实现数据并行化。我们将通过图像处理和矩阵运算的实际案例,展示如何将算法向量化,突破传统串行计算的瓶颈。 内存层次结构与访问模式: 详尽阐述L1/L2/L3缓存的容量、延迟与关联性,以及主存(DRAM)的带宽限制。讨论“数据局部性”的进阶概念,如缓存行对齐、伪共享(False Sharing)的规避策略,以及如何利用软件预取(Software Prefetching)技术来隐藏内存延迟。 2. 低延迟系统设计与实时性保证: 对于金融交易、游戏引擎或网络设备等对延迟极其敏感的领域,必须采取特殊的编程范式。 无锁(Lock-Free)与无等待(Wait-Free)数据结构实现: 探讨使用原子操作(Atomic Operations)构建高效并发结构(如无锁栈、队列、哈希表)的复杂性与收益。深入分析CAS(Compare-and-Swap)循环的正确性和ABA问题的规避。 操作系统调度器交互: 分析内核如何管理线程、时间片分配和上下文切换的开销。探讨CPU亲和性(CPU Affinity)的设置,以及如何使用内存锁定(`mlock`)或实时调度策略来减少非确定性延迟的来源。 --- 第二部分:分布式系统与一致性保证 现代应用几乎都运行在集群环境中。本部分将聚焦于设计和维护大规模、高可用、强一致性分布式系统的核心理论与工程实践。 3. 分布式共识协议的工程实现: 我们将超越对Paxos和Raft算法的理论介绍,重点关注其在生产环境中的部署和优化。 Raft协议的故障恢复与日志管理: 深入探讨日志复制的效率优化,以及如何处理集群成员变更(Joint Consensus)和快照(Snapshotting)机制对性能的影响。 状态机复制(State Machine Replication): 阐述如何将复杂的业务逻辑安全地嵌入到共识协议之上,确保在不同节点上执行相同的操作序列,从而保证一致性。 4. 数据一致性模型与事务处理: 理解CAP理论在实际系统中的权衡取舍,并掌握各种一致性模型的工程含义。 多版本并发控制(MVCC): 详细解析PostgreSQL或类似数据库如何使用MVCC来实现高并发下的快照隔离,以及垃圾回收(Vacuuming)机制对系统性能的影响。 分布式事务与Saga模式: 在微服务架构下,分析两阶段提交(2PC)的局限性,并系统学习Saga模式在补偿事务和最终一致性场景下的应用。 --- 第三部分:现代编译器与运行时环境 理解程序从源代码到机器指令的整个转化过程,是进行深度优化的前提。 5. 编译器优化技术与中间表示(IR): 本部分将探索LLVM(或其他主流编译器框架)的工作原理。 中间表示(IR)的转换过程: 分析从前端(解析)到后端(代码生成)的优化通道,例如死代码消除、常量传播、循环展开和函数内联等技术如何实际改变程序的执行路径。 JIT编译器的核心机制: 针对Java HotSpot或V8引擎,解析即时编译如何通过热点代码检测、层级编译(Tiered Compilation)以及内联缓存(Inline Caching)来动态优化运行时代码,实现超越AOT编译的性能表现。 6. 垃圾回收(GC)机制的深度剖析: 对于使用托管语言(如Java, Go, C)的开发者,GC的停顿时间是系统稳定性的主要敌人。 ZGC/Shenandoah的并发与低延迟设计: 详细分析现代GC如何通过读屏障(Read Barriers)和写屏障(Write Barriers)技术,在并发标记和并发清除阶段最小化STW(Stop-The-World)时间。 堆布局与对象分配策略: 探讨TLAB(Thread-Local Allocation Buffers)的作用,以及如何通过优化对象分配路径来减少同步竞争,提升多线程环境下的吞吐量。 --- 第四部分:工程实践与可观测性 构建复杂的系统需要强大的诊断和调试能力。本部分关注如何“看穿”黑盒,理解系统在生产环境中的真实行为。 7. 性能剖析(Profiling)与火焰图分析: 学习使用专业的性能分析工具(如`perf`, VTune, DTrace/eBPF)来采集精确的运行时数据。重点在于解读火焰图(Flame Graphs),识别CPU热点、I/O等待以及锁竞争的实际位置,从而指导优化方向。 8. eBPF驱动的内核级可观测性: 探讨扩展的Berkeley Packet Filter (eBPF) 技术如何改变系统监控的范式。学习如何编写安全、高效的eBPF程序,用于追踪系统调用、网络事件和内核函数,实现对应用行为的零侵入式、高精度监控,这远超传统Log和Metric的范畴。 --- 总结: 本书不是一本入门级的教程,而是面向中高级工程师的深度实践指南。它要求读者具备扎实的编程基础,目标是填补理论知识与大规模、高性能系统实现之间的鸿沟,帮助读者从“会写代码”迈向“写出世界级的、高效的、可靠的系统”。通过掌握这些底层原理和前沿实践,读者将能自信地应对现代软件工程中最具挑战性的性能、并发和分布式难题。

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读后感

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用户评价

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我对数据结构和算法的理解,一直停留在比较浅显的层面,直到我遇到了这本《数据结构与算法》。这本书的讲解方式非常独特,它并没有直接给出复杂的定义和公式,而是通过一个个精心设计的例子,引导我主动去探索和发现。例如,在讲解栈(Stack)和队列(Queue)时,作者分别用“叠盘子”和“排队买票”的场景来比喻,让我瞬间就理解了它们“后进先出”和“先进先出”的特性。更让我惊喜的是,书中还深入讲解了各种常见算法的实现细节和性能分析,特别是关于查找和排序的部分,作者对比了线性查找、二分查找以及冒泡排序、快速排序等算法在不同情况下的效率。我曾经在一个需要大量查找数据的场景下,使用了效率低下的线性查找,导致程序运行缓慢。读了这本书后,我立刻意识到了二分查找的优势,并且将我的代码进行了优化,运行速度有了质的提升。这本书不仅教会了我“是什么”,更教会了我“为什么”,让我对算法的效率有了更深刻的理解。

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坦白说,我对计算机科学的许多基础概念一直感到模糊和畏惧,总觉得那些理论知识离实际编程太远,甚至有些“形而上学”。《数据结构与算法》的出现,彻底改变了我的这种看法。这本书就像一座桥梁,将抽象的理论概念与具体的编程实践紧密地联系在一起。在学习二叉树和平衡树的部分,我之前总是对“平衡”这个概念一知半解,不知道为什么要进行旋转,也不知道这些操作的目的是什么。但是,书中通过详细的图解和循序渐进的讲解,让我明白了二叉搜索树在插入大量数据后可能退化成链表,从而导致查找效率急剧下降的问题。然后,作者又介绍了AVL树和红黑树,并详细阐述了它们如何通过插入和删除时的旋转操作来维持树的平衡,从而保证了对数级别的查找时间。我曾经尝试用数组来存储需要频繁插入和查找的数据,结果在数据量增大后,插入操作变得异常缓慢。读了这本书后,我立刻想到了使用平衡二叉树来替代,并且亲手实现了一个简单的AVL树。那一刻,我体会到了理论指导实践的力量,也看到了数据结构在解决实际问题中的重要性。这本书不仅教会了我“是什么”,更教会了我“为什么”以及“如何做”。它让我对计算机科学的基础有了更深刻的理解,也让我对编程这门艺术有了更敬畏的态度。

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在我看来,《数据结构与算法》这本书不仅仅是提供了理论知识,更重要的是培养了我解决问题的能力和分析问题的思维。在阅读关于树(Tree)和图(Graph)的章节时,我之前总是对这些概念感到困惑,不知道它们在实际编程中有何用处。然而,这本书通过大量精美的图示和贴切的比喻,将这些概念变得鲜活易懂。例如,在讲解二叉搜索树时,作者用“家庭族谱”来比喻树的结构,并详细解释了如何通过二叉搜索树实现高效的查找、插入和删除操作。而对于图,则用“城市之间的道路网络”来形象地说明,并介绍了如最短路径算法(Dijkstra算法)和最小生成树算法(Prim算法)等经典图算法的应用场景。我记得书中对Dijkstra算法的讲解,从一个简单的例子开始,循序渐进地引导读者理解算法的每一步,并分析了其时间复杂度。我尝试将这个算法应用到我曾经遇到的一个需要优化出行路线的问题上,结果效果惊人。这本书让我意识到,数据结构和算法并非仅仅是理论知识,而是解决实际问题的强大工具。

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作为一名对算法一知半解的初学者,《数据结构与算法》这本书无疑是我的启蒙之作。在此之前,我对“算法”这个词的概念很模糊,只知道它大概与“解决问题”有关。但是,这本书却用一种非常友好的方式,将复杂的算法原理,通过生动形象的图示和通俗易懂的语言,呈现在我面前。我尤其喜欢书中对递归和分治策略的讲解,作者通过阶梯、汉诺塔等经典的递归例子,让我逐渐领悟到递归的精髓。同时,书中对分治思想的阐述,也让我明白了如何将一个大问题分解成若干个相同或相似的子问题,然后再将子问题的解组合起来,形成最终的解决方案。这对于我理解快速排序、归并排序等算法,起到了至关重要的作用。我曾经尝试用循环的方式去实现一个原本适合用递归解决的问题,结果代码变得异常冗长且难以维护。读了这本书后,我立刻意识到了递归的优雅和高效,并且用递归重新实现了那个功能,代码瞬间变得简洁了许多。这本书让我不再害怕那些“高深”的算法概念,而是充满信心地去探索和学习。

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我一直认为,掌握数据结构和算法是成为一名优秀程序员的必经之路,但市面上相关的书籍往往过于晦涩难懂,让人望而却步。《数据结构与算法》这本书,却像一股清流,它以一种极其直观和易于理解的方式,将那些曾经让我头疼的概念一一化解。书中的案例分析非常贴切,例如在讲解散列表(哈希表)时,作者用“字典查找”的例子,生动地说明了如何通过哈希函数快速定位数据,以及如何处理“哈希冲突”。这种将抽象概念与生活场景相结合的讲解方式,让我能够快速抓住问题的本质。更重要的是,这本书不仅仅是介绍各种数据结构和算法,更强调了它们之间的联系和在实际应用中的权衡。例如,在讲解数组和链表时,作者对比了它们在插入、删除、查找等操作上的性能差异,让我明白了在不同的场景下,应该选择哪种数据结构才能达到最优效果。我曾经因为不了解这些差异,而选择了不合适的数据结构,导致程序效率低下。读了这本书后,我才恍然大悟,并且开始主动去优化我的代码。

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这本《数据结构与算法》带给我的,远不止是知识的积累,更是一种思维方式的革新。在接触这本书之前,我习惯于用一种比较“笨拙”的方式去解决问题,往往是想到什么就做什么,很少去考虑更优的解决方案。书中的图和例子的运用,简直是神来之笔。尤其是关于图论的部分,作者用了非常生动的比喻,将复杂的图算法,如Dijkstra算法(最短路径)和Floyd-Warshall算法(所有顶点对最短路径),讲解得清晰透彻。我记得书中用城市之间的交通网络来比喻图,用寻找最快路径的问题来引入Dijkstra算法,让我瞬间就理解了算法的核心思想。然后,作者又详细讲解了算法的步骤,以及如何用邻接矩阵或邻接表来表示图,并分析了不同表示方法的时间和空间复杂度。我尝试着将书中的算法应用到我之前遇到过的一个需要规划路线的实际问题中,结果发现效率比我之前自己设计的简单算法高出很多,而且代码也更加简洁。更让我受益匪浅的是,这本书培养了我“分而治之”的思想。在解决复杂的算法问题时,我不再感到无从下手,而是学会了将问题分解成更小的子问题,然后逐个击破。这种思维方式,不仅在编程中有用,在生活的许多方面也同样适用。

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在我接触《数据结构与算法》这本书之前,我对计算机科学的许多基础概念都感到十分困惑,认为它们过于抽象,与实际编程脱节。然而,这本书却用一种非常生动和贴切的方式,将这些概念一一化解。例如,在讲解散列表(Hash Table)时,作者用“电话簿”来比喻,详细阐述了如何通过哈希函数快速定位数据,以及如何处理哈希冲突。这种将抽象的理论知识与生活化的场景相结合的讲解方式,让我能够快速抓住问题的本质,并且理解其在实际应用中的重要性。更让我受益匪浅的是,书中对各种数据结构和算法的性能分析,特别是时间复杂度和空间复杂度,都给出了清晰的解释和图示。我曾经因为不了解这些分析,而在选择数据结构时走了很多弯路,导致程序效率低下。读了这本书后,我才恍然大悟,并且能够根据不同的场景,选择最合适的数据结构和算法,极大地提高了我的编程效率。这本书让我对计算机科学有了更深的敬畏,也让我看到了理论与实践结合的巨大力量。

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这本《数据结构与算法》着实给我带来了前所未有的震撼,它不仅仅是一本书,更像是一位循循善诱的良师益友,在我迷失在代码的汪洋大海中时,总能及时地拉我一把。初次翻开它,我被那些看似抽象的概念,如链表、栈、队列,甚至是更为复杂的树和图,吓得不轻。我曾在无数个深夜对着屏幕上的代码,茫然无措,感觉自己像是在一个巨大的迷宫里兜圈子,找不到方向。然而,这本书的作者,仿佛能洞察我的困境,用极其清晰、生动的语言,一层层地剥开这些复杂的数据结构的面纱。他们没有直接扔给我一堆公式和抽象的定义,而是从生活中的例子入手,比如排队买票的场景来讲解队列,叠盘子的方式来解释栈,让那些原本枯燥的概念瞬间变得鲜活起来。更让我惊喜的是,书中对每一种数据结构都进行了深入的剖析,不仅仅是介绍它的基本原理,还详细讲解了它的各种操作,以及这些操作的时间复杂度和空间复杂度。这些分析,就像是为我打开了一扇通往算法效率世界的大门,让我第一次真正理解了“为什么”某个算法比另一个算法更优,以及在实际编程中,选择合适的数据结构和算法是多么重要。读完关于数组和链表的章节,我立刻尝试去重写一些之前写得效率低下的代码,那种从“慢”到“快”的飞跃,带来的成就感是难以言表的。这本书让我不再害怕那些复杂的算法题,而是开始享受解决问题的过程,这是一种蜕变,一种从“知道”到“理解”的升华。

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我一直以为排序算法只是计算机科学中的一个基础知识点,但《数据结构与算法》这本书让我对排序有了全新的认识。它不仅仅罗列了各种排序算法,更重要的是,它深入剖析了每一种算法的原理、优缺点以及适用场景。从简单的冒泡排序、插入排序,到更高效的快速排序、归并排序,再到堆排序,书中都给出了详尽的讲解和优美的代码实现。我记得在学习快速排序时,作者通过一个“挖坑填坑”的比喻,将“分区”这个关键步骤讲得非常形象,让我瞬间明白了它的工作原理。更让我惊喜的是,书中还讨论了非比较排序,如计数排序和基数排序,这些算法在特定条件下能够达到线性时间复杂度,这对我来说是完全陌生的概念,打开了我的视野。我曾经花了很多时间去写一个排序函数,但效率并不高,直到读了这本书,我才理解到,选择合适的排序算法对于程序的性能至关重要。我现在写代码,再也不会随意选择一个排序方法,而是会根据数据的特点和对性能的要求,去选择最合适的排序算法。这本书让我意识到,看似简单的排序,背后蕴含着深刻的算法思想,也让我对“高效”有了更具体的理解。

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我必须承认,在阅读《数据结构与算法》之前,我一直认为编程只是堆砌代码,实现功能就好,对于效率和优化并没有太多的概念。我常常会陷入“能跑就行”的误区,对那些耗时冗长的程序也习以为常。然而,这本书彻底颠覆了我的认知。书中对各种算法的讲解,特别是那些经典算法,如冒泡排序、快速排序、归并排序,以及二分查找、深度优先搜索(DFS)和广度优先搜索(BFS),简直是把我带入了一个全新的领域。我从未想过,仅仅是改变一下排序的思路,或者用更巧妙的方式来查找信息,就能让程序的运行速度产生如此巨大的差异。书中对这些算法的解释,不仅仅停留在表面的代码实现,更是深入到了它们的思想和核心逻辑。作者用大量图示和伪代码,将那些原本只存在于理论中的高效算法,变得触手可及。我记得学习快速排序的那部分,作者通过一个生动的比喻,将“分区”这个核心操作讲解得淋漓尽致,让我立刻明白了为什么它被称为“快速”。更重要的是,这本书教会了我如何去分析算法的性能,如何用“大O符号”来衡量算法的效率,以及如何在不同的场景下选择最合适的算法。我开始对那些写在代码注释里的时间复杂度分析产生了浓厚的兴趣,并且主动去研究它们。这种能力,就像是拥有了一双“火眼金睛”,能够洞察代码背后隐藏的性能问题,并且找到优化的方向。我现在看代码,不再仅仅关注它能不能运行,而是开始思考它运行得有多快,消耗了多少资源。

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本书似乎避开了复杂的分析和证明,因此阅读不需要太多准备知识。然而阅读起来才发现感觉很奇怪,现在觉得离开分析证明还学习算法什么的干什么,直接用类库提供的东西不就行了。还有就是代码,有些代码写的很奇葩,这样的我忍了,然而有些代码根本就有问题,甚至让我想大骂,作者到底有没有自己测试过?

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