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出版者:

作者:朱海凌

出品人:

页数:198

译者:

出版时间:2009-5

价格:18.00元

装帧:

isbn号码:9787560622187

丛书系列:

图书标签:

• 通信原理
• 信号与系统
• 调制解调
• 信道编码
• 信息论
• 无线通信
• 数字通信
• 模拟通信
• 通信系统
• 电磁场与电磁波

《数据结构与算法导论：底层逻辑与高效实践》 作者：[虚构作者姓名，例如：李明 教授] 出版社：[虚构出版社名称，例如：科学技术出版社] --- 内容概述： 本书旨在为计算机科学、软件工程、信息技术等领域的学习者提供一套系统、深入且兼具前瞻性的数据结构与算法知识体系。我们不满足于对既有概念的简单罗列，而是致力于揭示算法背后的数学原理、逻辑推导过程以及它们在现代计算环境中的实际性能考量。全书内容涵盖了从基础的线性结构到复杂的图论模型，并辅以大量的工程实践案例，确保读者不仅“知其然”，更能“知其所以然”。 本书的特色在于其“底层逻辑优先，应用场景驱动”的编写哲学。我们认为，理解数据结构和算法的效率瓶颈与设计哲学，远比记住特定语言的实现细节更为关键。 --- 第一部分：基础构建——数据组织的基石（约 300 字） 本部分聚焦于数据组织的基本范式，为后续复杂算法的构建打下坚实的基础。 第一章：抽象数据类型与基本操作的严谨性分析 本章首先界定了抽象数据类型（ADT）的概念，强调数据结构与数据类型之间的哲学差异。我们详细探讨了栈（Stack）和队列（Queue）的数学模型，并引入了时间复杂度和空间复杂度的精确度量方法——大O、Ω、Θ符号的严格定义及其在不同操作集上的应用。着重分析了递归调用的尾递归优化可行性及其对栈帧消耗的影响。 第二章：线性结构的深入剖析：数组、链表与内存布局 线性结构是所有复杂结构的基础。本章对静态数组和动态数组（如 C++ 中的 `std::vector` 或 Java 中的 `ArrayList`）的底层内存分配策略进行了详尽的比较，特别是缓存局部性（Cache Locality）对遍历性能的实际影响。随后，我们深入探讨了单向链表、双向链表和循环链表的指针操作的原子性与健壮性，特别是针对链表插入和删除操作中边界条件的严密处理。 第三章：高效查找的艺术：排序算法的性能权衡 排序是算法实践的重中之重。本章不仅涵盖了冒泡、插入、选择排序等基础 $O(n^2)$ 算法，更将重点放在了高效的比较排序（Merge Sort, Heap Sort, Quick Sort）的数学推导上。我们对快速排序的“最坏情况”进行了详尽的随机化分析（Randomized Quick Sort），并引入了“三数取中”等优化策略以提升其实用性。最后，对非比较排序（如基数排序、计数排序）的适用场景和整数限制进行了明确界定。 --- 第二部分：层次化与平衡：提升访问效率（约 450 字） 本部分着眼于如何通过非线性结构来优化查找、插入和删除的平均时间复杂度。 第四章：树形结构的几何美学：二叉树与遍历策略 本章系统阐述了树（Tree）的概念，并严格定义了二叉树的各种变体。我们详细分析了前序、中序、后序遍历的内在逻辑，并首次引入了“构造唯一性”问题——如何仅凭两个遍历序列重建原树（强调中序序列的不可或缺性）。 第五章：搜索效率的巅峰：二叉搜索树的动态平衡艺术 平衡二叉搜索树是性能保证的关键。本章的核心在于AVL 树和红黑树（Red-Black Tree）的构建与维护机制。我们将AVL树的旋转操作分解为左旋、右旋、左右旋和右左旋四种基本情况，并用严格的数学归纳法证明其高度始终保持在 $O(log n)$。随后，对于红黑树，我们详细讲解了其五个插入/删除后的颜色调整和旋转规则，强调其在工程实践中作为标准库实现（如 C++ STL 的 `std::map`）的稳定性优势。 第六章：多路搜索与外部存储：B 树与 B+ 树 本章将讨论从内存结构向外部存储结构（磁盘I/O）的范式迁移。我们深入剖析了 B 树作为多路搜索树在数据库索引中的核心作用，重点在于理解其“扇出因子”（Fanout Factor）与磁盘块大小的匹配关系。随后，对比 B+ 树如何通过仅在叶子节点存储数据指针，极大地优化了范围查询（Range Query）的性能，这是构建高效文件系统和数据库索引的基石。 --- 第三部分：关系与路径：图论的复杂建模（约 400 字） 图结构是现实世界复杂关系的最自然抽象。本部分将重点讲解图的表示法及其在网络、优化问题中的应用。 第七章：图的表示、遍历与连通性分析 本章首先对比了邻接矩阵和邻接表在不同图密度下的空间和时间效率。接着，我们详细分析了图的深度优先搜索（DFS）和广度优先搜索（BFS）的应用场景，特别是如何利用 DFS 发现强连通分量（Strongly Connected Components, SCC）的 Tarjan 算法或 Kosaraju 算法的实现细节。 第八章：最短路径问题的算法矩阵 最短路径是图论的核心应用。本章系统介绍 Dijkstra 算法（非负权重的单源最短路径）的贪婪选择策略的正确性证明，并着重分析其在优先队列（通常是斐波那契堆或二叉堆）上的性能优化。随后，我们探讨 Bellman-Ford 算法如何处理负权边，并引入 Floyd-Warshall 算法，实现任意两点间的最短路径，分析其 $O(n^3)$ 时间复杂度下的动态规划思想。 第九章：最小生成树与拓扑排序 本章讲解如何使用 Prim 算法和 Kruskal 算法来构造最小生成树（MST），并对比两者在稀疏图和稠密图上的性能差异。此外，拓扑排序被视为有向无环图（DAG）上的线性化过程，其在项目调度和编译依赖解析中的关键作用会被深入剖析。 --- 第四部分：高级主题与工程化考量（约 350 字） 本部分将视角从纯理论提升到高级算法设计范式与工程约束。 第十章：堆结构的应用与优先级队列的实现 我们不仅仅将堆视为一种排序工具，而是作为实现高效优先级队列的核心。本章将深入讲解二叉堆的结构特性、插入与删除操作的时间复杂度，并引入斐波那契堆（Fibonacci Heap），分析其在阿克曼函数级别复杂度的摊还分析（Amortized Analysis）下，如何显著优化特定图算法（如 Dijkstra 的某些变体）。 第十一章：散列技术：冲突的艺术与空间效率 散列表（Hash Table）以其 $O(1)$ 的平均查找时间成为现代系统不可或缺的一部分。本章详细分析了哈希函数的构造原则（均匀性与雪崩效应），并深入探讨了解决冲突的四大策略：开放寻址法（线性探测、二次探测、伪随机探测）和链地址法。特别强调了加载因子（Load Factor）对性能的决定性影响以及完美哈希的应用场景。 第十二章：高级算法范式：动态规划与贪心算法的边界 本章将算法设计提升到方法论层面。我们通过背包问题、最长公共子序列等经典案例，系统梳理动态规划（DP）中的“最优子结构”和“重叠子问题”的识别方法。同时，严格界定了贪心算法的适用性，通过反例分析贪心选择性质的缺失将如何导致全局最优解的失败。 --- 结语：算法的工程思维 本书最终希望培养读者一种“算法工程思维”——即在给定硬件、内存和延迟约束下，选择或设计最适合特定问题的解决方案的能力。我们提供的不仅仅是知识，更是一套严谨的分析工具箱。

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我必须承认，这本书的阅读体验是充满挑战，但也极其丰硕的。它的学术严谨性达到了令人敬畏的程度。作者在引入每一个核心概念时，都给予了极其详尽的数学背景铺垫，这对于那些基础不够扎实的读者来说，可能会感到一定的门槛。但一旦跨越了最初的障碍，你会发现这种深度带来的回报是巨大的。它迫使你不能只是停留在公式的表面，而是要去深究那些看似微小的参数变化如何导致系统性能的巨大差异。例如，对等效带通/基带表示法的阐述，处理得极其精细，确保了读者能够真正理解从连续时间到离散时间转换背后的物理意义。这本书的论证过程环环相扣，逻辑链条之严密，让人不得不佩服作者的深厚功底。它更像是一部武功秘籍，需要耐心和毅力去修炼，但一旦练成，对整个信息论和信号处理领域的认知将发生质的飞跃。这本书无疑是为那些追求极致理解和理论深度的读者量身定做的。

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这本书真是让人眼前一亮，内容编排得极其精妙，从基础概念的引入到复杂理论的推导，每一步都走得稳扎稳打，毫无跳跃感。特别是对傅里叶变换和拉普拉斯变换在信号分析中的应用讲解，简直是教科书级别的示范。作者似乎深谙初学者和进阶者的不同需求，初学者能被清晰的图示和循序渐进的例子所吸引，而那些在其他地方感到困惑的深层次原理，在这里也得到了令人满意的澄清。我记得以前对噪声处理的章节总是感到一头雾水，但这本书里，从高斯白噪声到瑞利分布的建模，再到匹配滤波器的设计思想，被剖析得淋漓尽致。它不仅仅是知识的堆砌，更像是一场精心设计的思维导引，引导你去理解“为什么”要用这种方法，而不是仅仅记住“怎么做”。这本书的排版也很人性化，大量的例题配有详细的步骤解析，极大地增强了自学体验。读完之后，感觉对整个信息传输的脉络有了前所未有的清晰认知，仿佛拨开了笼罩在头顶的迷雾，看到了数据是如何穿越时空到达彼岸的完整路径。这本书的深度和广度都达到了一个极高的水准，绝对是专业领域内值得珍藏的宝典。

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这本书在信息论基础的构建上做得非常扎实，它不仅仅是把公式搬过来，而是着重于这些公式背后的信息度量学意义。初读时，我对于熵和互信息的理解还比较模糊，但书中通过一系列巧妙的比喻和信息流动的图示，将这些抽象的概念具象化了。特别让我印象深刻的是关于信道容量证明的部分，作者没有采用那种教科书上常见的、过于简化的证明方式，而是提供了一个更贴近实际信道模型推导的路径，这极大地增强了我对香农定理的信心。整本书的论证过程充满了对“信息”本质的哲学思考，让你在学习具体技术之前，先对信息的价值和承载能力有一个深刻的敬畏之心。它对源编码和信源熵的剖析尤其精彩，展示了数据压缩的极限所在。这本书的阅读体验，更像是一次对信息科学世界观的重塑之旅，它教会我用更本质的眼光去看待数据传输这件事。

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读完这本著作，我最大的感受是作者对工程实践的深刻洞察力。它没有沉溺于纯粹的数学推导，而是始终紧密地贴合实际通信系统的设计需求。比如，书中对信道编码的讨论，不像很多理论书籍那样只停留在Shannon极限的理论高度，而是花了大量的篇幅去解析卷积码、Turbo码这些实用编码技术的编码器和译码器的具体结构和性能权衡。特别是关于功率谱密度和带宽效率之间的博弈分析，作者用非常直观的方式展示了在有限资源下如何做出最优选择。书中穿插的那些小型仿真实验的描述和结果分析，更是让人跃跃欲试，恨不得立刻打开软件去验证一番。这本书记载的知识点非常“有料”，每一章的落脚点都是一个可以落地实现的技术方案。对于一个致力于将理论转化为产品的工程师来说，这本书的价值简直无可估量，它提供的不仅仅是理论基石，更是实战的蓝图和方法论。它教会我的不仅是如何计算，更是如何设计一个健壮、高效的通信系统，这种实用主义的视角是很多学术著作所欠缺的。

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这本书的叙事风格非常独特，它采用了一种类似“对话”的口吻来组织复杂的概念，尽管内容专业性很强，但读起来却有一种被引导的感觉，仿佛有一个经验丰富的导师在你身边，耐心地为你答疑解惑。它最吸引我的地方在于，它擅长将看似孤立的模块串联起来，形成一个宏大的系统视图。比如，在讲解调制解调部分时，作者巧妙地将信道估计、同步技术和均衡技术融入其中，使得读者能清晰地看到一个完整的接收端是如何协同工作的。这种“全局观”的培养，是许多专注于单一技术的教材难以提供的。此外，书中对于不同体制（如OFDM与单载波）的优缺点对比分析，非常客观且深入，没有偏袒任何一方，而是基于性能指标、复杂度等多个维度进行权衡，这种平衡的视角让人受益匪浅。这本书让我学会了站在更高维度去审视通信技术的演进方向，而非仅仅停留在当前的主流技术上。

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