面向对象程序设计案例精析 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:山东大学

作者:庄波

出品人:

页数:223

译者:

出版时间:2009-9

价格:22.00元

装帧:

isbn号码:9787560739373

丛书系列:

图书标签:

• 计算机科学
• 编程
• C++
• 面向对象
• 程序设计
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• 数据结构
• 编程技巧

《数据结构与算法：理论与实践精粹》 第一部分：基础篇——夯实计算思维的基石 第1章：算法思维的引入与初步认知 本章旨在为读者建立扎实的算法思维基础，理解算法在计算机科学中的核心地位。我们将从解决实际问题的角度出发，探讨如何将现实世界的复杂性抽象为可计算的模型。内容涵盖算法的定义、特性（如正确性、效率、可读性），以及算法分析的基石——大O、大Ω和Θ记法，深入剖析渐进时间复杂度和空间复杂度的意义。我们将通过具体的例子，如线性搜索与二分查找的对比，直观展示不同算法效率上的巨大差异，为后续深入学习做好铺垫。 第2章：线性数据结构的精深解析 本章聚焦于最基本也是应用最广泛的线性结构。首先，对数组（Array）的底层存储机制、随机访问的优势与插入/删除操作的局限性进行细致的考察。随后，深入讲解链表（Linked List），包括单向链表、双向链表和循环链表的实现细节、内存分配方式，以及它们在动态数据管理中的灵活性。 特别地，本章会花费大量篇幅讨论栈（Stack）和队列（Queue）。栈的应用将拓展到表达式求值（如后缀表达式）、递归的本质分析，以及函数调用栈的模拟。队列的讨论则会深入到循环队列、优先队列（基于堆实现的前导），并结合操作系统中的任务调度模型进行实例演示。 第3章：高级线性结构与串处理 本章将线性结构的知识进一步深化。我们将详细介绍双端队列（Deque）的多功能性及其在滑动窗口问题中的高效应用。随后，进入到对字符串（String）这一特殊线性结构的深入剖析。不仅仅停留在基本的增删改查，我们将探讨高效的字符串匹配算法，如朴素算法、KMP（Knuth-Morris-Pratt）算法的原理、失效函数（Next数组）的构建与优化，以及Boyer-Moore算法的思想精髓。字符串的哈希校验（Rolling Hash）技术也会被引入，用以快速判断子串的相等性。 第二部分：非线性结构——构建复杂的知识地图 第4章：树形结构的构建与遍历 树结构是描述层次关系和分层数据的核心工具。本章从最基础的树的定义、术语（如度、深度、高度）开始，逐步深入到二叉树（Binary Tree）的实现。我们将详尽阐述前序、中序、后序遍历的递归和非递归（使用栈）实现方法，并展示如何通过特定遍历组合（如前序+中序）重建原树。 重点章节将放在二叉搜索树（BST）上，分析其查找、插入和删除操作的时间复杂度，并揭示其在最坏情况下（即退化为链表）的性能瓶颈。本章结尾将引入树的平衡化思想，为下一章的AVL树和红黑树打下理论基础。 第5章：平衡搜索树与B树家族 为解决BST的性能退化问题，本章系统介绍平衡树的概念。我们将详细剖析AVL树的旋转操作（LL、RR、LR、RL四种情况），理解其高度平衡的维护机制。 随后，我们将跨越到磁盘存储优化的核心结构——B树（B-Tree）及其变体B+树（B+-Tree）。重点讲解B树的定义、多路查找的原理，以及其在数据库索引系统中的不可替代性。通过对B+树结构中叶子节点连接和非叶子节点存储的分析，读者将理解为什么B+树是现代关系型数据库的基石。 第6章：堆结构与优先队列的实现 堆（Heap）是一种特殊的完全二叉树，是实现高效优先队列的关键。本章将详细讲解最大堆和最小堆的构建过程，特别是如何使用“上滤（Heapify-Up）”和“下滤（Heapify-Down）”操作来维护堆的性质。我们将展示如何利用堆结构高效地实现Dijkstra算法和Prim算法中的最短路径计算，以及如何使用堆进行堆排序（Heap Sort），分析其稳定的$O(N log N)$性能。 第7章：图论基础与遍历算法 图结构是处理复杂网络关系的首选模型。本章首先介绍图的基本概念（有向图、无向图、带权图、连通性等），并重点讨论图的两种主要存储方式：邻接矩阵和邻接表的优缺点及适用场景。 随后，我们将深入探讨图的遍历算法：广度优先搜索（BFS）和深度优先搜索（DFS）。BFS在寻找最短路径（无权图）中的应用，以及DFS在拓扑排序、查找强连通分量（SCC）中的核心作用将被详尽阐述。 第三部分：高级图算法与空间划分 第8章：最短路径与最小生成树 本章专注于图论中最核心的应用问题。我们将详细分析Dijkstra算法的贪心策略和时间复杂度，以及它在处理非负权边时的有效性。针对存在负权边的图，我们将深入研究Bellman-Ford算法的松弛操作及其检测负权环的能力。对于所有顶点对的最短路径问题，Floyd-Warshall算法的动态规划思想将被清晰地展示。 在最小生成树方面，我们将比较Prim算法和Kruskal算法的实现逻辑和性能差异，重点剖析Kruskal算法中并查集（Disjoint Set Union，DSU）数据结构的优化（路径压缩与按秩合并），以实现近乎线性的复杂度。 第9章：拓扑排序与关键路径分析 针对有向无环图（DAG），本章专门讨论拓扑排序的应用。我们将对比基于DFS和基于Kahn算法（入度法）的实现。在此基础上，我们将引入项目管理中的关键路径法（CPM），展示如何利用拓扑排序和动态规划思想来计算项目最短工期，并识别出影响整体进度的关键任务链。 第10章：散列技术与冲突解决 散列（Hashing）是实现平均$O(1)$查找的关键技术。本章将全面剖析散列函数的构造原则（如除法、乘法、平方取中法），以及常见的冲突解决策略：链地址法（Separate Chaining）和开放定址法（Open Addressing），包括线性探测、二次探测和双重散列。我们将深入分析负载因子对性能的影响，并探讨散列表的动态扩容（Rehashing）机制。 第IV部分：高级主题与效率优化 第11章：空间划分结构简介 本章将目光投向多维空间的数据组织。我们将初步介绍Kd-Tree的基本概念、构建方法以及在最近邻搜索（Nearest Neighbor Search）中的应用原理。同时，也将简要阐述四叉树（Quadtree）和八叉树（Octree）在二维和三维空间划分中的作用，为地理信息系统（GIS）和碰撞检测等领域的后续学习提供基础概念。 第12章：算法设计范式回顾与展望 本章是对前述所学算法设计范式的总结与提炼。我们将回顾并对比分治法、贪心算法、动态规划这三大核心范式，通过经典的例子（如汉诺塔、背包问题、最长公共子序列）来明确区分何时应使用哪种策略。最后，本章将对NP完全性问题进行简要介绍，让读者认识到在处理某些计算难题时，近似算法或启发式算法的重要性，为探索更前沿的算法领域指明方向。 本书旨在提供一个深度与广度兼具的学习路径，通过详尽的理论推导、严谨的伪代码描述和丰富的实际案例分析，帮助读者彻底掌握核心数据结构和算法的精髓，并培养出高效、健壮的程序设计能力。

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从排版和阅读体验的角度来看，这本书的制作水平也达到了专业级别。很多技术书籍为了压缩成本或追求快速出版，常常在图表的清晰度和代码块的格式上妥协。但这本书在这方面非常考究。图示，特别是UML类图和序列图，线条流畅，元素清晰，配色适中，完全没有模糊不清的打印效果。关键的关键字和类名在正文中使用了粗体或斜体进行高亮区分，使得快速浏览和重点回顾变得非常高效。对于那些需要反复查阅特定设计模式实现细节的读者来说，这种清晰的视觉层次感至关重要。此外，章节之间的逻辑过渡非常自然，前一个章节的结论往往是下一个章节的引子。例如，在讲解完组合优于继承的原则后，紧接着就用一个实际的例子展示了如何利用“组合”结构来实现比传统继承链更灵活的属性扩展。这种流畅的叙事感，让阅读过程充满了探索的乐趣，而不是枯燥的知识点堆砌。

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这本书的篇幅和内容组织，显示出作者在教学深度上做出了精妙的平衡。它既没有陷入纯粹的学术理论泥潭，也没有沦为零散的“技巧集合”。它更像是一部精心设计的武功秘籍，每一章都是一个递进的“招式”。从封装、继承、多态的基础巩固开始，平稳过渡到抽象工厂、单例模式（及其线程安全变体）、装饰者模式等中高级主题。我尤其欣赏作者在引入“依赖注入（DI）”这个概念时的处理方式。它没有直接抛出Spring或Guice等框架的配置语法，而是先用纯粹的对象实例化和引用关系来阐述什么是“依赖”，然后通过手动实现一个简单的容器来解释为什么需要DI容器来管理依赖关系。这种“先理解原理，再接触工具”的逻辑链条，确保了即便是当读者未来转向使用成熟框架时，也能立刻明白框架背后机制的运行逻辑，而不是仅仅停留在会配置的层面上。这种由内而外的知识构建，极大地提升了阅读者的底层理解能力。

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这本书的编程思想确实让人眼前一亮，尤其是它在讲解设计模式时，不像很多教材那样干巴巴地堆砌理论，而是通过几个非常贴近实际开发场景的案例，把抽象的概念讲得透彻明白。比如说，它对工厂模式的阐述，没有直接套用教科书上的定义，而是从一个需要灵活扩展产品线的实际项目入手，逐步引导读者理解为什么需要这种模式，以及它如何解决具体问题。这种“问题驱动，模式解决”的思路，极大地降低了初学者理解复杂设计原则的门槛。我印象特别深刻的是关于策略模式的那一章，作者用一个电商平台的促销活动来做比喻，将不同的折扣算法清晰地抽象成独立的策略类，并通过上下文类进行动态切换。这种方式，不仅让代码的逻辑结构一目了然，更重要的是，它成功地将“高内聚、低耦合”这些编程箴言，转化成了读者可以亲手实践的编码规范。读完这部分，我感觉自己对面向对象的核心价值——可维护性和可扩展性——有了更深层次的体悟，不再是停留在理论层面，而是真正内化成了指导我日常编码的直觉。

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这本书最大的价值或许在于它对“面向对象思维”的培养，而非仅仅是OOP语法的传授。我发现，在阅读过程中，我开始不自觉地用面向对象的视角去审视我过去写的一些“过程式”代码。作者在多个案例的对比分析中，反复强调“变化点在哪里”以及“哪些部分应该被隔离”，这直接引导我开始思考如何对业务逻辑进行恰当的抽象和边界划分。例如，书中对比了一个使用巨大`switch/case`语句处理不同用户权限的系统，如何被重构为基于角色权限的策略对象集合。这种对比不仅仅是代码层面的优化，更是思维模式的转变——从关注“做什么”转向关注“谁来做”以及“如何稳定地做”。这种深层次的思维训练，对于任何想要从初级程序员跃升到能够设计复杂系统的工程师来说，都是不可多得的财富。它提供的不仅仅是“解药”，更是帮助读者构建一个识别和解决未来架构问题的“免疫系统”。

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我对这本书的细节处理和代码规范性给予高度赞扬。在很多编程书籍中，代码示例往往只注重功能的实现，而忽略了实际工程中的质量要求，比如命名规范、异常处理的健壮性，以及性能考量。然而，这本书在这方面做得非常出色。所有的代码片段都遵循了业界主流的命名约定，变量名、函数名和类名都具有极强的描述性，这使得在阅读代码时，几乎不需要对照文字解释就能理解其意图。更值得称道的是，作者在展示如何使用继承和多态时，非常谨慎地探讨了“Liskov替换原则”的实际应用边界，这在很多面向对象的入门读物中是被严重简化或完全跳过的关键点。例如，书中对一个图形库的重构案例分析，详细对比了在不遵循LSP原则时可能导致的运行时崩溃，以及如何通过引入接口和抽象基类来规避这些陷阱。这种对编程“细节之恶”的警示和精确的代码展示，无疑能帮助读者构建起更健壮、更少Bug的软件系统，是教科书式的教学无法比拟的宝贵经验。

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