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頁數:309

译者:

出版時間:2009-10

價格:29.80元

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isbn號碼:9787300110301

叢書系列:

圖書標籤:

• C語言
• 程序設計
• 編程入門
• 計算機科學
• 教材
• 算法
• 數據結構
• 基礎教程
• 經典教材
• 理工科

《數據結構與算法分析：C語言實現》 本書聚焦於計算機科學領域的核心基石——數據結構與算法。 我們深入剖析瞭構成高效程序框架的各種基礎結構，並係統地講解瞭用於解決復雜計算問題的分析方法與實現策略。本書旨在為讀者構建起堅實的理論基礎和卓越的實踐能力，使其能夠設計、評估並實現性能優越的軟件係統。 第一部分：基礎與分析 本書伊始，首先確立瞭嚴謹的分析基礎。我們詳細介紹瞭算法分析的原理，包括漸近記號（大O、Ω、Θ）的嚴格定義和應用，使讀者能夠量化地評估算法的時間復雜度和空間復雜度。在此基礎上，我們將著重探討遞歸與分治策略。遞歸不僅是描述復雜算法的簡潔工具，更是理解許多高級算法的關鍵。分治思想，如著名的歸並排序和快速排序，將被置於核心地位進行剖析，展示如何將大問題分解為可管理的小問題。 我們還將迴顧離散數學中的關鍵概念，特彆是集閤論、圖論基礎和組閤分析，這些是理解復雜數據結構和證明算法正確性的必備工具。 第二部分：綫性數據結構 在掌握瞭分析方法後，我們開始構建和操作數據。本部分專注於綫性數據結構，它們是最常用且最基礎的組織數據的方式。 數組與動態數組： 詳細討論瞭固定大小數組的局限性以及動態數組（如C語言中`malloc`/`realloc`的模擬實現）在內存管理和高效訪問方麵的權衡。 棧（Stack）： 深入講解瞭後進先齣（LIFO）的原理，並展示瞭棧在函數調用管理、錶達式求值（中綴轉後綴/前綴）和迴溯算法中的關鍵應用。 隊列（Queue）： 探討瞭先進先齣（FIFO）的特性，包括普通隊列、循環隊列（Circular Queue）的實現技巧，以及在模擬係統和廣度優先搜索（BFS）中的作用。 鏈錶（Linked List）： 全麵覆蓋瞭單鏈錶、雙嚮鏈錶和循環鏈錶的實現與操作。重點分析瞭鏈錶相對於數組在插入和刪除操作上的優勢，以及在實現更復雜結構（如哈希錶的鏈式衝突解決）中的潛力。 第三部分：非綫性數據結構與樹結構 本部分是本書的重點，涉及到如何高效地組織和檢索具有層次或復雜關係的數據。 樹（Trees）： 從基礎的樹的定義、術語（根、節點、度、深度）開始，逐步過渡到特定用途的樹結構。 二叉樹（Binary Trees）： 詳細講解瞭前序、中序和後序遍曆的遞歸與迭代實現，這是理解樹結構操作的基石。 二叉搜索樹（BST）： 重點分析瞭BST的插入、刪除和搜索操作的平均與最壞情況復雜度。 平衡樹（Self-Balancing Trees）： 麵對BST在極端數據輸入下可能退化成鏈錶的弊端，本書將耗費大量篇幅講解AVL樹和紅黑樹（Red-Black Trees）。我們將詳細剖析鏇轉操作（左鏇、右鏇）的幾何意義和實現細節，確保讀者理解如何在O(log n)的時間復雜度內維持樹的平衡。 B樹與B+樹： 針對外部存儲（磁盤I/O）的應用場景，係統地介紹瞭B樹的結構特性，特彆是在數據庫索引中的重要性。 堆（Heaps）： 講解瞭基於完全二叉樹的最大堆和最小堆結構，以及如何利用堆的特性高效地實現優先級隊列（Priority Queue）。我們將深入分析堆的構造過程（Heapify）以及堆排序（Heapsort）的實現及其性能保證。 第四部分：散列與圖論 本部分探討處理集閤關係和網絡結構的高級技術。 散列錶（Hashing）： 這是實現平均O(1)查找的關鍵技術。我們將詳細介紹散列函數的構造原則（包括除法、乘法方法），以及處理衝突的各種技術，包括鏈地址法（Separate Chaining）和開放定址法（Open Addressing，如綫性探測、二次探測和雙重散列）。我們還會分析負載因子對性能的影響。 圖（Graphs）： 圖論是建模現實世界問題的強大工具。 圖的錶示： 重點比較鄰接矩陣和鄰接錶在不同圖密度下的存儲效率和操作復雜度。 圖的遍曆： 詳盡闡述深度優先搜索（DFS）和廣度優先搜索（BFS）的算法流程及其在連通性判斷、拓撲排序等問題中的應用。 最短路徑算法： 深入分析Dijkstra算法（處理非負權邊）和Bellman-Ford算法（處理帶負權邊的圖）的原理、實現細節和性能瓶頸。 最小生成樹（MST）： 覆蓋Prim算法和Kruskal算法，解釋它們如何利用貪婪策略來構建成本最低的連接網絡。 第五部分：高級算法技術 最後，本書將介紹一些解決復雜優化問題的通用範式。 貪心算法（Greedy Algorithms）： 分析貪心選擇性質和最優子結構，並給齣如霍夫曼編碼等經典貪心算法的實例。 動態規劃（Dynamic Programming）： 強調動態規劃的兩大特性——最優子結構和重疊子問題。通過矩陣鏈乘法、最長公共子序列、背包問題等經典案例，指導讀者如何構建狀態轉移方程和使用自底嚮上（Bottom-Up）或自頂嚮下（Top-Down，帶備忘錄）的方法求解。 迴溯法與分支限界法： 介紹用於搜索解空間的係統化方法，如八皇後問題、迷宮尋路等，並對比它們在求解優化問題時的效率差異。 實踐與實現 貫穿全書的實現部分，所有數據結構和算法都將使用C語言進行嚴格、高效的編碼實現。代碼注釋詳盡，旨在展示底層內存管理、指針操作和結構體聯閤體在構建復雜抽象數據類型時的實際運用。讀者將通過大量的練習題和實際案例，將抽象的理論知識轉化為可執行、可調試的健壯程序。本書的目標是讓讀者不僅“知道”這些結構和算法是什麼，更能“理解”它們在底層是如何工作的，並能熟練地將其應用於工程實踐中。

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