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出版者:西安电子科技大学出版社

作者:王卫东

出品人:

页数:320

译者:

出版时间:2001-7-1

价格:28.0

装帧:平装(无盘)

isbn号码:9787560610283

丛书系列:

图书标签:

• 数据结构
• 算法
• 编程
• 计算机科学
• 教材
• 辅导
• 考研
• 数据结构导论
• 基础
• 学习

洞悉数据世界的基石：精选算法与设计模式导览 本书并非涵盖数据结构基础的教辅读物，而是深入探讨一系列在现代计算领域至关重要的、独立于特定数据结构教学的算法思维与设计范式。 我们的目标是为那些已经掌握了基本数据组织形式（如链表、树、图等）的学习者和开发者，提供一套强健的、用于解决复杂问题的分析框架和工程实践指南。 本书聚焦于解决问题的策略、效率的量化以及代码的组织艺术，旨在将读者的认知从“如何实现一个数据结构”提升到“何时以及如何应用最佳的算法组合来解决实际的工程挑战”。 --- 第一部分：高级算法思维与复杂度分析的深化 本部分着重于算法设计哲学的深层挖掘，而非对标准算法的复述。 第一章：概率性算法与近似求解的艺术 我们将完全跳脱出确定性算法的范畴，探讨在面对NP-Hard问题或需要极高实时性要求的场景时，如何利用概率论的力量。 蒙特卡洛方法与拉斯维加斯算法的区分与应用场景： 详细剖析两者在结果保证和运行时间上的权衡。通过具体的计算几何和优化问题案例，展示如何设计有效的随机采样策略。 局部搜索与元启发式算法（Metaheuristics）： 重点讲解模拟退火（Simulated Annealing）和禁忌搜索（Tabu Search）的机制。我们将分析温度调度（Temperature Scheduling）和禁忌列表（Tabu List）的参数调优对收敛速度和解质量的关键影响，这与精确的数据结构操作无关，而是关于搜索空间的有效遍历。 随机化在图论中的应用： 探讨如何使用随机游走（Random Walks）来估计大图的中心性指标（如PageRank的早期模型），以及在网络流问题中，随机增广路径的应用潜力。 第二章：摊还分析与动态系统性能评估 本章关注的焦点是序列操作的平均性能，这是一种比单次最坏情况分析更贴近实际系统表现的性能度量方法。 聚合法、势能法与记账法的深度解析： 对这三种摊还分析技术进行严谨的数学推导，确保读者理解如何为抽象操作序列分配“成本”或“势能”。 动态数组与斐波那契堆（仅分析其操作序列特性）： 我们将分析动态数组的每次扩容如何被摊销到后续的插入操作中，以及斐波那契堆在实际应用中（如Dijkstra算法的优化）为什么其摊还性能优于传统二叉堆的平均表现。这里我们只关注性能分析，不涉及其复杂的指针操作实现细节。 I/O复杂度和缓存感知算法： 引入外部存储和多级缓存的概念，讨论如何设计“缓存友好”的算法（Cache-Oblivious Algorithms），其性能不再仅仅依赖于CPU时钟周期，而是对内存层次结构做出反应。 --- 第二部分：计算几何与高级优化范式 本部分探索在连续空间或需要几何直觉的领域中，算法是如何构建和运作的。 第三章：计算几何核心算法的策略选择 本章不讲解如何构建平衡树来存储点集，而是专注于解决空间关系问题的策略。 平面分割与拓扑结构： 讨论如何利用Delaunay三角剖分来快速查询最近邻点，以及如何在保持几何连通性的前提下，使用Sweep-Line（扫描线）算法解决大规模相交检测问题。这关乎事件驱动的系统设计，而非数据结构的构造。 凸包的应用与对偶转换： 深入探讨如何利用凸包的对偶变换来简化三维空间中的问题，例如，将复杂的立体几何问题转化为平面上的线性规划问题。 第四章：现代优化算法与迭代求解器 本章聚焦于那些用于求解数学模型的数值方法，这些方法通常与离散数据结构操作关系不大，但却是工程和科学计算的核心。 梯度下降的变体及其收敛性分析： 详细比较标准梯度下降（SGD）、动量法（Momentum）和自适应学习率方法（如Adam, RMSProp）的内在机制。分析步长选择（Learning Rate Scheduling）对全局最优解的探寻能力。 牛顿法与拟牛顿法（Quasi-Newton Methods）： 探讨如何通过近似Hessian矩阵（如BFGS算法）来加速收敛过程，这是一种基于矩阵代数和微积分的优化策略，完全独立于基础数据组织。 --- 第三部分：软件工程中的算法模式与语言无关性 本部分将视角从纯粹的数学和理论转移到软件架构和代码质量上，关注如何将算法思想转化为可维护、高性能的软件组件。 第五章：领域特定语言（DSL）与领域建模的桥梁 本章探讨如何设计抽象层，使得算法逻辑可以清晰地表达其解决的领域问题，而无需被底层数据结构的实现细节所困扰。 管道化（Pipelining）与数据流编程范式： 介绍如何构建高效的数据处理流水线，其中每个阶段都是一个独立的、可替换的算法模块。重点讨论函数式编程中对“副作用”的严格控制如何增强算法的可测试性。 算法的抽象与接口设计： 强调设计健壮的API，使用户只关注输入输出的语义，而不是内部是使用了B树还是Skip List来存储索引。讨论依赖倒置原则在高性能计算模块中的应用。 第六章：并行计算与并发算法设计（非同步原语） 本章侧重于算法级别的并行化策略，而非操作系统提供的锁或信号量等同步机制的细节。 数据并行与任务并行： 区分MapReduce模型中的并行策略，并分析何时应选择前者（数据分布均匀）或后者（任务依赖性强）。 无锁（Lock-Free）算法的原理性探讨： 介绍原子操作（如Compare-and-Swap, CAS）如何被用来构建无需传统互斥锁的数据访问结构（如无锁队列的原理），这是一种基于硬件原语的算法设计思想，旨在规避死锁和活锁的风险。 --- 总结而言，本书是一本面向进阶开发者的“算法策略手册”，它假设读者已熟练掌握数据结构的实现，并旨在提供超越基础知识的工具箱，帮助读者在面对真正的工程难题时，能够选择最合适的分析工具和设计范式，从而构建出高性能、高可维护性的计算解决方案。

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