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出版者:

作者:廖疆星

出品人:

页数:392

译者:

出版时间:2001-10-1

价格:40.00

装帧:精装(无盘)

isbn号码:9787502428921

丛书系列:

图书标签:

• Access
• 数据库
• Access2002
• 中文
• 开发
• 指南
• SQL
• VBA
• 编程
• 教程

数据结构与算法的精妙世界：C++实现与应用解析 本书并非关于数据库开发，而是深入探索计算机科学的基石——数据结构与算法，并以C++作为主要的实现语言，辅以大量的工程实践案例。 --- 前言：构建高效能软件的基石 在当今快速迭代的软件工程领域，程序的性能和效率越来越受到重视。一个优秀的应用，其底层架构的健壮性与算法的选择至关重要。本书旨在为有一定C++基础的读者提供一个全面、深入的学习路径，使他们能够真正掌握如何设计、分析和实现高效的数据结构和算法。我们摒弃了晦涩难懂的理论堆砌，转而采用“理论先行、代码驱动”的教学方式，确保每项概念都能通过具体的C++代码得以验证和理解。 第一部分：基础与线性结构的高效管理 本部分聚焦于最基础也是最核心的抽象数据类型（ADT）及其在C++中的实现。 第一章：C++基础回顾与模板编程精要 在正式进入数据结构之前，我们首先巩固C++的现代特性，特别是面向对象编程（OOP）的精髓。重点讲解类（Class）的封装、继承与多态在数据结构设计中的应用。随后，我们将深入探讨C++模板（Templates）——这是实现泛型数据结构的基石。读者将学习如何编写可适用于任何数据类型的容器类，理解编译时多态带来的性能优势。 第二章：数组的动态伸缩与向量（Vector）的秘密 静态数组的局限性显而易见，本书将详细剖析动态数组的底层机制。我们不仅会实现一个基础的动态数组类，模拟C++标准库中`std::vector`的部分行为，更会深入分析其内存分配策略、自动扩容（Amortized Analysis）的时间复杂度。内容包括：内存的连续性保证、移动语义（Move Semantics）在容器效率提升中的作用，以及如何处理边界条件和内存泄漏问题。 第三章：链表的精妙：单向、双向与循环结构 链表是理解指针操作和动态内存管理的关键。我们将分步构建不同类型的链表： 1. 单向链表： 强调节点的创建、插入、删除操作，并重点演示如何优化查找效率（如引入哑节点Dummy Node）。 2. 双向链表： 分析其相对于单向链表的优势（如快速前向/后向遍历），以及双向操作对内存和指针维护的额外要求。 3. 循环链表： 探讨其在特定场景（如任务调度）下的应用，并对比其与线性链表的性能差异。 第四章：栈（Stack）与队列（Queue）：操作受限的艺术 栈（后进先出LIFO）和队列（先进先出FIFO）是处理程序流程控制和数据流的关键。 栈的实现： 使用数组和链表两种方式实现栈，并探讨其在函数调用堆栈（Call Stack）模拟中的作用。 队列的实现： 重点讲解环形队列（Circular Queue）的实现技巧，以避免队列操作中常见的“假溢出”问题。 应用实例： 括号匹配检验、表达式求值（中缀转后缀）。 第二部分：非线性结构的深度探索 本部分转向复杂数据结构，这些结构是构建高级软件系统（如文件系统、路由协议、搜索引擎）的必备工具。 第五章：树形结构：递归与分治思想的完美体现 树是本领域的核心。我们将从基础的多叉树概念入手，逐步深入到二叉树的各种变体。 二叉树的遍历： 深入解析前序、中序、后序遍历的递归与非递归（使用栈）实现，并对比性能。 二叉搜索树（BST）： 讲解其插入、删除操作的复杂性分析。特别关注最坏情况下，BST可能退化成链表的问题。 堆（Heap）： 详解最大堆和最小堆的构建（Heapify过程），以及它如何支撑优先队列（Priority Queue）的实现，并用于实现堆排序（Heapsort）。 第六章：平衡树的奥秘：AVL与红黑树 为了解决BST的性能瓶颈，平衡树应运而生。 AVL树： 详细介绍平衡因子概念，以及单旋与双旋的旋转操作，确保树的高度始终保持对数级别。 红黑树（Red-Black Tree）： 作为C++标准库（`std::map`, `std::set`）的底层支撑，我们将重点剖析其五大性质，以及插入和删除时如何通过颜色翻转和旋转来维持局部平衡。 第七章：散列表（Hash Table）的冲突解决之道 散列表提供了近乎O(1)的平均查找时间，是现代编程中不可或缺的一部分。 散列函数设计： 讨论良好散列函数的特性（均匀分布），并实现除法散列法和乘法散列法。 冲突处理策略： 深入对比链地址法（Separate Chaining）和开放寻址法（Open Addressing）（包括线性探测、二次探测和双重散列）。分析负载因子（Load Factor）对性能的决定性影响。 第八章：图论基础与遍历算法 图结构用于建模现实世界中的复杂关系网络。 图的表示法： 详细比较邻接矩阵和邻接表在不同图结构（稀疏图与稠密图）下的空间复杂度和时间复杂度。 图的遍历： 彻底掌握广度优先搜索（BFS）和深度优先搜索（DFS）的C++实现，并分析它们在查找连通分量、拓扑排序中的应用。 第三部分：高级算法与工程实践 本部分将从理论走向实践，介绍解决实际工程问题的关键算法。 第九章：最短路径与最小生成树 解决网络路由和资源分配问题的核心算法。 最短路径： 详细讲解Dijkstra算法（适用于非负权图）的贪心策略，以及Bellman-Ford算法如何处理负权边，并检测负权环。 最小生成树（MST）： 实现Prim算法和Kruskal算法，对比它们在不同图结构下的适用性和效率。 第十章：动态规划（DP）与贪心算法的哲学 动态规划是解决具有重叠子问题和最优子结构问题的强大工具。 动态规划： 通过经典的背包问题（0/1 Knapsack）和最长公共子序列（LCS）案例，演示如何建立状态转移方程，并实现自底向上的迭代解法。 贪心算法： 分析其适用条件，并通过霍夫曼编码（Huffman Coding）的构建过程，展示贪心选择性质如何导向全局最优解。 第十一章：高级排序算法与性能调优 超越基础的冒泡排序和插入排序，本书聚焦于在大型数据集上表现优异的排序算法。 快速排序（Quicksort）： 深入分析枢轴（Pivot）的选择对性能的影响（避免最坏情况），并讲解“三数取中法”等优化策略。 归并排序（Mergesort）： 强调其稳定性，并分析其在外部排序中的潜在应用。 线性时间排序： 介绍计数排序（Counting Sort）和基数排序（Radix Sort），分析它们对输入数据特性的依赖性。 结语：面向未来的编程思维 掌握数据结构和算法，不是为了记住某一个公式，而是为了培养一种抽象思考和高效问题解决的思维模式。本书的每一个C++实现都力求简洁、高效，并严格遵循现代编程规范，旨在帮助读者从“会写代码”跨越到“写出高性能、可维护的工程代码”。通过对这些核心知识点的精深掌握，读者将能自信地应对任何复杂的计算挑战。

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