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出版者:PC USER電腦人

作者:洪堯浩

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:20050128

价格:NT$ 450

装帧:

isbn号码:9789867329196

丛书系列:

图书标签:

• Linux
• 命令
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• 计算机
• 书籍

《现代数据结构与高级算法精讲》 内容简介 本书旨在为计算机科学、软件工程以及相关领域的研究者和专业人员提供一套全面而深入的现代数据结构和高级算法的理论基础与实践指南。我们跳脱出基础课程的范畴，专注于那些在复杂系统设计、大规模数据处理以及高性能计算中发挥核心作用的关键技术。 全书共分为六大部分，循序渐进地构建起坚实的理论框架，并紧密结合当前业界的前沿应用场景。 第一部分：基础回顾与现代视角下的复杂度分析 本部分首先对经典数据结构（如数组、链表、栈、队列）进行快速回顾，但重点放在了现代内存层次结构（缓存、主存、磁盘）对算法性能的实际影响分析上。我们深入探讨了摊还分析（Amortized Analysis）的严格方法论，并引入了随机化分析在评估动态数据结构性能时的应用。此外，本章详细介绍了渐近符号的局限性，并引入了更精细的精确分析模型，为后续复杂算法的性能预测奠定基础。我们还将对比分析不同编程语言（如C++、Java、Rust）在实现底层数据结构时因内存管理和编译器优化带来的实际性能差异。 第二部分：高级树结构与空间优化 本部分聚焦于那些能够在多维空间或特定约束条件下实现高效查询和操作的树形数据结构。 2.1 平衡搜索树的深化： 不仅覆盖B树和B+树，更详细剖析了2-3 树、AVL 树、红黑树的变种，特别是如何在非标准比较函数（如字符串排序、自定义对象）下维护平衡性。重点在于延迟删除（Lazy Deletion）策略在B+树索引维护中的应用，以及在SSD存储介质上优化的Log-Structured Merge (LSM) 树的工作原理，这对于理解现代NoSQL数据库（如Cassandra, RocksDB）至关重要。 2.2 空间数据结构： 深入讲解四叉树（Quadtree）和八叉树（Octree）在地理信息系统（GIS）、碰撞检测和渲染优化中的应用。我们详细推导了如何构建和维护自适应的四叉树，以处理不均匀分布的数据集，并讨论了从四叉树到k-d 树的转换策略及其在近邻搜索（Nearest Neighbor Search）中的性能优势与劣势。 2.3 压缩与动态维护： 探讨了Bayer Tree (或称Treap)等基于随机化的平衡结构，分析其在保持平均对数时间复杂度的同时，如何简化插入和删除操作。同时，引入了Rope (绳索)数据结构，专门用于高效地处理大型字符串的修改和拼接操作，这对文本编辑器和版本控制系统至关重要。 第三部分：图论算法的精进与应用 本部分超越了Dijkstra和Floyd-Warshall等基础最短路径算法，侧重于大规模图结构的复杂查询和流式处理。 3.1 复杂路径与约束问题： 详述路径容量约束下的最大流/最小割问题（如Dinic算法和Push-Relabel算法的实现细节），以及在交通网络中解决带时间窗的车辆路径问题 (VRP with Time Windows)的启发式算法。 3.2 图的结构分解： 详细讲解连通分量、双连通分量、桥和关节点的查找算法。重点分析了强连通分量 (SCC) 的Tarjan算法和Kosaraju算法的底层机制。引入图的稀疏化技术，例如使用Graph Sparsification来加速大规模图上的迭代计算。 3.3 近似算法与网络科学： 讨论PageRank算法的迭代收敛性分析，以及在社交网络分析中，如何利用社区发现算法（如Louvain方法、模块度优化）来揭示网络隐藏的结构。 第四部分：高级搜索与范围查询 本部分专注于超越标准二分查找的复杂查询结构，特别是在高维空间和动态集合中。 4.1 散列技术的演进： 不仅介绍经典的线性探测和链式法，更深入探讨了完美散列函数（Perfect Hashing）的构造方法，以及在内存受限环境下使用的最小完美散列（MPH）。重点分析Cuckoo Hashing（布谷鸟散列）的冲突解决机制及其在高性能缓存系统中的应用。 4.2 范围查询结构： 全面解析区间树（Interval Tree）和线段树（Segment Tree）。对于线段树，我们详细介绍了其在处理动态范围更新（如Range Add, Range Sum Query, Lazy Propagation）时的优化技巧，并将其推广到二维和三维的K-D Tree。 4.3 最近邻搜索（NNS）： 比较了Ball Tree、VP-Tree等结构在高维数据上的表现，并详细介绍Locality-Sensitive Hashing (LSH) 家族算法，分析如何在保证一定召回率的前提下，实现近似最近邻的快速查找。 第五部分：高级排序与选择算法 本部分深入研究排序算法的理论极限和实用技巧。 5.1 理论下限与非比较排序： 重新审视基于比较的排序（如Merge Sort, Heap Sort）的$Omega(N log N)$下限。然后详细探讨基数排序（Radix Sort）在处理大整数和字符串时的性能优化，以及桶排序（Bucket Sort）在数据分布可预测情况下的实际效率。 5.2 在线与流式排序： 探讨在线排序问题，即数据到达是不可预知的情况下的解决方案。分析了如何在数据流中实时维护一个有序子集，以及相关的内存限制问题。 5.3 选择算法的优化： 聚焦于中位数（Selection Problem）的高效求解，包括Hoare的选择算法和Quickselect的实际变种，特别是在并行环境下的加速方法。 第六部分：并发、并行与近似算法 最后一部分将理论算法与现代多核计算环境结合起来。 6.1 并行算法设计： 介绍PRAM模型的基本操作，并重点讲解如何将经典的图算法（如BFS、MST）和排序算法并行化，分析工作量（Work）和深度（Depth）的概念。讨论在共享内存（OpenMP）和消息传递（MPI）环境下的实现挑战。 6.2 随机化与近似算法： 深入分析概率分析在算法设计中的作用。详细介绍马尔可夫链蒙特卡洛（MCMC）方法在复杂分布采样中的应用，以及线性规划（LP）松弛技术在求解NP-硬问题（如旅行商问题TSP、背包问题）时的近似比（Approximation Ratio）保证。 本书的每一章都配有大量严谨的数学推导、清晰的伪代码，并辅以来自实际工业界案例的思考题，旨在培养读者不仅能“实现”算法，更能“分析、选择并优化”算法的能力。本书适合具有扎实离散数学和数据结构基础的高级本科生、研究生以及希望系统性提升算法工程能力的软件架构师和资深开发人员阅读。

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这本书的翻译质量高得有些出乎我的意料。通常技术书籍的翻译，要么是机械式的直译，读起来拗口，要么就是过于“本地化”而失去了原有的技术精确性。但这里的译者显然对Linux生态有着深厚的理解。他们巧妙地平衡了“信、达、雅”，既保证了技术术语的准确无误（比如对`inode`、`filesystem`这些关键概念的翻译选择非常考究），又让行文流畅自然，读起来完全没有翻译腔。我尤其留意了那些涉及特定发行版（比如Debian系和Red Hat系）配置文件路径的描述，译者都清晰地区分了差异，并且标注了推荐的做法，这种细致入微的处理，避免了我们在实际操作中因为地域差异而产生的困惑。这绝对是业内顶尖水平的专业翻译。

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我得说，这本书的编写逻辑简直是教科书级别的严谨和流畅。它没有采用那种零散的、堆砌式的指令罗列，而是构建了一个非常清晰的知识体系。开篇的章节总是从最基础的系统启动和文件管理入手，循序渐进地引导读者进入更复杂的网络配置和进程控制领域。最让我印象深刻的是，它在解释每一个核心概念时，都会穿插一个“场景模拟”的小模块，用一个实际工作中可能遇到的问题来引出指令的用法和背后的原理，这种“问题导向”的学习方式，极大地增强了实用性和代入感。很多其他书籍可能只是简单地给出`man`页的翻译，但这本书深入到了底层机制的解释，比如权限管理中的ACL是如何工作的，以及I/O重定向背后的文件描述符机制，讲解得深入浅出，逻辑链条完整得让人拍案叫绝。

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这本书的装帧设计真是一绝，硬壳的封面拿在手里沉甸甸的，很有分量感，那种磨砂的质感摸起来非常舒服，不像有些技术书籍那种廉价的纸质感。内页的纸张也挑得很有心，字迹清晰锐利，排版布局简洁明了，即使是深夜在台灯下阅读，眼睛也不会觉得特别疲劳。我特别喜欢它在章节标题和重要命令上的字体处理，粗细得当，重点突出，让人一眼就能抓住核心信息。装帧的精细程度，体现出作者和出版方对这本书的重视，绝对是那种可以放在书架上长期珍藏的精品。而且，它侧面看过去，书脊的压线非常平整，没有任何松垮的迹象，即便是经常翻阅，我感觉它也能保持得很好。这种对细节的关注，真的让阅读体验提升了一个档次，感觉自己拿的不是一本普通的参考书，而是一件工艺品。

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作为一名运维工程师，我平时最头疼的就是遇到那些“黑话”和缩写，很多文档都假设读者已经掌握了大量的预备知识。然而，这本厚厚的书，在处理那些晦涩难懂的概念时，表现出了极大的“同理心”。比如，它在介绍管道（Pipes）和重定向（Redirection）时，没有直接抛出复杂的符号，而是先用一个非常形象的比喻，将数据流比作水管中的水流，清晰地界定了标准输入、标准输出和标准错误这三者的区别。即便是初学者，只要耐心跟下来，也能构建起一个坚实的概念基础。这种对新手友好的设计哲学贯穿始终，让原本枯燥的命令行学习过程，变得像是与一位经验丰富、耐心十足的导师对话，丝毫没有那种高高在上的技术傲慢感。

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这本书的案例库简直是一个宝藏。我发现它收录的不仅仅是那些教科书式的、人尽皆知的简单命令组合，而是涵盖了大量在真实生产环境中才会遇到的疑难杂症的解决方案。例如，书中有一个专门章节深入剖析了如何利用`strace`和`lsof`来诊断那些“僵死”或者响应缓慢的服务进程，提供的调试步骤非常具体，连如何捕获特定信号、如何设置时间窗口都写得清清楚楚。我试着按照书中的步骤去排查上周遇到的一个网络连接泄漏问题，结果仅仅用了不到半个小时就定位了问题的根源，这效率的提升是立竿见影的。它不仅仅告诉你“怎么做”，更重要的是，它教会你“为什么这么做”，这种方法论的传授，比单纯的命令列表有价值百倍。

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