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出版者:高等教育出版社

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页数:0

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出版时间:1900-01-01

价格:19.70元

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isbn号码:9787040037500

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《数据结构与算法：高效编程的基石》 书籍简介 在当今快速迭代的软件开发领域，仅仅掌握一门或几门编程语言的语法已远远不能满足构建高性能、可扩展系统的需求。软件的效率瓶颈往往不在于硬件的性能，而在于底层数据组织方式和处理逻辑的效率。因此，深入理解数据结构与算法，已成为每一位有志于成为资深工程师的开发者必须跨越的核心门槛。 《数据结构与算法：高效编程的基石》正是这样一本旨在为读者构建坚实理论基础和提供丰富实践指导的深度技术专著。本书不仅仅是一本理论的罗列，更是一部引导读者从“能写代码”到“写出好代码”的思维转型指南。 本书核心价值与内容架构 本书摒弃了传统教材中枯燥乏味的数学证明，而是将重点放在概念的直观理解、算法的实际应用场景以及性能分析的工程实践上。全书结构严谨，层层递进，内容涵盖了从基础概念到高级应用的全貌。 第一部分：基础准备与效率度量 在深入探讨具体结构之前，本书首先建立了高效编程的基准线。 计算复杂性导论： 详细阐述了时间复杂度和空间复杂度的概念，并着重介绍了大 O、大 Ω 和 $Theta$ 记法在实际工程评估中的意义。我们通过大量对比不同操作（如线性查找与二分查找）的复杂度曲线，让读者直观感受算法效率的巨大差异。 数学基础回顾： 简要复习了离散数学中对算法分析至关重要的概念，如递推关系式的求解方法（主定理），确保读者具备后续章节的理论支撑。 第二部分：经典线性与集合结构 本部分聚焦于最常用、最基础的数据组织形式，它们是构建复杂系统的“砖块”。 数组与链表（Array & Linked List）： 深入比较了静态数组和动态数组在内存分配、随机访问效率上的异同。重点剖析了单向链表、双向链表以及循环链表的插入、删除操作的底层机制，并讨论了在内存碎片化环境下的性能考量。 栈与队列（Stack & Queue）： 从抽象数据类型（ADT）的角度定义了 LIFO 和 FIFO 原则。实践部分涵盖了如何使用数组和链表实现这两种结构，并深入讲解了它们在表达式求值（后缀表达式）、函数调用栈模拟以及操作系统任务调度中的实际应用。 哈希表（Hash Table）： 这是本书的重点章节之一。我们不仅解释了哈希函数的设计原则（均匀性、雪崩效应），还详尽对比了处理冲突的几种主流方法：分离链接法 (Separate Chaining)、开放寻址法 (Open Addressing) 中的线性探测、二次探测和双重哈希。本章特别提供了关于负载因子对性能影响的实证分析。 第三部分：树形结构与分治思想 树结构是处理层次关系和实现高效搜索的利器。 树的基本概念与遍历： 清晰界定了树的术语，并详细讲解了先序、中序、后序遍历的递归与非递归实现，特别是如何仅通过中序和前序序列重建树的逻辑。 二叉搜索树（BST）： 阐述了 BST 的核心搜索、插入和删除操作。随后，本书立刻引入了其性能瓶颈——倾斜问题。 平衡搜索树： 专门辟出章节深入讲解了AVL 树和红黑树 (Red-Black Tree) 的旋转操作和保持平衡的机制。通过大量的图示和代码示例，我们剖析了这些自平衡算法是如何保证对数时间复杂度的。 堆（Heap）： 重点讲解了最大堆和最小堆的构建过程（Heapify），以及它们在优先级队列和堆排序算法中的核心地位。 第四部分：图论基础与高级应用 图是描述复杂网络关系的最强大工具。 图的表示方法： 详细对比了邻接矩阵和邻接表在不同图密度下的优劣，并讨论了基于集合的表示法。 图的遍历： 深入分析了广度优先搜索（BFS）和深度优先搜索（DFS）的实现及其应用，例如连通性检测、拓扑排序等。 最短路径算法： 系统地介绍了Dijkstra 算法（针对非负权图）和 Bellman-Ford 算法（处理负权边和负权环检测）。 最小生成树（MST）： 详尽讲解了 Prim 算法和Kruskal 算法，并从贪心策略的角度论证了它们的正确性。 第五部分：排序与搜索的终极优化 排序是算法实践中最常见的任务，本书提供了超越基础 `qsort` 的深度理解。 线性时间排序： 重点介绍了计数排序 (Counting Sort)、基数排序 (Radix Sort)，并分析了它们适用的数据特性。 高效比较排序： 详细剖析了快速排序 (Quick Sort) 的枢轴选择策略（如三数取中法）及其在最坏情况下的应对，并对比了归并排序 (Merge Sort) 的稳定性和并行化潜力。 第六部分：高级主题与算法思想 本部分拓展了读者的视野，介绍解决特定复杂问题的强大范式。 动态规划（Dynamic Programming, DP）： 将 DP 视为带备忘录的递归，强调最优子结构和重叠子问题的识别。通过经典的背包问题、最长公共子序列等案例，系统性地讲解自底向上和自顶向下的实现技巧。 贪心算法（Greedy Algorithms）： 探讨了贪心选择的有效性判断标准，并与动态规划进行了明确的区分。 回溯法与分支限界法： 讲解了用于解决组合优化问题的系统搜索策略，如 N 皇后问题和旅行商问题（TSP）的近似求解框架。 本书特色 1. 工程导向的代码实现： 尽管本书不局限于特定语言，但所有核心算法均提供了清晰、可读性强的伪代码或主流语言（如 Python/Java 风格）的实现框架，重点突出关键逻辑而非语言特性。 2. 性能瓶颈分析： 每一章都包含“性能分析与优化”小节，直接将理论复杂度和实际运行时间关联起来，帮助读者建立“算法选择决定系统上限”的工程直觉。 3. 大量的图示与案例： 复杂的树结构、图的遍历过程，以及平衡树的旋转操作，均辅以高质量的图形化说明，极大地降低了抽象概念的理解难度。 面向读者 本书适合具备至少一年编程经验，希望提升代码质量、优化程序性能的软件工程师、计算机专业高年级学生以及对底层计算原理有强烈好奇心的技术爱好者。阅读本书，您将不再满足于“代码能跑起来”，而是追求“代码跑得更快、更健壮”。掌握这些基石，将使您在面对任何复杂的系统设计挑战时，都能胸有成竹地选择并实现最高效的解决方案。

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这本书的叙事节奏，坦白讲，有些过于平铺直叙，缺乏那种能让人眼前一亮的“教学设计”。作为一本“教程”，我期待的是作者能像一位经验丰富的导师那样，通过设计一系列层层递进、引人入胜的编程案例来引导我们理解抽象的概念。例如，在讲解循环结构时，理想的教程会用一个有趣的游戏算法或者一个小型的迷宫求解程序作为驱动力，让读者在解决实际问题的过程中自然地掌握`for`、`while`的切换时机。但在这本书里，这部分内容的处理方式更像是教科书式的定义罗列和简单的数学公式转换，例如计算斐波那契数列或者求和，这些例子虽然正确无误，但对于一个渴望通过实践驱动学习的读者来说，实在是提不起什么学习的兴趣。当我翻到后期关于数据结构的部分，期待能看到链表、树结构的动态内存管理是如何在C语言中优雅实现的，结果却发现，对于如何避免内存泄漏、如何进行高效的内存池管理等实战难点，书中几乎没有涉及。这种“只教语法，不教艺术”的风格，让学习过程显得有些枯燥且目标感不强。

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初次翻开这本《C语言程序设计教程》，我本期望能看到一些关于现代C++标准库或者面向对象编程思想的深入探讨，毕竟现在许多入门教程都倾向于将这些前沿内容融入基础讲解中，让读者能更快地跟上行业脉搏。然而，这本书的侧重点似乎更像是对上世纪八九十年代经典C语言范式的坚守与传承。它花了大量的篇幅去细致描绘指针的底层运算、内存的直接操控以及结构体在内存中的布局，这对于一个想快速构建复杂应用、熟悉现代工具链的读者来说，未免显得有些“古老”了。比如，在讲解文件I/O时，它详细阐述了`stdio.h`中各种函数的调用流程，却没有过多提及C11引入的更安全、更现代化的I/O处理方式，更不用说与操作系统API层面的交互，比如如何利用`mmap`进行高效文件映射。当我试图寻找关于多线程并发编程的章节时，内容却戛然而止于基础的`pthread`库的简单介绍，对于互斥锁、条件变量的实际应用场景和性能优化讨论得不够深入，让人感觉这更像是一本“理论手册”而非“实战指南”。整体阅读下来，缺乏那种将理论与当前软件工程实践紧密结合的“火花”，读完后感觉自己掌握的知识块是扎实但稍显孤立的。

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阅读体验上，这本书的排版和图示设计也未能达到现代出版物的标准，这极大地影响了对复杂逻辑的理解效率。特别是在阐述数组和指针的指向关系时，图示往往是帮助初学者建立空间想象力的最佳工具。在这本教材中，相关的图表寥寥无几，且多为静态的、缺乏动态指向过程的展示。例如，在讲解二维数组和指针数组的区别时，如果能用一个清晰的流程图展示内存地址的连续性或非连续性，会比纯文字描述有效得多。另外，书中在引入新的语法点时，其前后的上下文衔接也显得有些生硬。好像作者只是将知识点机械地堆砌在一起，缺乏一种内在的逻辑流线将它们串联起来。比如，从基本的函数调用栈知识，到递归的实现，中间没有足够的过渡章节来铺垫函数调用栈的深度限制和溢出风险的讨论，这使得读者在尝试编写更复杂的递归程序时，很容易因为对底层机制不熟悉而陷入死循环或崩溃的泥潭，却不知道该从何处着手去排查。

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我花了不少时间去研究这本书中关于编译和链接过程的描述，这部分通常是区分优秀教程和一般教材的关键点。我希望看到的是关于预处理宏的高级用法、头文件保护的原理、以及链接器在解析未定义符号时的工作机制的深入剖析。遗憾的是，这本书对此的阐述非常基础，基本上停留在“编译器将源代码变成目标文件，链接器将目标文件组合起来”的层面。例如，当程序中包含多个同名函数时，链接器是如何解决冲突的？如果一个大型项目使用了多个静态库和动态库，它们之间的依赖关系是如何被有效管理的？这些在实际工程中极其重要的概念，在这本书里几乎是空白。更让我感到困惑的是，书中几乎没有提及任何关于调试工具（如GDB）的高级技巧，比如如何设置条件断点、如何检查复杂数据结构的内存视图，或者如何使用反汇编功能来验证编译器的优化效果。对于现代软件开发而言，掌握这些“幕后”技术远比死记硬背几个标准库函数更具价值，但这些内容在这本书中却被完全忽略了，使得它更像是一本为上世纪计算机课程设计的参考资料，而非面向当今开发者的教程。

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我原本以为这本书会提供一些关于C语言在特定领域应用的案例分析，比如嵌入式系统编程、高性能计算（HPC）或者操作系统内核的模块开发，这样可以帮助读者将所学的基本语法与实际的应用场景挂钩，从而更好地理解语言的设计哲学。然而，全书的内容都停留在非常通用的、脱离具体应用环境的理论层面。例如，关于性能优化，书中只是笼统地提到了“减少循环次数”或“使用更高效的算法”，却没有提供具体的性能分析工具（如Valgrind或Perf）的使用指导，也没有展示如何通过分析代码的“热点”来指导优化决策。此外，对于C语言在现代跨平台开发中的地位，如如何利用CMake或Makefiles来管理项目结构，如何处理外部依赖库的集成问题，这些构建系统层面的知识在书中是完全缺失的。这使得读者在学完基本语法后，面对一个实际的、需要编译和管理的项目时，依然会感到束手无策，这本书似乎只完成了“教会你如何写C代码”的第一步，却完全没有触及“如何构建一个健壮的C软件项目”的后续关键步骤。

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