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出版者:中国科学技术大学出版社

作者:陈小平

出品人:

页数:212

译者:

出版时间:2005-9

价格:20.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787312018220

丛书系列:

图书标签:

• 计算机组装
• 计算机维护
• 硬件维修
• 电脑DIY
• 电脑硬件
• 装机教程
• 硬件故障
• 电脑维护
• 计算机技术
• 实战指南

深入探索现代数据结构与算法：从理论基石到高效实现 书籍简介 本书旨在为有志于深入理解和掌握现代计算科学核心——数据结构与算法的读者提供一本全面、深入且具有高度实践指导意义的参考手册。我们深知，在当今快速迭代的软件工程领域，无论是开发高性能的应用程序、优化复杂的系统架构，还是进行前沿的理论研究，对数据组织方式和问题解决策略的精妙设计都是至关重要的能力。本书摒弃了对基础硬件操作和系统维护的描述，而是完全聚焦于信息如何在内存中组织、处理和高效检索的底层逻辑与高级技巧。 本书的结构设计遵循从基础理论到高级应用的递进路线，确保读者不仅能够“知道”某种数据结构是什么，更能“理解”其背后的数学原理、时间复杂度分析，并能熟练地将其应用于解决实际工程挑战。 --- 第一部分：算法分析的数学基石与基础数据结构重构 本部分奠定了坚实的理论基础，是理解后续复杂算法的先决条件。 第一章：计算复杂度理论的严谨审视 本章超越了对$O(n)$符号的简单介绍，深入剖析了渐近分析的数学定义，包括大$O$ (Big O)、大$Omega$ (Big Omega) 和小$ heta$ (Little Theta) 符号的精确边界条件。我们将详细探讨最坏情况、最好情况和平均情况复杂度分析的计算方法，并引入摊还分析（Amortized Analysis），尤其针对那些在单个操作上表现不佳，但在连续操作序列中展现出优异平均性能的数据结构（如动态数组的尾部追加操作）。同时，本章会专门讨论空间复杂度与时间复杂度的权衡艺术，并引入NP完备性理论的初步概念，帮助读者识别哪些问题可能不存在多项式时间解法。 第二章：线性数据结构的精妙变体 我们首先回顾并深入分析了数组（Array）的内存布局和缓存局部性优势，并以此为基础，探究了链表（Linked List）在不同场景下的应用，特别是双向链表和循环链表的指针操作技巧。重点内容包括： 栈（Stack）与队列（Queue）：不仅限于LIFO/FIFO的应用，而是深入研究双端队列（Deque）的实现机制，以及如何利用栈实现深度优先搜索（DFS）的迭代版本，替代递归调用，以规避栈溢出风险。 哈希表（Hash Table）的性能瓶颈：本章详尽剖析了哈希冲突的各种解决策略，包括链式地址法（Separate Chaining）和开放寻址法（Open Addressing），并重点分析了二次探测和双重哈希的性能优势与局限。我们将探讨高质量哈希函数的设计原则，以及如何利用一致性哈希（Consistent Hashing）解决分布式系统中的动态节点增减问题。 第三章：树形结构的遍历、平衡与高效查找 树是层次化数据组织的核心。本章聚焦于如何维持树结构的平衡，以确保查找效率的稳定性。 二叉搜索树（BST）的局限性与平衡机制：详细解析了因数据插入顺序导致的BST退化为链表的风险。随后，全面阐释AVL树和红黑树（Red-Black Tree）的旋转操作（左旋、右旋、双旋）及其颜色/平衡因子维护规则。红黑树的插入与删除操作中的颜色翻转和再平衡过程将被细致拆解。 B-树与B+树的深度探讨：本章专门为数据库和文件系统设计，深入分析了B-树在磁盘I/O优化方面的核心价值，以及B+树如何通过叶子节点链表结构优化范围查询的效率。 --- 第二部分：高级数据结构与图论的实践应用 本部分将视野扩展到更复杂的抽象数据类型和网络结构，这是构建复杂系统（如路由协议、搜索引擎和社交网络分析）的基石。 第四章：堆结构与优先队列的高效管理 堆（Heap）是实现高效优先级调度的关键。本章深入研究了二叉堆的构建（Heapify过程的线性时间复杂度证明）和基本操作。更重要的是，我们将介绍斐波那契堆（Fibonacci Heap）和二项堆（Binomial Heap），分析它们如何在Dijkstra算法或Prim算法的某些特定变体中，提供比标准二叉堆更优的渐近时间复杂度（尤其在减小键值操作上）。 第五章：图论基础：建模与核心算法 图（Graph）是描述实体间关系的通用模型。本章侧重于图的表示方法（邻接矩阵与邻接表，并对比其空间效率和遍历效率），以及基础遍历算法。 连通性与拓扑排序：详细讲解如何使用DFS/BFS确定图的连通分量，以及拓扑排序在任务调度和依赖关系解析中的应用，包括对存在环路的图的处理。 最短路径算法的精细比较：深入对比Dijkstra算法（针对非负权图）和Bellman-Ford算法（处理负权边并检测负环）的实现细节、数据结构选择（如使用斐波那契堆对Dijkstra算法的加速效果）。对于所有权图，将讲解Floyd-Warshall算法的动态规划思想。 第六章：网络流与匹配问题 本章面向需要解决资源分配、最大吞吐量问题的读者。 最大流/最小割定理：全面阐释Ford-Fulkerson方法及其基于增广路径的迭代思想。重点剖析使用Edmonds-Karp算法（基于BFS寻找最短增广路径）和更高效的Dinic算法（使用层次图和阻塞流）的实现流程与性能差异。 二分图匹配：探讨如何将最大匹配问题转化为最大流问题，并介绍使用匈牙利算法解决二分图完美匹配的直接方法。 --- 第三部分：高级算法范式与设计模式 本部分关注解决复杂问题的通用策略和前沿优化技术。 第七章：动态规划的原理与优化 动态规划（DP）是优化重叠子问题和最优子结构问题的核心工具。本章强调状态定义、转移方程的构建，以及如何通过自底向上（Bottom-Up）的方法避免递归开销。我们将通过背包问题、最长公共子序列、矩阵链乘法等经典案例，详细演示如何进行空间复杂度优化（从二维DP表到一维滚动数组）。 第八章：贪心算法的适用性边界 本章区分了哪些问题可以通过简单的贪心选择获得全局最优解，哪些问题则需要更强大的技术（如DP或回溯）。我们将分析活动选择问题、霍夫曼编码（Huffman Coding）的构造过程，并明确指出贪心算法失败的典型场景，强调贪心选择性质和最优子结构性质的验证过程。 第九章：搜索与回溯的深度挖掘 除了基础的DFS/BFS，本章重点讲解了在约束满足问题中使用的回溯法（Backtracking），如N皇后问题、数独求解。同时，我们引入分支限界法（Branch and Bound），作为一种带有剪枝策略的优化搜索技术，用以解决旅行商问题（TSP）等NP难问题，展示如何通过设置有效的上界和下界来大幅减少搜索空间。 --- 附录：算法实现的最佳实践 附录将简要介绍如何使用现代编程语言的特性（如模板、泛型编程）来实现上述数据结构的健壮、可复用的代码。重点强调边界条件测试、错误处理，以及如何利用性能分析工具来验证理论复杂度与实际运行时间的契合度。 本书的目标读者是计算机科学专业的学生、软件工程师，以及任何希望从根本上提升其解决复杂计算问题的能力，而不仅仅是停留在表层应用层面的专业人士。本书的知识体系独立于任何特定的硬件或操作系统细节，完全聚焦于抽象计算模型和算法效率的深层原理。

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这本书实在是太实用了，我一个对电脑一窍不通的小白，在跟着书里的步骤一步步操作后，竟然真的把自己的旧电脑完全拆解、清洁、重新组装起来了，而且开机一次成功，运行速度都感觉提升了不少！书里对各种硬件的介绍非常详尽，从主板的各个接口、CPU的安装角度，到内存条的时序和插槽选择，讲解得非常清晰易懂，完全没有那种晦涩难懂的专业术语堆砌感。特别是它配的那些实物图和步骤分解图，简直是神来之笔，我盯着图示操作，几乎零失误。我之前最怕的就是动手能力太差，总怕装错了哪个小零件导致电脑彻底报废，但这本书的“应急处理”和“常见故障排查”那一章简直是我的救命稻草，里面把开机黑屏、点不亮等最让人抓狂的问题都列出来了，并给出了最直接的解决方案。这本书完全打破了我对电脑维修是高深技术的刻板印象，让我体会到DIY组装的乐趣和成就感，强烈推荐给所有想摆脱电脑店“宰客”的DIY爱好者和初学者。它不仅仅是一本技术手册，更像是一位耐心、手把手的师傅在身边指导，让人从心底里建立起对硬件维护的信心。我甚至开始研究如何为我的老笔记本升级固态硬盘了，这完全是这本书带给我的新爱好。

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我是一位有一定经验的IT维护人员，平时处理的都是企业级的服务器维护工作，但这次购买这本书纯粹是抱着“查漏补缺”的心态。让我意外的是，即便是我这样经验丰富的人，也从这本书中发现了值得借鉴的“巧思”。尤其是在“故障排除流程优化”这一章，作者提出了一套系统化的“排除法”——从最小系统启动、逐一排除外设到内存交叉测试的步骤，这个流程比我过去依赖直觉和经验的做法更加高效和标准化。书中对于故障排除的描述非常冷静和客观，没有过度的戏剧性，就是纯粹的技术流程。例如，它详细对比了不同品牌电源的瞬时带载能力差异，这在排查间歇性死机问题时提供了新的思路。这本书的语言风格是典型的技术文档风格，精准、简洁，几乎没有一句废话，非常适合需要快速定位信息的高效使用者。它就像一本精密的工具书，被我放在工作台边，遇到棘手的个人设备问题时，随时可以翻阅，获取标准化的解决方案。

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说实话，我原本是冲着“维护”的部分买的这本书，主要是想解决我那台用了好几年的笔记本电脑时不时会莫名其妙蓝屏的问题。让我惊喜的是，这本书在系统维护和软件冲突排查这块做得比我预期的要深入得多。它没有停留在简单的“重装系统”这种一劳永逸（却治标不治本）的层面，而是详细分析了蓝屏代码的含义、驱动程序版本不兼容的排查流程，甚至连注册表清理和内存条压力测试的方法都讲得一丝不苟。最让我印象深刻的是关于电源管理和散热优化那一章，作者非常细致地解释了不同电源模式对系统稳定性的影响，并提供了如何通过BIOS设置来微调CPU功耗的指导。我按照书中的建议，清理了风扇积灰，并调整了系统休眠设置，困扰我半年的随机蓝屏现象奇迹般地消失了。这本书的深度在于它能引导你从“现象”追溯到“本质”，而不是简单地提供一个维修清单。对于希望精细化管理自己电脑健康状况的用户来说，这本书的价值远远超过了它标出的价格，它教会了我如何倾听电脑发出的“求救信号”。

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坦白说，市面上关于DIY和维护的书籍多如牛毛，但很多都内容陈旧或者过于偏向某个小众领域。这本书最难能可贵的地方在于它的“全面性”和“前瞻性”。它不仅涵盖了传统台式机组装，还花了不少篇幅介绍了小型机箱（SFF）的布线挑战和散热优化，这对于追求桌面整洁度的现代用户来说非常实用。更重要的是，它对新兴技术如DDR5内存的超频基础和PCIe 5.0的兼容性问题也进行了初步的探讨，虽然深度有限，但对于想跟上技术潮流的读者来说，提供了一个很好的知识入口。我在阅读关于固态硬盘分区和阵列（RAID）设置的部分时，发现其讲解比很多在线教程都要清晰，特别是如何设置一个简单的RAID 1（镜像备份）来保障数据安全，步骤描述得十分到位，让我成功地为家庭数据搭建了一个基础的冗余备份系统。这本书的内容更新速度似乎跟得上硬件迭代的步伐，让人感觉手中的知识是“新鲜”的，而不是几年前的旧黄历。

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这本书的结构编排非常具有逻辑性，它似乎是为那些既想快速上手又不想留下知识盲区的读者量身定做的。开头部分对基础概念的梳理非常到位，比如区分SATA和NVMe的区别，解释什么是主板的北桥和南桥（虽然现在更多用PCH代替，但历史概念的讲解有助于理解），这些内容构建了一个稳固的理论地基。然后，它平稳地过渡到了实际操作部分，操作指南的语言风格非常严谨，每一个操作步骤都用加粗字体突出，并附带了必要的安全警告，比如静电防护的重要性。我特别欣赏它在配件选购上的客观性，书中并未偏袒任何特定品牌，而是教会读者如何根据自己的预算和主要用途（游戏、设计还是办公）来衡量CPU、显卡和内存的性能配比，这体现了作者深厚的行业经验。阅读过程中，我感觉作者是一位经验丰富、注重细节的工程师在传授“看家本领”，而不是一个只懂理论的学者。这使得书本的实用性极强，我甚至可以拿着它去帮朋友做配件升级的决策了。

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