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出版者:

作者:美国扎实学习质量研究所

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页数:306

译者:

出版时间:2007-6

价格:188.00元

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isbn号码:9787506283212

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《数据结构与算法：原理、实现与应用》 书籍信息： 书名： 数据结构与算法：原理、实现与应用 作者： 资深计算机科学家 / 知名大学计算机科学系教授 出版社： 科技教育出版社 版次： 第一版 页数： 约 600 页 定价： 人民币 128.00 元 --- 内容简介 在当今信息爆炸的时代，数据是驱动一切创新的核心资源。然而，原始数据的堆砌并不能直接产生价值，如何高效、有序地组织和处理海量数据，是衡量一个软件系统性能和智能水平的关键所在。本书《数据结构与算法：原理、实现与应用》正是一部致力于系统阐述计算机科学中这两大基石理论的权威著作。它不仅深入剖析了经典数据结构的内在逻辑和数学基础，更结合现代计算环境，提供了如何设计和分析高效算法的实用方法论。 本书的编排结构严谨，逻辑清晰，旨在为读者构建起一座从抽象概念到具体实现的坚实桥梁。它并非一本面向特定数据库软件（如 Microsoft SQL Server 2005）的工具书，而是专注于计算机科学的通用核心技能，适用于所有需要进行复杂计算和数据管理的专业人士、研究人员和高等院校师生。 第一部分：数据结构——数据的组织与表示 本书的开篇聚焦于数据结构的基础。我们首先从最基本的概念入手，探讨抽象数据类型（ADT）的定义和特性，强调数学模型在数据描述中的作用。 1. 线性结构深度剖析： 数组与链表： 详细对比了静态数组和动态数组（如 C++ 中的 `std::vector` 或 Java 中的 `ArrayList`）在内存布局、访问速度和动态扩展性上的差异。随后，深入讲解了单向、双向和循环链表的实现细节，特别关注了在插入和删除操作中指针操作的技巧与陷阱。 栈与队列： 不仅介绍了它们作为受限访问结构的 LIFO 和 FIFO 原理，更侧重于它们在实际应用中的建模能力，例如用栈实现函数调用堆栈、表达式求值以及用队列管理任务调度。 递归与迭代： 探讨了递归关系的数学基础，并通过斐波那契数列、阶乘等经典案例展示了如何将递归问题转化为更有效率的迭代实现，讨论了递归深度对系统资源的影响。 2. 非线性结构的核心技术： 树结构： 这是本书的重点之一。我们详尽阐述了树的层次结构、遍历方法（前序、中序、后序、层序）。对于二叉树，详细介绍了二叉搜索树（BST）的查找、插入和删除操作，并给出了平均和最坏情况下的时间复杂度分析。 平衡树的必要性与实现： 鉴于 BST 在极端数据输入下的性能退化，本书用大量篇幅讲解了AVL 树和红黑树（Red-Black Tree）的旋转（左旋、右旋）和着色/再平衡机制。这些内容对于理解高性能内存数据存储结构至关重要。 堆（Heap）： 重点讲解了最大堆和最小堆的结构特性，及其作为优先队列的底层支撑。本书提供了构建堆（Heapify）的优化算法，并阐述了堆排序的稳定性和效率。 图论基础： 将图作为最一般的数据结构，介绍了有向图、无向图、带权图的表示方法（邻接矩阵与邻接表）。重点分析了它们的存储效率和适用场景。 第二部分：算法设计与分析——效率的度量标准 算法部分是本书的精髓，它教授读者如何设计出解决问题的高效步骤，并提供严谨的工具来评估这些步骤的优劣。 1. 算法复杂度分析的量化： 渐进分析法： 详细解释了大 O 符号 ($mathcal{O}$)、大 $Omega$ 符号 ($Omega$) 和大 $Theta$ 符号 ($Theta$) 在描述算法渐进行为中的精确含义。 时间与空间复杂度： 引导读者从最坏情况、最好情况和平均情况三个维度对算法进行全面分析，特别是针对循环、嵌套结构和递归调用的复杂度推导过程。 2. 经典算法范式详解： 搜索算法： 对比了线性搜索和二分查找（Binary Search）的适用前提和效率差异。在图结构中，则深入讲解了深度优先搜索（DFS）和广度优先搜索（BFS）的实现及应用场景（如连通性判断、拓扑排序）。 排序算法的演进： 涵盖了基础排序（冒泡、选择、插入）的原理，并重点剖析了高性能比较排序算法——快速排序（Quick Sort）的分治策略和归并排序（Merge Sort）的稳定性，讨论了它们在不同硬件环境下的性能表现。对于 $mathcal{O}(N log N)$ 的复杂度，还包括了堆排序的实现。 图遍历与最短路径： 详细解析了解决网络和路径问题的核心算法： Dijkstra 算法： 用于单源最短路径，特别强调了它在处理非负权边时的优化方法（如使用优先队列）。 Floyd-Warshall 算法： 用于所有顶点对之间的最短路径计算，并探讨了其动态规划的本质。 最小生成树（MST）： 讲解了 Prim 算法和 Kruskal 算法的设计思想，以及它们如何利用贪心策略来保证全局最优解。 3. 高级算法设计思想： 动态规划（Dynamic Programming）： 系统性地介绍了备忘录（Memoization）和自底向上（Tabulation）两种实现方式。通过最长公共子序列、背包问题等经典案例，展示如何识别重叠子问题和最优子结构。 贪心算法（Greedy Algorithms）： 探讨了贪心选择性质和最优子结构，通过活动选择问题、霍夫曼编码等例子，说明何时贪心策略可以保证找到全局最优解。 回溯法（Backtracking）： 解释了如何通过系统地搜索解空间树来解决组合优化问题，例如 N 皇后问题和数独求解。 第三部分：实际应用与现代挑战 本书最后一部分将理论与实践相结合，讨论了数据结构和算法在现代计算领域的具体应用，帮助读者将所学知识迁移到实际工程问题中。 哈希技术： 深入探讨了哈希函数的构造原理、冲突解决策略（链式法、开放定址法），以及布隆过滤器（Bloom Filter）等概率数据结构的应用。 外部存储结构概述： 简要介绍了与内存数据结构相对应的外部存储结构，例如 B 树和 B+ 树的基本原理，这些是文件系统和高性能索引技术的核心。 复杂度理论的展望： 简要介绍了 P、NP 问题的基本概念，启发读者对不可解或计算成本极高问题的深层思考。 目标读者： 本书适合所有计算机科学专业的本科生、研究生，软件工程师、系统架构师，以及任何希望打下坚实理论基础，提升代码效率和解决复杂计算难题能力的 IT 从业者。阅读本书无需预先掌握特定数据库系统的命令或 API，所需的背景知识是扎实的离散数学和基础编程能力。通过学习，读者将能够自信地选择和设计最适合特定场景的数据组织方式和计算流程，极大地提高软件系统的性能上限。

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这本书在探讨SQL Server 2005的触发器和游标时，展现了作者深厚的实践经验。触发器部分，作者不仅详细阐述了INSTEAD OF和AFTER触发器的区别，以及它们各自的适用场景，更重要的是，他通过一些生动的例子，展示了如何利用触发器来实现复杂的业务逻辑，例如数据审计、数据验证等。我个人认为，作者在讲解触发器时，对于可能出现的无限循环触发等潜在问题，也给出了相应的防范建议，这对于初学者来说，是非常重要的提醒。在游标部分，作者同样没有回避游标的潜在性能问题，而是强调了在何种情况下可以考虑使用游标，以及如何优化游标的查询效率。他提供了一些使用游标的替代方案，比如基于集合的查询，这让我更加理解了SQL在处理数据时的声明式特性。虽然游标本身存在一些争议，但这本书的讲解，能够帮助读者在理解其原理和适用性的基础上，做出更明智的判断。这部分内容的深入讲解，让我对SQL Server的更高级功能有了更全面的认识。

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作为一个对数据库管理有一定兴趣的开发者，我发现这本书在讲解数据完整性和安全性方面的内容，非常有深度和启发性。作者并没有停留在表面，而是深入剖析了SQL Server 2005中各种约束（主键、外键、唯一约束、检查约束）的创建和应用，以及它们是如何保障数据的准确性和一致性的。我尤其赞赏书中关于外键约束的讲解，作者通过一个生动的例子，演示了如何在父表和子表之间建立关联，以及当父表记录被删除或更新时，外键约束如何触发相应的动作（CASCADE, SET NULL, NO ACTION），从而避免了数据的不一致性。这种细致入微的讲解，让我对数据完整性的重要性有了更深刻的认识。在安全性方面，本书对用户权限管理、角色分配以及SQL注入等常见安全威胁的防范措施，进行了详尽的介绍。作者通过实际操作演示，教会我如何创建登录名、数据库用户，并如何为他们分配不同的权限，以确保只有授权用户才能访问敏感数据。此外，书中还提供了一些实用的安全编码建议，例如如何参数化SQL查询，以有效防止SQL注入攻击。这些内容对于任何一个从事后端开发的开发者来说，都具有极高的参考价值，能够帮助我们构建更安全、更可靠的应用程序。

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在对SQL Server 2005有了整体的认识之后，这本书的最后部分，以一种非常实用的方式，引导读者进行更进一步的学习和实践。作者并非仅仅提供一个简单的总结，而是更侧重于给出了“下一步该做什么”的建议。他提及了一些SQL Server 2005之后版本中引入的新特性，以及一些高级的主题，例如Always On可用性组、列存储索引等，并鼓励读者根据自己的兴趣和项目需求，去深入探索这些更现代化的技术。我尤其欣赏书中关于如何持续学习的建议，作者鼓励读者积极参与社区讨论，阅读官方文档，并不断地通过实际项目来巩固所学知识。这种开放式的结尾，让我感到这本书的价值不仅仅在于教授书本上的知识，更在于培养了我持续学习和解决问题的能力。它像一个起点，而不是终点，激发了我继续深入钻研SQL Server技术的兴趣。对于想要在数据库领域长期发展的人来说，这种“授人以渔”的教学方式，是极具价值的。

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这本书在讲解SQL Server 2005的数据迁移和集成方面，提供了一些非常实用的技巧和方法。作者并没有停留在理论层面，而是深入介绍了如何使用SQL Server自带的工具，例如SQL Server Management Studio (SSMS) 和 SQL Server Integration Services (SSIS)，来完成数据从不同源的导入和导出。我特别欣赏书中关于SSIS的讲解，虽然SSIS是一个相对复杂的工具，但作者通过一些简单的案例，逐步引导我理解了SSIS包的创建、任务的配置以及数据流的设计。例如，他演示了如何从Excel文件读取数据，经过一些简单的转换，然后加载到SQL Server数据库中。这让我对ETL（Extract, Transform, Load）过程有了初步的认识，并看到了自动化数据处理的巨大潜力。此外，书中还简要介绍了SQL Server的Linked Servers功能，以及如何通过它来实现跨数据库的数据访问。这些内容为我今后处理更复杂的数据集成场景，提供了宝贵的参考。对于需要处理多源数据，或者需要进行数据库之间数据同步的读者来说，这本书的这部分内容，无疑是一笔宝贵的财富。

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这本书对于理解和应用SQL Server 2005的存储过程和函数，提供了非常系统和深入的指导。作者在讲解存储过程时，不仅仅是列举了创建和执行的语法，更重要的是深入探讨了存储过程的优势，比如提高性能、增强安全性以及代码的重用性。我个人尤其喜欢书中关于事务处理的讲解，作者通过一个模拟银行转账的场景，生动地展示了如何利用BEGIN TRANSACTION, COMMIT TRANSACTION, ROLLBACK TRANSACTION来确保数据的原子性，即要么所有操作都成功，要么所有操作都失败，从而避免了数据在中间状态出现问题。这对于处理关键业务数据的应用程序来说，是至关重要的。在讲解用户定义函数（UDF）时，作者也区分了标量函数和表值函数，并详细阐述了它们的适用场景。通过书中提供的案例，我能够清晰地理解如何创建自定义函数来封装复杂的计算逻辑，从而简化主查询的编写，并提高代码的可读性。我尝试着在自己的项目中应用了书中关于存储过程的知识，发现它确实能够显著提升数据库操作的效率，并且使得代码更加模块化，易于维护。书中的示例代码清晰明了，紧贴实际应用，让我能够快速掌握这些高级特性，并将其有效地应用到自己的开发工作中。

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SQL Server 2005的备份与恢复机制，对于任何一个数据库管理员或开发者来说，都是至关重要的知识点。这本书在这部分的内容，提供了非常详尽和实用的指导。作者首先介绍了不同类型的备份（完整备份、差异备份、事务日志备份）以及它们的适用场景，并详细阐述了如何进行这些备份操作。我印象特别深刻的是，作者通过一个实际操作演示，讲解了如何在数据库发生故障时，利用备份文件来恢复数据。他详细地演示了整个恢复过程，包括如何选择正确的恢复模式，以及如何一步步地执行恢复操作。这让我对数据备份和恢复的重要性有了更直观的认识，并且掌握了在紧急情况下如何挽救数据的关键技能。书中还提到了数据库维护计划的设置，这对于自动化备份和检查数据库的健康状况非常有帮助。我尝试着按照书中的方法，为我的开发环境设置了自动备份，这大大减轻了我对数据丢失的担忧。这本书在备份与恢复方面的讲解，既有理论深度，又不失操作的实用性，对于确保数据的安全和可靠性非常有价值。

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这本书的编写风格，我个人觉得非常契合那些想要快速掌握SQL Server 2005核心技能的读者。作者在讲解SQL语句的部分，着重于实用性和效率，力求让读者在最短的时间内能够写出高效、准确的查询语句。我印象最深刻的是关于SELECT语句的讲解，作者不仅详细阐述了WHERE、GROUP BY、HAVING、ORDER BY等子句的用法，还特别强调了它们之间的执行顺序，以及如何利用这些子句来优化查询性能。书中提供了大量贴近实际业务场景的案例，例如如何查询某个时间段内的销售额，如何统计不同地区的用户数量等等，这些案例都配有详细的SQL代码和解释，让我能够立刻动手实践，并在实践中加深理解。我尝试着将书中的一些案例应用到自己的学习项目中，发现效果立竿见影。通过不断地练习，我逐渐掌握了编写复杂查询的技巧，能够游刃有余地从海量数据中提取所需信息。此外，作者在讲解JOIN语句时，也做得非常出色。他用图形化的方式展示了不同类型的JOIN（INNER JOIN, LEFT JOIN, RIGHT JOIN, FULL OUTER JOIN）是如何将多个表连接起来的，这对于理解JOIN的原理至关重要。我之前一直对JOIN的概念感到有些模糊，通过这本书的讲解，我终于拨开了云雾，能够清晰地理解它们各自的作用和应用场景。总而言之，这本书在SQL语句的教学方面，不仅内容详实，而且注重实践，对于提升读者的SQL查询能力具有极大的帮助。

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这本书的封面设计虽然略显朴实，但正是这种不加修饰的风格，反而透露出一股踏实可靠的气息，让我这个初涉数据库领域的新手感到一丝亲切。翻开目录，映入眼帘的是那一章章清晰明确的标题，从最基础的数据库概念，到SQL Server 2005的安装部署，再到数据建模、查询、存储过程、触发器等等，几乎涵盖了初学者需要掌握的方方面面。我尤其欣赏的是，作者并没有一开始就抛出过于复杂的概念，而是循序渐进，用生动形象的比喻和通俗易懂的语言，将抽象的技术原理一点点拆解开来，如同老师在课堂上耐心讲解一般。例如，在解释“数据库”这个概念时，作者并没有直接给出枯燥的定义，而是将数据库比作一个庞大的图书馆，而表则是图书馆里的不同书架，每一行数据就像一本书，字段则像是书的条目信息。这种贴近生活的类比，让我这个对数据库一无所知的人，也能迅速建立起初步的认识。书中对于SQL Server 2005的安装部署部分，更是详细到了每一步骤，配以清晰的截图，让我这个动手能力不算强的人，也能顺利完成环境的搭建，为后续的学习打下了坚实的基础。阅读过程中，我最大的感受就是，作者真正站在了初学者的角度，考虑到了我们在学习过程中可能遇到的种种困惑和障碍，并提前为我们铺设好了学习的路径，让我觉得这本书不仅仅是一本技术书籍，更像是一位循循善诱的引路人。

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对于初学者来说，理解数据库的范式和ER模型是构建良好数据库结构的关键。这本书在这方面的内容，做得非常到位。作者从最基础的一范式开始，循序渐进地讲解了二范式、三范式，以及更高范式。他通过大量的实例，清晰地阐述了冗余的危害以及如何通过范式化来消除冗余，从而提高数据的存储效率和一致性。我尤其喜欢书中关于ER图（实体-关系图）的讲解，作者详细介绍了ER图的构成元素（实体、属性、关系），以及如何根据业务需求绘制出清晰、准确的ER图。他还演示了如何将ER图转化为实际的数据库表结构，这对于初学者来说，是非常宝贵的实践指导。通过学习这部分内容，我不再是简单地根据感觉来设计表结构，而是能够有条理、有目的地进行数据库设计，确保数据的规范化和可维护性。书中提供的范例，覆盖了不同类型的业务场景，让我能够举一反三，将所学知识应用到实际的项目中。这部分的学习，为我今后设计和管理数据库打下了坚实的基础。

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在阅读这本书的过程中，我对于SQL Server 2005的索引机制和性能优化部分，有了前所未有的清晰认识。作者并没有简单地介绍索引的创建语法，而是深入剖析了索引的原理，例如B-tree索引的结构，以及它如何通过减少磁盘I/O来加速数据检索。书中通过图文并茂的方式，生动地展示了索引是如何工作的，让我这个之前只知道“建索引能提速”的读者，真正理解了“为什么”和“如何”提速。我特别欣赏书中关于聚集索引和非聚集索引的对比讲解，作者详细阐述了它们的区别，以及在什么情况下应该选择哪种类型的索引。通过书中提供的性能分析工具（如SQL Server Profiler）的使用方法，我学会了如何监控数据库的性能瓶颈，并根据分析结果来创建或修改索引，以达到最佳的查询效果。我尝试着根据书中的建议，为我的数据库添加了一些合适的索引，随后运行一些查询，发现速度确实有了质的提升。这本书让我深刻体会到，理解索引的底层原理，对于数据库性能优化是多么重要。它不仅仅是教会我写SQL语句，更是教会我如何“思考”SQL，如何让数据库跑得更快、更稳。

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