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出版者:第2版 (2007年2月1日)

作者:鄂大伟

出品人:

页数:330 页

译者:

出版时间:2007年2月1日

价格:28.00元

装帧:平装

isbn号码:9787561517673

丛书系列:

图书标签:

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《现代数据结构与算法设计精要》 本书简介 在信息技术飞速发展的今天，数据结构与算法作为计算机科学的核心基石，其重要性不言而喻。本书《现代数据结构与算法设计精要》旨在为读者提供一套全面、深入且注重实践的算法与数据结构学习路径，以应对当前复杂多变的软件开发挑战。 本书的编写基于对当代计算需求的深刻理解，摒弃了对某些过时或理论性过强的概念的过度纠缠，而是聚焦于那些在工业界、学术研究以及新兴技术领域中应用最为广泛和高效的核心技术。我们的目标是培养读者构建健壮、高效软件系统的能力，而不仅仅是机械地记忆算法的实现步骤。 第一部分：基础重塑与高效思维 本部分着重于打牢读者在算法分析和数据组织方面的基础。我们深知，没有扎实的理论基础，任何复杂的应用都是空中楼阁。 第一章：算法分析的量化视角 本章深入剖析了算法效率评估的标准——渐进记号（大O、Θ、Ω）。但与传统教材不同，我们更侧重于“实战中的渐进分析”，探讨在不同硬件架构（如缓存命中率、并行处理能力）下，理论上的 $O(n^2)$ 与实际运行中的 $O(n log n)$ 之间的复杂关系。我们将通过大量的案例，展示如何精确预估程序在百万级数据量下的性能瓶颈，并指导读者如何根据特定场景选择合适的复杂度上限。 第二章：构建灵活的内存模型：数组的超越 线性结构是程序设计的起点，但本书将超越基础的静态数组概念。我们将详细阐述动态数组（如C++中的`std::vector`或Java中的`ArrayList`）的底层实现机制，重点分析其内存重分配策略（增长因子、拷贝成本）。随后，我们将转向稀疏数组与特殊矩阵的优化存储方法，例如使用Coordinate List (COO) 格式、Dictionary of Keys (DOK) 格式存储大型稀疏数据，这对于处理大规模科学计算和图形数据至关重要。 第三章：堆栈与队列的进阶应用：超越LIFO/FIFO 栈（Stack）和队列（Queue）看似简单，却是构建更复杂结构的基础。本章将深入探讨双端队列（Deque）及其在滑动窗口最大值问题中的 $O(n)$ 线性时间解法。在队列方面，我们将重点分析循环队列在嵌入式系统和实时操作系统（RTOS）中的应用，以及优先队列（Priority Queue）如何通过二叉堆（Binary Heap）实现高效的任务调度模拟。本章特别包含对斐波那契堆（Fibonacci Heap）的概述，用于理解其在某些图算法中理论上的优势，尽管其实用性依赖于特定的操作序列。 第二部分：核心数据结构的精耕细作 第二部分是本书的重量级内容，聚焦于那些决定现代系统性能的关键抽象数据类型。 第四章：树结构：从遍历到平衡 树是组织层次化和搜索数据的核心。本章从基础的二叉树、遍历（前序、中序、后序）入手，迅速过渡到B树（B-Tree）与B+树的深入剖析。我们详细讲解了B+树作为现代数据库索引（如MySQL InnoDB）的优势，包括其磁盘I/O优化原理。此外，平衡二叉搜索树（BST）的实现将聚焦于红黑树（Red-Black Tree），分析其旋转和着色规则，确保搜索、插入、删除操作的对数时间复杂度，这对于理解操作系统的进程调度和C++ STL中的`map`/`set`至关重要。 第五章：图论：模型化现实世界 图结构是模拟网络、流程和依赖关系的首选工具。本章将涵盖图的表示方法（邻接矩阵 vs 邻接表），并详细讲解核心算法： 最短路径算法： Dijkstra算法（处理非负权边）和Bellman-Ford算法（处理含负权边），以及在全源最短路径问题中Floyd-Warshall算法的应用。 最小生成树（MST）： Prim算法和Kruskal算法的对比与性能分析。 拓扑排序： 及其在项目依赖管理和编译顺序确定中的应用。 网络流基础： 对最大流-最小割定理的介绍，及其在资源分配问题中的初步应用。 第六章：哈希函数与冲突解决的艺术 哈希表提供了接近 $O(1)$ 的平均查找时间，但其性能的稳定依赖于高质量的哈希函数和有效的冲突处理机制。本章将系统地介绍： 优秀哈希函数的特性： 如何避免“坏数据”导致的性能急剧下降。 冲突解决策略的深度比较： 链地址法（Separate Chaining）与开放寻址法（Open Addressing，包括线性探查、二次探查和双重哈希）。我们将通过模拟实验，展示在不同负载因子下，哪种策略在内存占用和查找速度上更具优势。 一致性哈希（Consistent Hashing）： 探讨其在分布式系统（如缓存服务和负载均衡）中如何最小化节点增减带来的数据迁移。 第三部分：高级算法范式与现代挑战 本部分面向希望提升解决复杂问题能力的高级读者，侧重于算法设计思想而非特定数据结构的堆砌。 第七章：分治、回溯与动态规划 这是算法设计思维的“三驾马车”。 分治法： 以快速排序（QuickSort）的优化（如三路划分）和归并排序（MergeSort）为例，强调递归的结构。 回溯法与分支限界法： 重点解决组合优化问题，例如N皇后问题和旅行商问题的精确解法，并引入剪枝策略以提高效率。 动态规划（DP）： 强调“重叠子问题”和“最优子结构”的识别。我们将通过经典问题（背包问题、最长公共子序列）的自底向上和自顶向下实现，帮助读者掌握状态定义和转移方程的构建。 第八章：贪心算法与局部最优的全局胜利 贪心策略因其简单和高效而极具吸引力。本章将通过活动选择问题、霍夫曼编码（Huffman Coding）等实例，展示如何证明一个贪心选择的正确性。同时，本章也会警示读者，并非所有问题都适用贪心策略，并会对比性地说明其局限性，以避免在不适用场景中错误使用。 第九章：近似算法与NP难问题 对于NP完全问题，我们必须接受寻找精确解所需指数级时间的现实。本章将引导读者进入计算复杂度的前沿： 近似算法设计： 介绍如何设计具有可证明性能保证（如近似比）的算法来处理如集合覆盖（Set Cover）等问题。 局部搜索启发式： 探讨模拟退火（Simulated Annealing）和遗传算法（Genetic Algorithms）等元启发式方法，它们在优化问题中虽然不保证最优解，但在工程实践中能快速收敛到高质量解。 总结与展望 《现代数据结构与算法设计精要》力求在理论的严谨性与工程的实用性之间取得完美的平衡。本书中的所有代码示例和分析均围绕现代软件工程的要求展开，旨在让读者不仅“知道”算法是什么，更能“精通”如何在实际项目中有效地部署和优化它们。掌握这些核心技术，将使读者在任何需要高性能计算的领域，如人工智能、大规模数据处理、高性能网络通信等，都具备强大的竞争力。

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这本书的结构安排非常具有逻辑性，从基础的环境配置开始，逐步深入到文件操作、数据库管理，最后扩展到一些高级应用模块的集成。这种由浅入深的编排方式，让学习曲线变得相对平缓。我发现，很多其他教程在讲到复杂概念时，往往会突然拔高，让人感觉像是在爬陡坡。但这本书的作者似乎深谙教学的节奏感，总能在关键节点加入一些回顾性的章节，将之前学过的零散知识点串联起来，形成一个完整的知识体系。特别是关于报表制作的那几章，讲解得极为细致，涉及到了各种复杂的布局和条件格式的设置，对于需要处理大量数据输出工作的读者来说，简直是宝典级的存在。我曾经为了做一个复杂的月度财务报表焦头烂额，但对照书中的实例一步步操作后，发现原来以前的思路过于复杂了。这本书教会了我如何用最简洁、最可靠的方式去实现复杂的功能需求，这是一种效率上的巨大提升。

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这本书的封面设计挺吸引人的，特别是那个略带复古感的字体，一下子就把我带回了那个操作系统的黄金时代。我手里这本是早就买下的，一直摆在书架上，最近整理书房才又翻了出来。说实话，当我第一次打开它的时候，那种扑面而来的技术文档气息让我有些犹豫。毕竟，现在市面上的编程教材，动辄就是各种时髦的框架和云原生架构，这本书的风格显得格外“沉稳”。它没有花哨的图表和复杂的商业案例，更多的是那种扎扎实实的、一步一步带着你敲代码的风格。我记得我当时最感兴趣的是它对数据表结构的讲解，讲得特别透彻，不像有些书只是简单罗列命令，而是深入剖析了背后的逻辑，让人明白为什么这么设计会更有效率。对于一个刚接触数据库编程的新手来说，这种详尽的解释简直是福音。它更像是一位经验丰富的老前辈坐在你旁边，慢条斯理地告诉你：“你看，这个索引应该这么建，这样查询速度才能快一倍。”那种实实在在的知识传递感，在如今快餐式的学习资料中，是很难得的体验。它更注重基础功的打磨，而不是眼花缭乱的花架子。

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作为一本专业的编程教程，它在理论深度上的把握也相当到位。它不仅仅停留在“如何操作”的层面，更花费了相当的篇幅去探讨“为什么是这样”。比如在讲解内存管理和文件指针定位时，作者引用了大量的底层原理作为支撑，虽然这些内容初看可能有些晦涩，但一旦理解了，对编写出高性能、高稳定性的应用程序至关重要。我感觉作者在编写此书时，一定是结合了多年的一线开发经验，所以书里提到的很多“最佳实践”都不是教科书式的教条，而是经过了市场检验的实用技巧。比如，它对系统函数调用时序的分析，比我之前看的任何资料都要深入。这对于那些希望从“会写代码”迈向“写出好代码”的进阶学习者来说，价值是无法估量的。它提供了一种严谨的、系统性的思维框架，让人在面对新的问题时，能够迅速找到最合适的切入点。

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总的来说，这本书给我的感觉是“踏实”和“耐用”。它可能不像那些最新出版的技术书籍那样拥有最新的技术名词或者紧跟最新的行业热点，但它所教授的核心编程思想和解决问题的底层逻辑，是具有极强的生命力的。我注意到，书里的一些代码风格虽然带着那个时代的烙印，但其解决问题的思路和严谨性，放在今天依然是值得称道的典范。它不是一本用来“快速入门”的书，更像是一本可以长期放在手边，时不时翻阅、总能从中获得新体会的工具书。它没有追求短期的、表面的成功，而是致力于培养读者扎实的内功。对于那些真正想沉下心来，把某个技术栈打通、理解透彻的人来说，这本书无疑提供了一个坚实可靠的起点和丰富的参照系。它的价值在于其内容的恒久性和逻辑的严密性，而非一时的潮流。

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这本书的排版和印刷质量相当不错，纸张的触感很舒服，长时间阅读下来眼睛也不会觉得特别疲劳。我尤其欣赏它在示例代码的呈现上所下的功夫。很多编程书的代码块，要么太拥挤，要么注释太少，看着费劲。但这本教程的排版很讲究，代码行与行之间留有一定的呼吸空间，关键函数的调用和变量的定义都有清晰的标识，即便是没有深厚的编程背景的人，也能大致跟上思路。而且，每一个代码示例后面，作者都会紧接着一段非常详尽的解读，这不是简单的代码功能描述，而是解释了作者选择这种实现方式的原因和背后的考虑。这种“知其然，更知其所以然”的教学方式，极大地提升了我对程序逻辑的理解深度。我记得有一章节专门讲了错误处理和异常捕获机制，处理得非常细致，考虑到了很多我在实际操作中容易忽略的边缘情况，让我受益匪浅。这让我感觉作者不仅仅是把自己会的东西写下来，而是真正站在学习者的角度，把学习过程中的“坑”都提前标注出来了。

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