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出版者:天津大学

作者:丁桂芝 编

出品人:

页数:352

译者:

出版时间:2008-4

价格:41.00元

装帧:

isbn号码:9787561826461

丛书系列:

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书籍简介：《数据结构与算法基础：C++实现》 --- 一、本书定位与目标读者 本书旨在为计算机科学、软件工程及相关专业的学生和初级开发者提供一套全面且深入的数据结构与算法学习指南。我们深知，扎实的数据结构与算法功底是构建高效、可维护软件系统的基石。因此，本书的核心目标是帮助读者从理论到实践，彻底掌握经典数据结构的设计原理、高效算法的实现技巧，并理解其在实际问题求解中的应用。 本书特别适合以下读者群体： 1. 在校学生： 大学本科阶段学习了基础编程（如C++）后，需要系统学习数据结构与算法课程的学生。 2. 初级程序员： 希望提升编程内功，优化代码性能，准备或正在进行技术面试的在职人士。 3. 自学者： 对计算思维和问题解决能力有强烈兴趣，希望通过严谨的教程掌握核心计算理论的爱好者。 本书假设读者已经掌握C++语言的基本语法、面向对象编程概念（如类、继承）以及基本的内存管理知识。 二、内容组织与深度解析 本书共分为十四章，结构清晰，层层递进，确保学习的连贯性与系统性。我们采用了理论阐述、数学分析与C++代码实现相结合的方式，力求做到“知其然，更知其所以然”。 第一部分：基础与抽象（第1章至第3章） 第1章：绪论与计算思维的建立： 详细介绍了算法的定义、特性（正确性、效率、可读性），以及如何科学地分析算法的时间复杂度和空间复杂度。重点讲解了O（大O）、Ω（大欧米伽）和Θ（Theta）符号的精确含义及推导方法，为后续所有算法分析打下坚实的数学基础。 第2章：C++环境下的编程规范与模板： 针对算法实现，我们提供了一套标准化的C++代码框架，包括高效输入输出（I/O）的优化、内存安全操作的注意事项，以及如何利用C++模板（Templates）实现泛型数据结构，增强代码的复用性。 第3章：线性结构 I：数组与链表深度剖析： 涵盖静态数组和动态数组（向量Vector）的底层实现原理和操作开销。随后，深入探讨单向链表、双向链表和循环链表的结构差异、节点操作（插入、删除）的指针技巧，以及使用链表解决经典问题的思路。 第二部分：核心抽象数据类型（第4章至第7章） 第4章：栈（Stack）与队列（Queue）： 不仅实现基于数组和链表的标准栈和队列，更重点讲解了循环队列的实现，以解决假溢出问题，并详细分析了优先队列（Priority Queue）的理论基础，为下一章堆结构做铺垫。 第5章：树结构 I：二叉树与遍历精解： 详细定义了树的基本术语。重点讲解了二叉树的六种遍历方式（先序、中序、后序的递归与非递归实现），以及如何通过特定遍历组合重建原树。 第6章：树结构 II：二叉搜索树（BST）与平衡机制： 深入讲解二叉搜索树的查找、插入和删除操作。随后，引入AVL树和红黑树（Red-Black Tree）的旋转操作和着色规则，解释它们如何保证对数时间复杂度的性能，并提供关键的平衡维护算法的C++代码示例。 第7章：堆（Heap）结构与应用： 完整构建最大堆和最小堆，阐述堆化（Heapify）过程。重点展示堆在Top K问题、数据流中位数计算等场景中的高效应用。 第三部分：高级结构与图论（第8章至第11章） 第8章：散列表（Hash Table）： 详细介绍散列函数的设计原则，包括除法、乘法和完美散列。深入对比开放寻址法（线性探测、二次探测）和链地址法的优劣，并分析冲突解决策略对性能的影响。 第9章：图论基础与表示法： 图的定义、术语（度、路径、环）。重点讲解邻接矩阵和邻接表的构建与转换，并分析它们在空间和时间效率上的权衡。 第10章：图的遍历算法： 详述广度优先搜索（BFS）和深度优先搜索（DFS）的实现，并展示它们在迷宫寻路、连通分量查找中的实际应用。 第11章：图的经典应用算法： 专注于最短路径和最小生成树。完整实现Dijkstra算法（单源最短路径）和Floyd-Warshall算法（所有顶点对最短路径），以及Prim算法和Kruskal算法（最小生成树），并进行复杂度对比。 第四部分：排序与高级主题（第12章至第14章） 第12章：高效排序算法的深度剖析： 系统讲解比较排序的理论下限（Ω(n log n)）。重点实现并分析快速排序（Quick Sort）的随机化处理以避免最坏情况，归并排序（Merge Sort）的稳定性分析，以及堆排序（Heap Sort）的性能特点。同时，介绍计数排序、基数排序等非比较排序算法的应用场景。 第13章：回溯法与分支限界法： 将算法思想提升到问题求解层面。通过经典的八皇后问题、数独求解等案例，系统演示回溯法的递归结构设计和剪枝优化。 第14章：贪心算法与动态规划概览： 介绍贪心策略的适用条件。重点在于动态规划（DP）思想的建立，包括最优子结构和重叠子问题。通过背包问题（0/1和完全背包）和最长公共子序列，展示自底向上（迭代）和自顶向下（带备忘录）的DP实现方法。 三、本书特色与教学方法 1. 强调“为什么”： 本书不仅仅提供代码，更侧重于解释每种数据结构和算法设计背后的数学原理和工程权衡。例如，为什么BST的平衡是必要的，以及红黑树的颜色规则是如何保证其性能的。 2. C++最佳实践： 所有代码示例均采用现代C++标准（C++17/20特性兼容），注重代码的可读性、模块化和泛型编程能力。 3. 性能度量： 每一章节的核心算法都附带了实验性的性能测试部分，帮助读者直观感受不同算法在不同规模数据集上的效率差异。 4. 思维导图与总结： 每部分结束后提供结构化的知识梳理图表，帮助读者快速回顾和记忆复杂的概念关系。 本书力求成为读者手中一把锋利的工具，助其在算法的世界中披荆斩棘，构建出更加健壮和智能的软件系统。

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