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出版者:

作者:李乾宝

出品人:

页数:477

译者:

出版时间:2009-9

价格:39.50元

装帧:

isbn号码:9787302208105

丛书系列:

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• 计算机基础
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• 计算机应用
• 高等教育
• 信息技术
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《现代数据结构与算法设计》图书简介 一、本书概述与定位 《现代数据结构与算法设计》旨在为计算机科学、软件工程、信息技术等相关专业的学生和初级/中级软件工程师提供一套全面、深入且与时俱进的理论基础与实践指导。本书深刻认识到数据结构与算法是构建高效、可扩展软件系统的核心基石。我们不再将它们视为孤立的理论章节，而是将其视为解决复杂计算问题的关键工具集。 本书的定位是实现理论的严谨性、算法的实用性与前沿性的有机结合。我们不仅复习和巩固经典的数据结构（如数组、链表、栈、队列、树、图、哈希表），更侧重于分析它们在现代计算环境（如多核处理、分布式系统、内存层级结构）下的性能表现和适用场景。算法部分则重点关注设计范式（如分治、贪心、动态规划、回溯搜索），并引入了近年来在工业界愈发重要的算法领域，如近似算法、随机算法以及并行化算法的初步概念。 二、内容深度与结构安排 本书共分为五大部分，二十章内容，逻辑结构清晰，层层递进： 第一部分：计算思维基础与基础数据结构（第1-4章） 本部分为读者打下坚实的计算基础。 第1章：计算复杂性初步与性能分析：深入探讨时间复杂度和空间复杂度的精确度量方法（大O、$Omega$、$Theta$符号的严格定义）。介绍RAM模型和I/O模型，分析缓存命中率对实际运行时间的影响。引入了不可判定问题和NP-完全性问题的概念，帮助读者理解计算的极限。 第2章：线性结构的高效实现：重点讲解动态数组（ArrayList/Vector）的摊还分析，证明其插入操作的平均时间复杂度。详细对比双向链表、循环链表在特定场景下的优劣。特别分析了栈和队列在递归调用和广度优先搜索中的核心作用。 第3章：抽象数据类型与泛型编程：从软件工程角度探讨ADT的重要性，强调数据与操作的分离。介绍如何使用现代编程语言的模板或泛型特性来实现可重用的、类型安全的数据结构库。 第4章：哈希技术与冲突解决策略：不仅介绍拉链法和开放定址法（线性探测、二次探测、双重散列），更深入探讨了一致性哈希在分布式缓存系统（如Memcached、Redis Cluster）中的应用，这是现代Web架构的关键技术。 第二部分：树形结构与高效检索（第5-9章） 树是组织层次化数据的核心工具。 第5章：树基础与遍历：标准二叉树、完全二叉树、满二叉树的定义、性质及三种主要遍历方式的递归与非递归实现。 第6章：二叉搜索树（BST）及其平衡：详细分析了标准BST在极端输入下的性能退化问题。重点讲解AVL树和红黑树（Red-Black Tree）的维护机制，特别是旋转操作（单旋、双旋）的几何意义和实现细节，强调红黑树在标准库中的广泛应用。 第7章：B树与B+树：面向磁盘存储的优化：分析为什么B树适用于外部存储设备。详细阐述B+树的结构特点，重点说明其在数据库索引（如MySQL InnoDB）中的关键作用，包括范围查询的效率优势。 第8章：堆结构与优先队列：不仅介绍二叉堆，还将篇幅用于斐波那契堆（Fibonacci Heap）的结构和摊还分析，展示其在Dijkstra算法优化中的理论价值。 第9章：堆的应用：排序算法的深度解析：全面分析堆排序的稳定性、原地性。对比快速排序（枢轴选择的策略，如三数取中法）和归并排序的性能特点，并给出并行化归并排序的初步思路。 第三部分：图论与网络模型（第10-13章） 图结构是建模关系和连接的基础。 第10章：图的基本概念与表示：详细对比邻接矩阵、邻接表、链式前向星（用于高密度图）等多种表示方法，并分析其空间开销与遍历效率的权衡。讨论有向图与无向图、权图与非权图的差异。 第11章：图的遍历与连通性：深入讲解深度优先搜索（DFS）在寻找强连通分量（Tarjan算法）和有向无环图（DAG）拓扑排序中的应用。分析广度优先搜索（BFS）在无权最短路径计算中的精确性。 第12章：最短路径算法的演进：详述Dijkstra算法（非负权）和Bellman-Ford算法（处理负权边与负权环检测）。引入Floyd-Warshall算法进行所有对最短路径计算，并分析其矩阵乘法特性。 第13章：最小生成树与网络流基础：全面解析Prim算法和Kruskal算法（基于并查集的数据结构优化）。引入最大流-最小割定理的基本思想，展示Ford-Fulkerson方法及其使用Edmonds-Karp算法进行增广路径寻找的过程。 第四部分：高级算法设计范式（第14-17章） 本部分聚焦于解决问题的通用策略。 第14章：分治法与减治法：以快速傅里叶变换（FFT）的减治思想为例，展示分治法在处理大规模数据时的威力。 第15章：贪心算法的适用性判断：通过活动安排问题、霍夫曼编码（结合优先队列）等经典案例，强调贪心策略的“局部最优推导出全局最优”的严格证明方法，避免滥用。 第16章：动态规划（DP）的精要：系统梳理DP的四大要素（最优子结构、重叠子问题、状态定义、转移方程）。重点解决背包问题（0/1、完全、多重）、最长公共子序列、矩阵链乘法等核心问题。特别讨论滚动数组优化以减少空间复杂度。 第17章：回溯法与分支限界法：讲解如何通过剪枝（Pruning）策略优化指数级搜索空间，应用于N皇后问题、旅行商问题（TSP）的精确解搜索。 第五部分：计算的现代挑战与应用（第18-20章） 本部分将理论与前沿应用连接起来。 第18章：高级搜索与回溯：详细阐述A搜索算法，引入启发式函数的设计原则，展示其在路径规划和人工智能领域的主导地位。 第19章：近似算法与启发式方法：鉴于许多NP难问题难以找到精确解，本章引入对数几率（Logarithmic Approximation）和多项式时间近似（PTAS）的概念，并讨论局部搜索、模拟退火等启发式方法在工程实践中的价值。 第20章：并行计算中的算法挑战：初探如何将经典算法（如排序、图遍历）适应于多核架构。介绍数据并行和任务并行的基本概念，为读者迈向高性能计算和分布式算法打下基础。 三、本书特色与教学目标 1. 语言无关的算法描述：本书采用伪代码和清晰的逻辑步骤来描述算法，确保核心思想不受特定编程语言语法的限制。同时，辅以主流编程语言（如C++或Java）的实例代码，以供读者对照实现。 2. 强调数学严谨性：对所有关键算法的正确性、最坏情况和平均情况下的复杂度分析，均采用严格的数学证明来支撑。 3. 案例驱动的讲解：每个数据结构或算法的引入，都伴随着一个或多个实际应用场景（如数据库索引、网络路由、编译器设计等），使学习目标明确。 4. 实践导向的习题：每章末尾设有不同梯度的练习题，包括理论推导、算法实现和性能比较分析，旨在训练读者的“程序思维”和“调试能力”。 四、适用读者对象 本书适合于大学二年级及以上的计算机科学、软件工程、电子信息工程、数据科学等专业的学生作为核心教材或参考书。同时，对于希望系统梳理基础、弥补理论短板的软件开发工程师，以及准备技术面试的人员，本书也是一本不可多得的、兼具深度与广度的参考手册。掌握本书内容，将使读者能够设计出在时间和空间效率上都具备竞争力的复杂软件系统。

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坦白说，在拿到这本《大学计算机应用基础》之前，我对于“计算机应用”这个概念的理解非常狭隘，觉得就是会上网、会打字就行了。然而，这本书彻底刷新了我的三观。它以一种非常宏观的视角，展现了计算机在我们现代社会中的核心地位，以及它如何渗透到我们生活的每一个角落。书里关于信息安全的那部分，让我深刻认识到自己在网络世界中的脆弱性，也学会了许多保护个人信息、防范网络诈骗的实用技巧，比如如何设置复杂的密码、识别钓鱼邮件，以及一些基本的加密常识。这部分内容让我觉得非常贴近生活，而且非常重要，完全不是那种可有可无的知识。还有关于多媒体技术的介绍，让我了解到图片、音频、视频背后的原理，以及如何进行简单的处理和编辑，这对于我将来制作课程报告或者分享生活点滴都大有裨益。我原本以为计算机课只会教些死记硬背的理论，没想到这本书能将理论与实践如此巧妙地结合，让我感受到学习的成就感。

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我一直以来对技术性的书籍都有点敬而远之，觉得它们都太冰冷、太专业了。然而，这本《大学计算机应用基础》却让我对计算机产生了全新的认识。它不仅仅是一本教材，更像是一位循循善诱的老师。书的整体风格非常友好，没有那种高高在上的学术腔调。我特别欣赏其中关于“计算机安全”的章节，它用了很多贴近生活的案例，比如如何辨别网络诈骗信息，如何安全地使用公共 Wi-Fi，甚至还讲到了简单的密码学原理，这些内容对我来说，真的太有用了！我以前从来没想过，上网冲浪也需要“安全意识”。另外，关于“多媒体技术”的介绍，也让我惊叹于信息技术在视觉和听觉方面的无限可能，比如如何通过简单的软件对图片进行美化，或者如何对音频文件进行剪辑，这些都让我觉得，原来计算机也能如此富有创意和艺术感。这本书让我觉得，学习计算机应用，不仅仅是为了掌握一门技术，更是为了更好地理解和融入这个日益数字化的世界。

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这本《大学计算机应用基础》真是让我大开眼界！我一直觉得计算机这东西离我挺远的，什么代码、网络什么的，听着就头疼。但这本书完全颠覆了我的认知。它不是那种干巴巴的技术手册，而是用一种非常生动有趣的方式，把计算机的方方面面都掰开了揉碎了讲。我记得里面有一章讲到办公软件，以前我只知道用 Word 打字，对 Excel 和 PowerPoint 简直是一窍不通。这本书里，从最基础的单元格操作，到复杂的函数运用，再到制作精美的演示文稿，都有非常详细的图文并茂的讲解。我尝试着跟着书里的步骤操作，发现那些曾经让我头疼的难题，现在变得迎刃而解。特别是 Excel 的数据透视表和图表功能，简直是我的救星，以后做报告和分析数据再也不用愁了。这本书不仅仅是教会我技能，更是激发了我学习的兴趣。它让我意识到，计算机并不是遥不可及的，而是我们学习和生活的好帮手。我发现自己越来越享受在电脑前探索新功能的过程，甚至会主动去尝试书中没有详细讲解的某些高级技巧。

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说实话，我对计算机的了解程度可以说是“小白”中的“小白”。拿到这本《大学计算机应用基础》时，我最担心的就是内容太难，我根本看不懂。但这本书真的给我带来了太多的惊喜！它用一种循序渐进的方式，从最最基础的计算机硬件组成讲起，到各种操作系统的工作原理，都解释得非常清晰。特别是关于“网络基础”的那部分，我之前对互联网的理解就是“点一下就能上网”，完全不知道背后有多少门道。这本书里详细介绍了IP地址、域名解析、TCP/IP协议等概念，虽然听起来有点专业，但作者通过生动的比喻和图示，让我这个完全没有概念的人也能大致理解。让我印象最深刻的是关于“信息检索”的技巧，书中介绍了一些高级搜索指令，让我发现原来搜索引擎不仅仅是输入关键词那么简单，掌握这些技巧可以让我在浩瀚的网络信息中更快速、更准确地找到我需要的内容。这对于我写论文、查资料来说，简直是“神器”。

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我拿到这本《大学计算机应用基础》的时候，心里其实是有点抵触的，觉得无非就是些枯燥乏味的计算机术语和操作流程。但这本书的叙事方式却异常引人入胜。它没有上来就灌输一堆我听不懂的概念，而是从一个更具象化的角度切入，比如讲解互联网的起源和发展，还有信息技术如何改变了社会的面貌。我尤其喜欢里面关于数据库管理的那一部分。之前我总觉得数据库是个很高深的玩意儿，离我太远，但这本书用非常通俗易懂的语言，结合了生活中的例子，比如超市的商品信息管理，银行的客户账户管理，让我瞬间就理解了数据库的基本原理和重要性。书中对于如何设计简单的数据库表，以及如何进行数据查询的讲解，虽然没有深入到专业级别，但足以让我对这个领域产生浓厚的兴趣，并且能够在我以后的一些小项目里尝试应用。它让我觉得，即使不是计算机专业的学生，也能掌握一些管理和利用数据的基本技能。

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