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出版者:Springer

作者:James T. Streib

出品人:

页数:270

译者:

出版时间:2011-3-1

价格:USD 69.95

装帧:Hardcover

isbn号码:9780857292704

丛书系列:

图书标签:

• 计算机科学
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《数据结构与算法：深度剖析与实践》 本书简介： 在当今快速发展的计算科学领域，数据结构与算法构成了所有软件系统的基石。无论是构建高效的操作系统、设计复杂的数据库系统，还是开发尖端的机器学习模型，对核心数据结构和算法的深刻理解都是不可或缺的技能。《数据结构与算法：深度剖析与实践》旨在为读者提供一个全面、深入且侧重实践的教程，帮助他们掌握这些计算机科学的“内功心法”。 本书不满足于仅仅介绍标准的数据结构定义，而是致力于揭示这些结构背后的设计哲学、性能权衡以及在真实世界应用中的具体实现细节。我们相信，理解“为什么”比仅仅知道“是什么”更为重要。 --- 第一部分：基础构建块——抽象数据类型与线性结构 本书的开篇聚焦于构建坚实的基础。我们首先从抽象数据类型（ADT）的概念入手，明确数据结构作为数据组织和操作规范的本质。 第一章：数组与内存布局 本章详细探讨了数组作为最基本的数据存储结构，深入分析了其在内存中的连续性存储带来的高效随机访问能力（$O(1)$）。我们不仅介绍了静态数组和动态数组（如C++中的`std::vector`或Java中的`ArrayList`的底层实现机制），更重要的是，我们深入探究了内存层级结构（缓存、主存）如何影响数组操作的实际性能。我们将介绍局部性原理（Locality of Reference）在优化数组遍历中的关键作用，并讨论缓存行填充对性能的影响。 第二章：链表家族的精妙设计 线性结构中的另一重要分支是链表。本章将对比分析单向链表、双向链表和循环链表。我们不仅会展示基本的插入、删除操作，更会深入剖析在特定场景下（如内存碎片化严重的环境）链表相较于数组的优势与劣势。一个重点讨论是指针管理的复杂性，以及如何通过巧妙的指针操作（例如哨兵节点的使用）来简化边界条件的处理，提升代码的健壮性。 第三章：栈与队列：顺序操作的艺术 栈（Stack）和队列（Queue）是LIFO（后进先出）和FIFO（先进先出）原则的典范。本章将超越其作为抽象概念的层面，着重探讨其在系统级编程中的实际应用： 栈： 深入分析函数调用栈的机制、递归的实现原理、以及如何利用栈进行表达式求值（如中缀转后缀）和解决括号匹配问题。 队列： 重点讲解循环队列的优化实现，以及在操作系统调度（如优先级队列的雏形）、缓冲区管理中的应用。 --- 第二部分：分层与组织——树形结构的高级应用 树形结构是处理层次关系和实现快速查找的核心工具。本部分将对树结构进行深入的挖掘。 第四章：二叉树与遍历策略 本章详细阐述二叉树的定义、性质以及三种主要的深度优先遍历（前序、中序、后序）和广度优先遍历。我们特别关注由中序和前序/后序序列重建唯一二叉树的算法，并讨论如何在编译原理中利用树结构（如抽象语法树AST）进行代码分析。 第五章：平衡搜索树的奥秘 对于需要高频动态更新的场景，普通二叉搜索树（BST）的性能退化是致命的。本章将聚焦于保持树的平衡的关键技术： AVL 树： 详细讲解旋转操作（LL, LR, RR, RL）的数学基础和实现步骤，理解其严格的高度限制如何保证对数时间复杂度。 红黑树（Red-Black Trees）： 相比AVL树，红黑树牺牲了部分平衡性以换取更简洁的插入/删除操作。我们将深入剖析颜色属性和五个插入/删除后的重新着色与旋转规则，这在标准库实现（如C++ STL的`std::map`/`std::set`）中至关重要。 第六章：B 树与B+ 树：面向外部存储的优化 本章将视角从内存转向磁盘I/O。B 树（B-Trees）和B+ 树是数据库索引和文件系统的核心。我们将分析其多路搜索的优势，理解为什么“扇出因子”（Fanout Factor）的大小直接影响了磁盘寻道次数。B+ 树如何通过将所有数据存储在叶子节点并使用链表连接来优化范围查询，是本章的重点解析内容。 --- 第三部分：效率与连接——图论基础与高级散列 图结构是建模复杂关联系统的最强大工具，而散列表则是实现近乎恒定时间访问的关键。 第七章：图的表示与遍历 本章首先区分有向图与无向图、带权图与非带权图，并重点对比邻接矩阵和邻接表这两种主要的图存储方式，分析它们在稀疏图和稠密图下的空间和时间效率差异。随后，我们将详尽讲解图的两种核心遍历算法： 深度优先搜索（DFS）： 用于拓扑排序、查找连通分量。 广度优先搜索（BFS）： 用于求解无权图的最短路径。 第八章：最短路径与最小生成树 本章深入探讨图算法在优化问题中的应用： Dijkstra 算法： 解决单源最短路径问题，探讨其对负权边的限制，以及使用斐波那契堆（Fibonacci Heaps）对理论性能的潜在提升。 Bellman-Ford 算法： 解决包含负权边的最短路径问题，并利用其松弛过程检测负权环。 最小生成树（MST）： 介绍Prim’s 算法和Kruskal’s 算法，并对比它们在不同图结构下的性能优势。 第九章：散列表与哈希冲突的艺术解决 散列表（Hash Tables）提供了平均 $O(1)$ 的查找、插入和删除性能。本章核心在于解决哈希冲突。我们将详细介绍两种主要策略： 1. 开放寻址法（Open Addressing）： 线性探测、二次探测、双重哈希的实现细节与聚集现象（Clustering）的对比分析。 2. 链地址法（Separate Chaining）： 结合链表或树结构来处理冲突，分析负载因子（Load Factor）对性能的影响。 此外，本章还将讨论一致性哈希（Consistent Hashing）在分布式系统（如缓存服务器）中动态增减节点时最小化数据迁移的关键作用。 --- 第四部分：高级主题与时间复杂度分析 最后一部分将提升读者的分析能力，并介绍一些面向特定应用的高级算法。 第十章：高级排序算法的深度比较 本章超越基础的冒泡排序和插入排序，专注于高效比较排序的原理： 快速排序（Quick Sort）： 深入分析枢轴选择策略（随机化、中位数的中位数）对最坏情况 $O(N^2)$ 的规避，以及内省排序（Introsort）的实践意义。 归并排序（Merge Sort）： 强调其稳定性以及在外部排序中的应用。 堆排序（Heap Sort）： 结合“堆”这一数据结构，实现原地（In-place）的 $O(N log N)$ 排序。 第十一章：摊还分析与数据结构的寿命周期 要真正理解动态数组或某些高级结构（如斐波那契堆）的性能，必须掌握摊还分析（Amortized Analysis）。本章将通过聚合方法、守卫法和势能法，精确计算一系列操作的平均成本，揭示看似昂贵的操作（如动态数组的扩容）在整体序列中是如何被“摊薄”的。 第十二章：贪心算法与动态规划 本章介绍了解决优化问题的两大范式： 贪心算法： 讨论其成立的两个关键性质（贪心选择性质和最优子结构），并通过活动选择问题、霍夫曼编码等实例说明其应用。 动态规划（DP）： 详细阐述DP的备忘录化（Memoization）和自底向上（Tabulation）实现，通过最长公共子序列、背包问题等经典问题，展示如何避免重复计算，实现高效求解。 --- 读者对象与本书特色 本书面向计算机科学专业学生、软件工程师、以及希望提升底层系统性能和设计能力的开发者。本书的特点在于： 1. 代码实例丰富： 理论结合C++和Python实现的伪代码，使读者能够清晰看到数据结构的内存操作和逻辑流程。 2. 性能导向： 每种结构和算法的介绍都伴随着详细的时间和空间复杂度分析，并强调在实际硬件环境下的性能考量。 3. 系统关联性强： 不断将抽象概念与操作系统、数据库、编译器等实际应用场景联系起来，确保知识的实用性。 通过研读本书，读者将不仅能够熟练运用现有库中的数据结构，更能根据具体业务需求，设计出性能最优的定制化解决方案。掌握了这些核心知识，便能从“代码实现者”跃升为“系统架构师”。

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《Guide to Assembly Language》这本书最令我印象深刻的是它在理论与实践之间的平衡。作者不仅仅停留在理论的讲解，而是非常注重让读者动手去实践。书中提供了大量的代码示例，而且这些示例都非常简洁明了，能够直接运行在常见的开发环境下。更重要的是，作者鼓励读者去修改这些示例，去观察修改后的结果，并且引导读者思考为什么会发生这样的变化。他甚至在书中设计了一些“小挑战”，让你在理解的基础上，尝试去实现一些简单的功能。我记得有一个章节，是关于如何利用汇编实现一个简单的字符串搜索算法，作者不仅仅给出了实现的代码，还详细解释了每一步的逻辑，以及如何优化它的效率。这种由浅入深、不断实践的学习方式，让我觉得我不仅仅是在“看”书，而是在“做”这本书。

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《Guide to Assembly Language》这本书在语言风格上，可以说是一种“化繁为简”的典范。作者非常擅长用最简洁、最直观的语言来解释最复杂的概念。我之前尝试过阅读一些关于汇编的教材，它们往往充斥着大量的专业术语，让我望而却步。而这本书，在引入新的术语时，总会先给出通俗的解释，并且用丰富的例子来佐证。我特别欣赏作者在讲解指令集的时候，那种“先整体后细节”的处理方式。他会先介绍某个指令家族的作用，然后才深入到具体的指令，并且会解释每个指令的参数和功能。这种方式让我能够对整个指令集有一个宏观的认识，然后再去关注细节，而不是在细节中迷失方向。

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这本书让我感受到最深刻的一点是，它并非一本“教科书”，而更像是一位经验丰富的导师在与你对话。作者的语言风格非常亲切，甚至带有一点幽默感。当他讲解到一些相对抽象的概念时，他总能找到非常贴切的日常比喻，让我能够快速地将抽象的计算机概念与我熟悉的生活经验联系起来。比如，他用“工具箱”来比喻寄存器，用“流水线”来比喻指令的执行过程。这种方式极大地降低了我的学习门槛，也让我对这些概念有了更直观的认识。而且，作者并没有设置所谓的“章节小结”或者“习题”，而是将这些内容融入到了文章的行文中。他会在讲解完一个模块后，自然而然地引出下一个与它息息相关的概念，让你感觉整个学习过程是一个浑然一体的流程，而不是被割裂开来的一块块知识点。

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这本书的精妙之处还在于它对于“历史的视角”的运用。作者在讲解汇编语言的演进过程中，并没有简单地罗列历史事件，而是通过讲述这些技术是如何一步步演变至今的，以及为什么会出现今天的这种局面，来帮助我们理解汇编语言的本质。例如，在讲解不同指令集架构（如x86、ARM）的差异时，他会追溯到它们各自诞生的时代背景和设计哲学，这让我能够更深刻地理解它们之间的优劣势，以及它们在不同应用场景下的选择。这种对历史背景的挖掘，让我觉得学习汇编语言不仅仅是在学习一门技术，更是在学习一段计算机科学的发展史。

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我最喜欢《Guide to Assembly Language》的地方在于，它并没有把重点仅仅放在枯燥的指令列表上，而是非常注重讲解“为什么”。作者在每一个新的概念引入时，都会详细地解释这个概念出现的历史背景、它解决的核心问题，以及它在整个计算机体系结构中所扮演的角色。例如，在讲解不同寻址模式时，他不仅仅是列出各种模式的语法，而是通过具体的例子，生动地展示了每种模式在不同场景下的优势，以及选择哪种模式能够带来效率上的提升。这使得我在学习过程中，能够不断地思考和理解，而不是被动地记忆。更让我惊喜的是，书中穿插了大量的“小插曲”，这些插曲可能是一些历史上著名计算机科学家的故事，也可能是某个指令背后有趣的应用场景。这些内容虽然不是直接的教学知识点，但却极大地丰富了我的阅读体验，让我在学习晦涩技术的同时，也感受到了计算机科学的魅力和人文关怀。

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《Guide to Assembly Language》给我最大的惊喜是它对于“通用性”的考量。这本书并非仅仅针对某个特定的处理器架构或者操作系统进行讲解，而是力求用一种更加普适的方式来介绍汇编语言的核心概念。虽然书中会举例说明，但作者总会提醒读者，这些概念是通用的，而具体的实现细节可能会因架构不同而有所差异。这一点非常重要，因为作为一名初学者，我希望能够掌握的是底层原理，而不是被某个特定平台的细节所束缚。通过这本书，我能够建立起对汇编语言一个扎实的、跨平台的认知基础，为我未来深入学习其他架构的汇编语言打下了坚实的基础。

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这本书在引导读者建立“机器思维”方面，做得尤为出色。作者通过各种各样的方式，不断地训练我的“机器视角”，让我能够跳出高级语言的抽象层，去思考程序在底层是如何被执行的。他会不断地提醒我们，计算机只是在执行一系列的指令，而汇编语言就是最接近这些指令的语言。我特别喜欢他在讲解程序调试时所使用的案例。他会展示一个简单的错误，然后一步步地引导我们如何通过分析寄存器和内存的状态来定位问题。这种“侦探式”的学习过程，极大地提升了我的逻辑分析能力，也让我对程序的执行过程有了更深刻的理解。

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《Guide to Assembly Language》这本书在逻辑编排上，做到了循序渐进，而且在知识点的递进上，处理得相当精妙。它并没有急于深入到复杂的控制流和函数调用，而是先从最基础的处理器架构、寄存器的概念入手，一步步引导读者去理解数据如何在处理器内部流动和被处理。我特别喜欢作者在讲解数据类型转换时，所使用的图示和伪代码。他用非常形象的比喻，将二进制、十六进制、十进制之间的转换过程展现得淋漓尽致，让我这个之前对二进制转换总是感到头疼的读者，茅塞顿开。而且，书中并没有回避一些“丑陋”的细节，比如浮点数的表示方式，它以一种非常坦诚的态度，揭示了其中的复杂性，并且提供了足够多的背景知识，帮助我们理解这种复杂性是如何产生的。这一点非常重要，因为很多教程在遇到这种复杂性时，往往会选择“简化”或者“略过”，导致读者理解不彻底。

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在阅读《Guide to Assembly Language》的过程中，我不得不佩服作者在内容组织上的匠心独运。它并非按照传统意义上的“从易到难”来展开，而是巧妙地将一些看起来相互独立的知识点，通过一种更加内在的联系串联起来。例如，在讲解内存管理的时候，作者并没有一开始就深入到复杂的内存分段和分页机制，而是先从最基础的内存地址和数据存储开始，然后逐步引入堆栈的概念，再到最后介绍虚拟内存的原理。这种“螺旋式上升”的学习方法，让我能够在每一次回顾时，都能有新的发现和更深的理解。而且，书中对于一些易混淆的概念，比如地址和指针，都进行了非常细致的区分和解释，并且提供了大量的图示来辅助说明。

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这本书的名字叫做《Guide to Assembly Language》，我拿到它的时候，内心是既期待又有些许忐忑的。期待的是，作为一名对计算机底层原理有着强烈好奇心的程序员，汇编语言一直是那个充满神秘色彩的领域，我渴望能够拨开迷雾，理解程序是如何真正地在硬件上运行的。而忐忑，则是因为汇编的复杂性和抽象性是出了名的，很多关于它的入门材料都以劝退告终。然而，《Guide to Assembly Language》这本书，从我翻开第一页开始，就给了我一种前所未有的信心。作者在开篇就非常巧妙地用一个生活化的类比，将我们带入到内存、寄存器这些概念的认知中，而不是一开始就抛出一堆晦涩的术语。他并没有直接讲指令集，而是先花了相当大的篇幅去解释为什么要学习汇编，它在现代软件开发中的价值，以及如何通过学习汇编来更好地理解高级语言的运行机制。这一点我尤为赞赏，因为它让我觉得学习汇编并非是一场枯燥的考古，而是对编程技艺的升华。

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不说了 Springer出的编程书都很垃圾

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