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出版者:人民郵電

作者:鍾廷誌 趙洪波

出品人:

頁數:246

译者:

出版時間:2004-6

價格:22.00元

裝幀:

isbn號碼:9787115121530

叢書系列:

圖書標籤:

• C語言
• 程序設計
• 編程入門
• 計算機基礎
• 算法
• 數據結構
• 教材
• 經典
• 入門教程
• 學習資料

《數據結構與算法分析》 內容簡介 本書旨在深入剖析計算機科學的基石——數據結構與算法。不同於側重於特定編程語言語法的入門教材，本書將視角提升至理論高度，全麵探討數據如何在計算機內存中組織存儲，以及高效解決計算問題的核心方法論。本書結構嚴謹，內容涵蓋瞭從基礎概念到前沿研究的廣泛領域，旨在為讀者構建堅實的理論框架和解決復雜問題的實踐能力。 第一部分：基礎與分析 本部分首先確立瞭分析算法效率的數學基礎。我們將詳細介紹漸近分析法，重點闡述大O、大Ω和Θ符號的精確含義及其應用，使讀者能夠準確地衡量算法在規模增長時的性能錶現，而非依賴於具體的機器環境和編譯器的優化。 接著，本書深入講解瞭遞歸這一強大的思維工具。通過對主定理（Master Theorem）的細緻推導和應用，讀者將掌握快速求解遞歸關係式的方法。此外，我們還將探討攤還分析法（Amortized Analysis），這對理解像動態數組或斐波那契堆這類數據結構中，平均時間復雜度如何優於最壞情況時間復雜度至關重要。 第二部分：綫性與集閤數據結構 本部分聚焦於最常用且基礎的綫性結構。 數組（Arrays）：雖然簡單，但其底層實現機製和內存連續性的特性，是我們後續討論所有結構的基礎。我們將分析其在內存訪問局部性上的優勢。 鏈錶（Linked Lists）：包括單鏈錶、雙嚮鏈錶和循環鏈錶。重點在於比較它們與數組在插入、刪除操作上的時間復雜度差異，以及它們在實現棧和隊列時的具體錶現。 棧（Stacks）與隊列（Queues）：深入探討它們作為抽象數據類型（ADT）的應用場景，例如函數調用棧的實現原理，以及廣度優先搜索（BFS）中隊列的核心作用。 散列錶（Hash Tables）：這是本書的重點之一。我們將詳細介紹各種衝突解決策略，包括鏈式法（Separate Chaining）和開放尋址法（Open Addressing，如綫性探測、二次探測和雙重散列）。對理想散列函數的設計原則及其對平均查找時間的影響進行深入分析。 第三部分：樹結構與分治 樹是組織層次數據的核心結構。本部分將圍繞樹的遍曆、平衡和應用展開。 樹的基礎概念：包括樹的遍曆方法（前序、中序、後序）及其在錶達式求值中的應用。 二叉搜索樹（BST）：分析其基本操作的平均和最壞情況時間復雜度。 平衡搜索樹：鑒於普通BST在退化為鏈錶時性能急劇下降，本書將重點介紹AVL樹和紅黑樹（Red-Black Trees）。我們將詳細闡述紅黑樹的五條性質、插入與刪除操作如何通過鏇轉和變色操作來維護平衡，確保所有操作時間復雜度都維持在$O(log n)$。 堆（Heaps）：介紹二叉堆（Binary Heap）作為優先隊列的實現方式。我們將詳細講解堆化（Heapify）過程，並分析如何利用堆結構高效地實現堆排序（Heapsort）算法。 B樹與B+樹：針對外部存儲（磁盤I/O）的特點，本書會專門介紹這些多路平衡搜索樹，它們是現代數據庫係統和文件係統索引結構的基石。 第四部分：圖論算法 圖結構用於描述網絡、關係和依賴，是解決復雜係統問題的關鍵工具。 圖的錶示：對比鄰接矩陣和鄰接錶在空間和時間復雜度上的優劣，並討論在不同圖稀疏度下的適用性。 圖的遍曆：深入講解深度優先搜索（DFS）和廣度優先搜索（BFS），並展示它們在尋找連通分量、拓撲排序和檢測環路中的實際應用。 最短路徑算法：這是圖論的核心應用之一。我們將詳細分析Dijkstra算法在非負權重圖中的應用，以及Bellman-Ford算法如何處理包含負權邊的圖，並能檢測負權環。對於所有節點對的最短路徑問題，本書將闡述Floyd-Warshall算法的動態規劃思想。 最小生成樹（MST）：介紹如何利用Prim算法和Kruskal算法來在連通加權圖中找到代價最低的子圖，並分析它們基於優先隊列或並查集的實現效率。 第五部分：高級算法設計範式 本部分超越瞭特定數據結構的實現，聚焦於解決問題的通用策略。 分治法（Divide and Conquer）：在BST和樹結構之外，本書將重點分析經典的Merge Sort和Quick Sort的性能分析，以及Strassen矩陣乘法中體現的分治思想。 貪心算法（Greedy Algorithms）：講解其“局部最優推導齣全局最優”的特性，並通過霍夫曼編碼（Huffman Coding）和活動安排問題等經典案例進行驗證。 動態規劃（Dynamic Programming, DP）：DP是解決具有重疊子問題和最優子結構問題的利器。我們將係統地講解DP的四個步驟（定義狀態、找齣狀態轉移方程、確定計算順序、找齣邊界條件），並通過背包問題（Knapsack Problem）、最長公共子序列（LCS）和矩陣鏈乘法等問題，展示如何將其轉化為高效的自底嚮上或自頂嚮下（帶備忘錄）的實現。 第六部分：高級主題與NP完全性 本書最後一部分將讀者引嚮計算復雜性理論的前沿。 迴溯法（Backtracking）：介紹如何係統地搜索解空間，用於解決如八皇後問題和迷宮路徑等組閤優化問題。 計算復雜性基礎：對P類問題（多項式時間可解）和NP類問題（多項式時間可驗證）進行清晰的界定。 NP完全性（NP-Completeness）：解釋歸約（Reduction）的概念，並詳細分析3-SAT、子集和問題（Subset Sum）等經典NP完全問題的意義。我們將討論在麵對NP完全問題時，如何在實踐中運用啓發式算法、近似算法或限製性實例求解。 本書通過嚴謹的數學推導、詳盡的算法流程圖和精心挑選的分析案例，確保讀者不僅能“知道”如何實現這些結構和算法，更能“理解”它們背後的效率權衡和理論邊界。它適用於有一定編程基礎，希望深入理解計算科學核心的工科學生、軟件工程師和算法研究者。

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這本書最讓我感到驚喜的地方，在於它對C語言在不同平颱和環境下的特殊性進行瞭探討。很多教材傾嚮於用一個理想化的環境來講解，但這本書卻花瞭相當的篇幅來討論跨平颱兼容性問題，比如不同編譯器對標準的支持差異，以及在嵌入式係統或特定硬件架構下編程時需要注意的字節序（Endianness）問題。這為我從“課堂學習”過渡到“工程實踐”搭建瞭一座堅實的橋梁。它不僅教會瞭我如何寫齣能運行的代碼，更教會瞭我如何寫齣在不同“土壤”中都能健康生長的代碼。作者的視野非常開闊，他似乎預見到瞭讀者在未來工作中可能遇到的各種“疑難雜癥”，並提前給齣瞭應對策略和預防措施。這種前瞻性的指導，讓我在接觸到一些實際的工業項目代碼時，能夠更快地理解其設計意圖和潛在的性能瓶頸。總而言之，這本書提供的價值是多維度的，它不僅僅是一本語言教材，更是一部關於健壯軟件工程思維的入門指南。

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這本書的深度和廣度都超齣瞭我的預期，對於已經有一定編程基礎的人來說，它是一個絕佳的查漏補缺和進階參考資料。我特彆欣賞作者在講解高級主題時所展現齣的嚴謹性。比如，在處理文件I/O和係統調用部分，書中不僅展示瞭標準庫函數的使用，還深入探討瞭操作係統層麵上的文件描述符和緩衝機製，這種“知其然更知其所以然”的講解方式，極大地提升瞭我的係統級編程理解力。更難能可貴的是，它沒有停留在C99或C11的標準上畫地為牢，還提及瞭一些現代C編程實踐中需要注意的潛在陷阱和性能優化技巧，這對於想要寫齣健壯、高效代碼的開發者來說至關重要。我甚至發現自己過去寫的一些代碼中存在的潛在的未定義行為，通過這本書的對比學習，得到瞭及時的糾正。整本書的排版清晰，代碼示例的風格統一且規範，即便內容涉及復雜的算法實現，也能做到邏輯清晰，可讀性極強。這絕對不是那種隻停留在錶麵概念的入門讀物，它更像是一本可以伴隨程序員職業生涯成長的工具書。

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老實說，我買這本書是衝著它號稱的“實戰導嚮”去的，但一開始我擔心會是那種隻堆砌項目代碼而忽略基礎理論的“快餐式”教程。然而，這本書完美地平衡瞭理論的深度和實踐的可操作性。它不是那種隻教你怎麼敲代碼的指南，而是教會你如何“思考”和“設計”程序。書中的每一個章節後麵都有一個精心設計的綜閤性練習，這些練習往往需要你綜閤運用前麵學到的所有知識點去解決一個貼近真實世界的工程問題，比如簡單的內存分配器模擬或者數據解析器構建。這些練習的難度設置非常巧妙，難度麯綫平滑，讓你在解決問題的過程中自然而然地鞏固知識。我個人尤其喜歡它在講解內存管理時所采用的“沙盒”測試方法，通過模擬不同的內存訪問場景，直觀地展示瞭野指針和內存泄漏的後果，這種沉浸式的學習體驗是閱讀純理論書籍無法比擬的。它真正激發瞭我動手解決問題的熱情，而不是被動地接受知識點。

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從裝幀設計和閱讀體驗上來說，這本書也做得非常用心。紙張的質感很好，長時間閱讀也不會感到眼睛疲勞，這對於需要長時間對著屏幕或書本學習的程序員來說是一個巨大的加分項。更重要的是，作者在描述復雜數據結構和算法實現時，大量使用瞭流程圖和僞代碼輔助說明，這些圖示的質量非常高，布局閤理，使得原本抽象的邏輯關係變得可視化和易於理解。我發現自己遇到難以理解的遞歸調用或者復雜循環嵌套時，隻需對照書中的圖形解釋，就能迅速理清執行路徑。這種對細節的關注，體現瞭齣版方和作者對讀者的尊重。此外，書中的索引設計得非常詳盡，查找特定函數或關鍵字非常方便，這使得它作為一本工具書的價值得到瞭極大的體現。當我需要快速迴顧某個特定知識點時，能夠迅速定位，極大地提高瞭我的學習和查閱效率。

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這本書簡直是我的救星！我之前對編程一竅不通，尤其對C語言這種底層語言更是望而卻步。拿起這本書的時候，我心裏其實挺忐忑的，生怕又是那種枯燥乏味、堆砌術語的教科書。沒想到，作者的敘述方式非常平易近人，就像一個經驗豐富的老師在耐心地引導你入門。它不是那種直接把復雜的概念砸到你麵前，而是通過大量的實際案例和清晰的邏輯梳理，讓你一步步理解指針的精髓、內存的分配、以及數據結構的基礎構建。特彆是書中對於“為什麼”要這麼設計語言特性的解釋，非常到位，這讓我不僅僅停留在“會用”的層麵，更能理解其背後的設計哲學。我記得有一章專門講瞭結構體和聯閤體的區彆與應用場景，原本我一直混淆不清，但書中的圖示和對比分析，讓我瞬間茅塞頓開。讀完前幾章，我竟然真的有信心去嘗試編寫一些小型控製颱程序瞭，這種從迷茫到清晰的轉變，完全得益於這本書紮實且富有條理的講解。對於初學者來說，它提供瞭一個非常友好且循序漸進的學習路徑，真正做到瞭將復雜問題簡單化。

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