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出版者:第1版 (2004年1月1日)

作者:李兰友

出品人:

页数:284

译者:

出版时间:2004-8-1

价格:26.00

装帧:平装(无盘)

isbn号码:9787561819807

丛书系列:

图书标签:

• Visual Basic
• VB
• 程序设计
• 教程
• 编程入门
• Windows应用
• 开发
• 计算机教材
• 软件开发
• Visual Studio
• 入门教程

深入探索数据结构与算法的奥秘：C++ 进阶实践指南 书名： C++ 算法与数据结构精粹：高性能程序设计实践 内容简介： 本书旨在为那些已经掌握 C++ 基础语法，渴望迈入高性能计算和复杂系统开发领域的工程师、高级学生及专业开发者提供一份详尽而实用的指导。我们深知，在当今软件工程的战场上，仅仅会写代码是不够的，理解数据如何在内存中组织、如何通过高效的算法进行操作，才是构建可扩展、高效率系统的核心竞争力。本书将完全聚焦于 C++ 语言在处理复杂数据结构和实现尖端算法方面的深度应用，内容涵盖从底层内存管理到复杂图论模型构建的全方位知识体系。 第一部分：C++ 内存管理与底层优化 本部分将作为读者深入理解数据结构和算法性能的基础。我们将不再停留在 `new` 和 `delete` 的表面，而是深入探讨 C++11/14/17 引入的智能指针机制（`std::unique_ptr`, `std::shared_ptr`, `std::weak_ptr`），详细剖析它们在不同场景下的性能开销与适用性。 RAII 范式的彻底实践： 深入讲解资源获取即初始化（RAII）原则如何指导我们编写健壮且无泄漏的代码，特别是在处理文件流、网络连接和自定义容器封装时。 内存对齐与缓存友好的数据布局： 探讨现代 CPU 架构（如 L1/L2/L3 缓存）的工作原理，解释结构体和类中成员变量的布局如何直接影响算法的执行速度。我们将通过实例展示如何通过结构体成员的重新排序，实现“缓存感知编程”，显著提升遍历密集型算法的效率。 移动语义的威力： 详细阐述右值引用、转移构造函数和转移赋值运算符。通过对比传统拷贝与高效移动操作的汇编层面差异，读者将学会如何设计可“转移”的自定义容器，避免不必要的深拷贝，这是实现高性能算法的关键一步。 第二部分：核心数据结构的精细解构与实现 本书将超越标准库（STL）提供的现成容器，引导读者从零开始，亲手实现并优化多种关键数据结构，以适应特定场景的需求。 链式结构的高级应用： 深入实现双向链表和循环链表，并探讨它们在实现 LRU 缓存（Least Recently Used Cache）中的优雅应用。我们将详细推导 LRU 缓存的时间复杂度分析，并给出基于 `std::list` 和 `std::unordered_map` 的高效混合实现。 树形结构的深度挖掘： 二叉搜索树（BST）的平衡艺术： 重点讲解 AVL 树 和 红黑树（Red-Black Tree） 的旋转、插入与删除操作的完整流程。读者将理解红黑树如何通过颜色属性保证 $O(log n)$ 的查找性能。 B 树与 B+ 树： 结合数据库和文件系统索引的需求，详细解析 B 树与 B+ 树的节点结构、分裂与合并操作，理解它们在磁盘 I/O 优化中的核心价值。 哈希表的彻底理解： 剖析开放寻址法（线性探测、二次探测）与链式法的优劣。我们将实现一个自定义的可伸缩哈希表，重点关注如何设计高质量的哈希函数，以及处理负载因子和自动重哈希（Resizing）的策略。 堆（Heap）结构及其变体： 重点实现二项堆（Binomial Heap） 和 斐波那契堆（Fibonacci Heap），分析后者在摊还分析下实现 $O(1)$ 减小键值操作的机制，这是实现高效的 Dijkstra 和 Prim 算法的基石。 第三部分：高级算法设计与性能分析 此部分将专注于经典算法的优化实现，并引入并行化处理的初步概念。 排序算法的性能边界： 对比快速排序、归并排序和堆排序。特别地，我们将实现内省排序（Introsort）——一种结合了快速排序、堆排序和插入排序的混合算法，用以在最坏情况下保证 $O(n log n)$ 的性能。 图论算法的实战： 最短路径问题： 深入实现 Dijkstra 算法（使用斐波那契堆优化）和 Bellman-Ford 算法，并探讨针对特定图结构（如无负权环）的最优选择。重点讲解 Floyd-Warshall 算法 的动态规划思想及其在计算所有节点对最短路径中的应用。 最小生成树（MST）： 精确比较 Prim 算法 和 Kruskal 算法 在不同图密度下的性能表现。 动态规划（DP）的精细化： 讲解 DP 问题的特征识别，如最优子结构和重叠子问题。通过背包问题、最长公共子序列等经典案例，展示如何使用记忆化搜索（Memoization） 和 自底向上（Tabulation） 两种方法进行优化，并探讨如何将 DP 状态压缩以节省空间。 分治与回溯： 探讨如何使用分治策略解决大型问题，例如 Strassen 矩阵乘法。同时，详细解析回溯法在解决 NP 完全问题（如 N 皇后问题、数独求解）中的剪枝优化技巧。 第四部分：C++ 并发模型与算法的结合 为应对现代多核处理器的挑战，本书最后探讨如何将优化的数据结构与算法并行化。 基础并发原语： 使用 C++ 标准库中的 `std::thread`, `std::mutex`, `std::condition_variable` 来同步对共享数据结构（如并发队列、读写锁保护的哈希表）的访问。 无锁编程初探： 介绍原子操作（`std::atomic`）和内存屏障（Memory Barriers）的基本概念，展示如何设计简单的无锁队列，以避免传统锁机制带来的上下文切换开销。 本书的每一个章节都配有大量的 C++ 示例代码，这些代码不仅是算法的实现，更是对 C++ 现代特性的巧妙运用。学习者在阅读完本书后，将能够自信地在底层系统编程、高性能中间件开发以及复杂计算科学领域中，设计和实现具有卓越性能的解决方案。本书侧重于“为什么”和“如何做”，而非简单的“是什么”，是 C++ 程序员迈向精通的必经之路。

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教程中关于新版本特性的跟进速度明显落后于行业发展。当我拿到这本书时，它似乎还在紧紧抓住几年前的框架和API进行讲解，而对于近两年来社区广泛采用的、极大地提升了开发效率的新语法特性，如某些异步编程模型或现代化的数据绑定机制，几乎只字未提，或者只是在一篇非常简短的附录中做了泛泛而谈的提及。这对于希望学习当前主流技术栈的读者来说，无疑是一种误导。编写程序设计教程，时效性是至关重要的，因为语言和框架的迭代速度非常快。如果一本教材的内容无法及时反映出行业内的最佳实践和最新工具，那么它很快就会沦为历史的遗物。我不得不花费大量时间去搜索官方文档，来弥补书中关于最新功能介绍的缺失，这使得原本的学习路径变得曲折而低效，让人不禁怀疑编辑团队的审校流程是否足够严格和及时。

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我花了整整一个周末来消化第三章关于面向对象特性的介绍，结果发现讲解的深度远远不够，停留在非常表层的概念介绍上，几乎没有提供任何具有挑战性的实际应用案例来巩固理解。举个例子，书中对“继承”的阐述，仅仅停留在“子类可以拥有父类的属性和方法”这种教科书式的定义，对于多重继承的潜在问题、接口的实现机制，以及如何通过面向对象设计模式（比如工厂模式或单例模式）来优化大型项目结构，完全没有涉及。这让我感觉这本书更像是一本针对入门考试的速查手册，而不是一本能够指导读者构建健壮、可维护的应用程序的教程。对于有一定编程基础，希望向中高级水平迈进的读者而言，这本书提供的知识点深度就像是浅水区的鸭子，只能让你湿湿脚，却无法体验到深水区的搏击乐趣。我最终不得不转向在线论坛和更专业的电子书来补充这部分知识，这无疑大大降低了这本书的实用价值。

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这本书的排版设计简直是一场灾难，每次想查找某个特定的函数或语法结构，都感觉像在迷宫里打转。字体选择上，主标题和正文的字号对比度太低，让人眼睛非常容易疲劳，特别是对于需要长时间阅读代码示例的读者来说，简直是一种折磨。更别提那些代码块的缩进和高亮问题了，很多时候，关键的逻辑结构被模糊不清的颜色区分掩盖了，使得初学者根本无法快速把握代码的层次感。我记得有一次，我为了弄清楚一个循环语句的嵌套关系，不得不借助外部的文本编辑器重新格式化，才能勉强看懂作者想表达的意思。而且，书中大量的插图和流程图的质量也堪忧，有些图例模糊不清，根本无法清晰地传达设计思路，仿佛只是为了凑页数而硬塞进去的素材。封面设计倒是中规中庸，但内页的质量实在令人不敢恭维，纸张的厚度也偏薄，让人感觉这本书的整体制作工艺非常敷衍，完全没有体现出作为一本专业教程应有的严谨和用心。如果能在视觉呈现上多下点功夫，哪怕只是优化一下注释的字体和颜色，阅读体验都会有质的飞跃。

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这本书对于错误处理机制的讲解简直是敷衍了事，这在实际的软件开发中是致命的缺陷。书中对于 `Try...Catch...Finally` 块的使用，只在寥寥几页内草草带过，并且提供的示例大多是捕获最常见的运行时错误，比如“除零错误”或者“对象未引用”。然而，在真实的项目中，错误处理远比这复杂得多——你需要处理文件I/O异常、网络连接中断、权限不足等一系列非预期的系统级问题。更重要的是，书中完全没有强调“优雅地记录和报告错误”的重要性，也没有提及如何自定义异常类型以更好地服务于上层业务逻辑的判断。对于一个强调“程序设计”的教程来说，忽略了如何让程序在面对失败时能够健壮地恢复或给出有用反馈，无异于教人造车却不教刹车。这使得这本书的内容即使能让你写出能跑起来的代码，也无法写出符合工业标准的、健壮的软件。

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语言风格的统一性是这本书让我最困惑的一点。它似乎在努力平衡“学术的严谨性”和“口语化的亲切感”，结果却是两边不讨好。在讲解基础语法时，措辞显得过于书面化，充斥着冗长且复杂的从句，读起来非常拗口，需要反复回读才能理解其真正意图。然而，一进入到代码示例的讲解部分，语气又突然变得过于随意和简化，仿佛在对一个已经完全掌握了基础的人进行快速回顾。这种风格的剧烈摇摆，使得阅读的节奏感极差。有时候，作者似乎认为某些基础概念是“不言自明”的，便草草带过，但恰恰这些被略过的地方，往往是初学者最容易感到困惑的知识盲区。我希望一本教程应该保持一种稳定、清晰、循序渐进的叙事腔调，让读者在整个学习过程中都能保持心流状态，而不是被作者时而高深莫测、时而轻描淡写的态度搞得晕头转向。

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