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出版者:清华大学出版社

作者:高等学校教育改革推荐教材编委会

出品人:

页数:232

译者:

出版时间:2005-1

价格:22.00元

装帧:平装(无盘)

isbn号码:9787302100768

丛书系列:

图书标签:

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深入探索数据结构与算法的奥秘：C++实现与性能优化 图书名称：深入探索数据结构与算法的奥秘：C++实现与性能优化 图书简介 本教程旨在为读者提供一个全面、深入且极具实践性的数据结构与算法学习路径，专注于使用业界广泛采用的C++语言进行高效实现和性能调优。我们深知，数据结构与算法是计算机科学的基石，其掌握程度直接决定了软件工程师解决复杂问题的能力上限。本书不侧重于概念的简单罗列，而是力求通过精妙的C++代码、详尽的复杂度分析以及贴近工业界的优化技巧，构建起一座连接理论与实践的坚实桥梁。 第一部分：奠定基石——基础数据结构与C++特性回顾 在正式深入复杂结构之前，本书首先为读者系统地回顾了C++语言中与数据结构实现息息相关的核心特性，如模板（Templates）的深度应用、内存管理（特别是智能指针与自定义分配器）的考量，以及面向对象设计在抽象数据类型（ADT）构建中的作用。 我们详细解析了线性数据结构的实现。从最基础的数组出发，探讨其内存布局与缓存局部性对性能的影响。接着，我们深入剖析链表的变体，包括单向、双向、循环链表的C++模板化实现，并特别关注在C++标准库（STL）中`std::forward_list`和`std::list`的设计哲学，及其在特定场景下的性能权衡。栈（Stack）与队列（Queue）作为最常用的抽象，本书提供了基于数组和链表的双重实现，并着重讨论了如何使用C++的容器适配器（如`std::stack`, `std::queue`）以及如何自定义底层容器以满足特殊需求（例如，实现一个带有固定容量限制的阻塞队列）。 第二部分：组织世界——非线性结构的高效构建 非线性结构是解决复杂关系建模问题的关键。本书对树（Tree）结构的讲解极为细致。我们从基础的二叉树开始，随后深入到二叉搜索树（BST）的插入、删除、查找操作的精确C++代码实现，并强调了自平衡机制的重要性。 重点章节将全面覆盖AVL树和红黑树（Red-Black Tree）的实现细节。对于红黑树，我们将详尽剖析其五大性质、旋转操作（左旋、右旋）的逻辑与边界情况处理，并结合C++代码展示如何在实际应用中模拟`std::map`和`std::set`的底层行为。此外，B树和B+树作为外部存储和数据库索引的基石，本书提供了它们的抽象模型与关键操作流程分析，旨在让读者理解它们在磁盘I/O效率上的优势。 堆（Heap）的实现部分，我们聚焦于优先队列（Priority Queue）的构建。除了标准的二叉堆实现，本书还探讨了斐波那契堆（Fibonacci Heap）的理论结构，并分析了它在Dijkstra等算法中理论上的渐进优势与实际应用中的复杂性权衡。 第三部分：连接世界——图论算法的深度实践 图（Graph）是表示复杂网络和依赖关系的核心工具。本书详细讨论了图的两种主要表示方式：邻接矩阵和邻接表，并根据图的稀疏性/稠密性，指导读者选择最优的C++存储结构（例如，使用`std::vector>>`实现邻接表）。 在核心图算法方面，本书提供了高质量的C++实现： 1. 遍历算法： 深度优先搜索（DFS）和广度优先搜索（BFS）的迭代与递归实现，并展示它们在连通性检测、拓扑排序中的应用。 2. 最短路径： Dijkstra算法（使用优先队列优化）与Bellman-Ford算法的对比实现，并引入SPFA算法及其在处理负权边时的局限性分析。对于多源最短路径，本书提供了Floyd-Warshall算法的动态规划实现。 3. 最小生成树（MST）： Prim算法和Kruskal算法的完整C++代码，强调了Kruskal中并查集（Disjoint Set Union, DSU）的高效路径压缩与按秩合并优化技术。 4. 网络流： 深入探讨最大流/最小割定理，并实现经典的Ford-Fulkerson方法及其基于增广路径的优化版本（如Edmonds-Karp）。 第四部分：性能优化与高级主题 本部分是本书的特色所在，它将理论知识直接转化为高性能代码的实践经验。 哈希表（Hash Table）的实现被提升到新的高度。我们不仅实现了基础的拉链法（Separate Chaining）和开放寻址法（Open Addressing），还详细分析了著名的二次探测和双重哈希策略。更重要的是，我们探讨了如何设计高质量的哈希函数，如何处理哈希冲突，并对比了C++ STL中`std::unordered_map`的内部实现机制，以指导读者创建高性能、低冲突率的自定义哈希容器。 算法性能调优专题中，本书关注缓存友好性（Cache Locality）对数组和链表操作速度的影响。我们展示了如何通过数据结构重排（如使用结构体数组代替数组的结构体）来优化数据访问模式，从而充分利用现代CPU的L1/L2缓存。此外，我们还介绍了时间复杂度分析的实际意义，以及如何利用性能分析工具（Profiler）识别算法中的“热点”代码段。 高级搜索与回溯：除了二分查找的精确边界控制外，本书还覆盖了Trie树（前缀树）在字符串快速检索中的应用，以及A搜索算法中启发式函数的选择与设计，这些在游戏AI和路径规划中至关重要。 总结与展望 《深入探索数据结构与算法的奥秘：C++实现与性能优化》不仅仅是一本参考书，它更是一本实战手册。通过本书，读者将能够： 1. 精通主流数据结构在C++中的高效率、模板化实现。 2. 掌握复杂图论问题的系统化解题思路与优化技巧。 3. 理解底层内存结构如何影响算法的实际运行速度，并学会应用缓存友好性原则进行代码优化。 4. 建立面对新问题时，能够快速选择和设计最优数据结构的能力。 本书适合具有扎实C++基础，希望从“会用STL”迈向“精通底层实现与性能工程”的软件开发人员、算法竞赛爱好者以及计算机专业的高年级学生。通过本书的系统学习，您将真正拥有驾驭复杂计算问题的硬核能力。

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这本书的排版和配图质量也值得称赞。通常技术书籍的插图往往是简单的代码块截图，但这本书在解释复杂流程图（比如ADO.NET的数据流向图，或者控件事件触发顺序图）时，使用了清晰的、色彩分明的图形化表示，极大地降低了理解复杂概念的门槛。阅读体验上，它的章节结构划分清晰，目录索引做得非常到位，我经常可以直接跳转到我需要查阅的特定主题，查找效率很高。尽管内容偏向于传统桌面应用开发（WinForms），但书中关于控件事件驱动模型、数据绑定（Data Binding）的深入讲解，对于理解现代UI框架（如WPF或MAUI）中的声明式编程思想也是有极大的迁移价值的。它教会你的是“事件驱动”的本质思维，而不是特定框架的语法糖。整体来说，这是一本适合想要系统性掌握 VB.NET 基础并希望向专业开发者迈进的读者进行深度学习的优秀教材。

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这本关于 **Visual Basic.NET 程序设计实践教程** 的书，我拿起来的时候，首先被它扎实的理论基础给吸引住了。它不仅仅是罗列了一堆代码片段，而是花了大量篇幅去解释 VB.NET 语言背后的面向对象设计原则，比如封装、继承和多态，这些概念讲解得深入浅出，即便是初学者也能领会到其精髓。书中对 .NET Framework 的架构也有详尽的剖析，让我对整个开发生态系统有了更清晰的认识，不再是孤立地看待编程语言本身。尤其让我印象深刻的是，它在介绍 WinForms 和早期 ASP.NET 控件的使用时，那种循序渐进的引导方式，不是直接给出最终代码，而是带着读者一步步调试，分析为什么某个控件的属性需要这样设置，事件处理的生命周期是怎么样的。这对于培养扎实的编程思维至关重要，而不是死记硬背语法。我感觉自己不是在读一本“工具书”，而是在跟一位经验丰富的导师学习如何“思考”代码。它强调的实践操作，比如如何正确地管理应用程序的配置信息，以及基本的数据库连接（ADO.NET），都非常贴合实际工作场景的需求，为后续更复杂的项目打下了坚实的地基。

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从我个人的角度来看，这本书最可贵之处在于它对“调试”艺术的重视。它花了好几章的篇幅，系统性地介绍了 Visual Studio 调试工具的强大功能，包括断点的高级设置（如条件断点、命中次数断点），监视窗口的使用，以及调用堆栈的分析。作者强调，一个好的程序员至少一半的时间是在调试中度过的，因此必须精通这些工具。通过大量的“实战报错”案例演示，我学会了如何高效地定位那些隐藏得很深的逻辑错误，而不是靠猜测和反复编译。此外，书中也涉及了一些关于代码重构的基础概念，虽然没有深入到设计模式的复杂层面，但它提供了实用的重构技巧，比如如何将重复的代码块抽取成独立的函数或方法，如何保持方法的单一职责。这使得我在完成练习后，不仅仅得到了一个能运行的程序，还能学会如何去优化和维护现有的代码结构，这种“工程素养”的培养，是我认为这本书给我带来的最大收获，远超单纯的语言语法学习。

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读完这本书的中间部分，我体验到了一种极强的“动手”乐趣。它的一些实践章节，比如构建一个小型库存管理系统或者一个简单的桌面计算器，都是通过清晰的步骤和详细的截图来指导的。不同于市面上很多教材只注重介绍新特性，这本书在讲解完一个新的知识点后，马上会紧跟着一个小型挑战或者一个实战案例来巩固。我特别喜欢它对异常处理（Exception Handling）那部分的讲解，它没有泛泛而谈 `Try...Catch...Finally` 的用法，而是通过模拟一些常见的运行时错误场景，展示了如何编写出健壮且用户友好的错误反馈机制。此外，它对数据结构和算法在 VB.NET 中的应用也有所涉及，虽然篇幅不多，但提供了很好的切入点，让我明白在面向对象语言中，如何用更优雅的方式实现数据的高效处理。整体阅读下来，感觉作者对读者的学习曲线把握得非常到位，知识点的密度和难度提升是平滑且有逻辑性的，让我在完成每个单元学习后，都能感受到实实在在的进步，而不是被一堆晦涩难懂的专业术语淹没。

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这本书的视角非常“贴地气”，它并没有沉溺于最新的技术潮流，而是专注于 VB.NET 在企业级应用开发中那些“老而弥坚”的核心技能。我发现它在文件I/O操作方面的处理非常详尽，无论是读写文本文件、序列化对象到 XML 格式，还是处理二进制数据流，都有专门的章节进行深入探讨。特别是关于文件系统操作的权限控制和流的缓冲机制的讲解，非常实用。另一个亮点是它对多线程编程的介绍，虽然 VB.NET 在这方面的原生支持不如 C# 那般常用，但书中提供的基于 `System.Threading` 的异步编程示例，教会了我们如何在不阻塞UI线程的前提下执行耗时操作，这对于提升用户体验至关重要。这些内容是很多入门级教程会略过或一笔带过的关键环节，但它们恰恰是构建专业级应用所不可或缺的技能。可以说，这本书是在教你如何写出“生产力代码”，而不是仅仅能跑起来的代码。

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