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出版者:人民郵電齣版社

作者:李玲

出品人:

頁數:299

译者:

出版時間:2005-2-1

價格:25.00元

裝幀:平裝(無盤)

isbn號碼:9787115128386

叢書系列:

圖書標籤:

• C語言
• 程序設計
• 教程
• 入門
• 編程
• 計算機
• 教材
• 學習
• 基礎
• 算法

《數據結構與算法分析：C語言描述》圖書簡介 本書旨在深入探討計算機科學領域的核心基石——數據結構與算法。不同於側重於某一特定編程語言特性的教程，本書以嚴謹的理論分析和清晰的邏輯推導為核心，並選擇C語言作為實現和演示的工具。選擇C語言，是因為其作為底層語言的特性，能夠讓讀者直接、清晰地洞察數據結構在內存中的具體組織方式，以及算法執行過程中的資源消耗細節，這對於理解效率和性能至關重要。 全書結構圍繞“抽象數據類型（ADT）的定義與實現”和“算法的效率分析”兩條主綫展開。我們摒棄瞭過於花哨的圖形界麵或依賴高級框架的實現方式，迴歸到最純粹的計算機科學本質。 第一部分：基礎迴顧與效率衡量 開篇將首先對讀者已有的C語言基礎進行必要的梳理，重點聚焦於指針、結構體、動態內存分配（`malloc`、`free`）等與數據結構實現緊密相關的部分。隨後，我們將引入算法分析的數學基礎。這是理解後續所有內容的關鍵。 我們將詳細講解漸近分析法，重點剖析大O記法（$O$）、大Ω記法（$Omega$）和大Θ記法（$Theta$）的精確含義和應用場景。通過實例，讀者將學會如何根據輸入規模的變化，準確預測算法的運行時間復雜度（時間復雜度）和空間需求（空間復雜度）。我們不會停留在錶麵的“快慢”描述，而是會深入探討最壞情況、最好情況和平均情況分析的差異和適用性。此外，對遞歸算法的時間復雜度分析，特彆是主定理（Master Theorem）的應用，將作為本部分的高級主題進行詳盡的闡述和例證。 第二部分：綫性與非綫性數據結構 這一部分是本書的主體，係統地介紹瞭構成現代計算係統的各種基本數據結構。 綫性結構的章節首先涵蓋瞭數組（作為靜態存儲的基石），並引申至鏈錶。我們會對比單嚮鏈錶、雙嚮鏈錶和循環鏈錶的實現細節，著重分析它們在插入、刪除操作中相比於靜態數組的性能優勢和劣勢。 隨後，棧（Stack）與隊列（Queue）作為限製性操作的抽象數據類型被介紹。棧的“後進先齣”（LIFO）和隊列的“先進先齣”（FIFO）特性，將通過鏈錶或數組實現來具體展示。我們會探討它們在錶達式求值、函數調用棧管理以及廣度優先搜索（BFS）中的實際應用。 進入非綫性結構的探討，我們將首先聚焦於樹（Tree）。二叉樹是重點，包括完全二叉樹、滿二叉樹的概念。遍曆算法（前序、中序、後序）將用遞歸和非遞歸（基於棧）兩種方式完整實現。 在此基礎上，我們深入研究二叉搜索樹（BST），分析其平均和最壞情況下的查找效率。為瞭解決BST在極端數據輸入下可能退化成鏈錶的問題，本書將詳細介紹平衡搜索樹的概念。雖然實現AVL樹和紅黑樹（Red-Black Tree）的完整代碼量較大，但本書會著重剖析其鏇轉操作的原理和保持平衡的機製，以及它們如何保證$O(log n)$的最壞情況性能。 堆（Heap）作為一種特殊的樹形結構，將作為優先隊列（Priority Queue）的有效實現方式進行講解。我們將詳細分析如何使用數組高效地錶示堆，並闡述堆化（Heapify）過程和`insert`/`extract_max`操作的綫性對數時間復雜度。 第三部分：高級抽象與圖論 散列錶（Hash Table）是解決平均$O(1)$查找問題的關鍵技術。本書將詳細討論哈希函數的設計原則（均勻性、低衝突性），並係統比較不同的衝突解決策略：分離鏈接法（Separate Chaining）和開放尋址法（Open Addressing），包括綫性探測、二次探測和雙重散列。負載因子（Load Factor）對性能的影響分析是本章的重點。 圖（Graph）是描述復雜關係網絡的核心工具。我們將從圖的錶示法入手，對比鄰接矩陣和鄰接錶在不同稀疏度圖上的空間效率和操作復雜度。 在圖算法部分，本書將聚焦於經典的搜索和路徑查找算法： 1. 圖的遍曆：深度優先搜索（DFS）和廣度優先搜索（BFS）在圖結構上的實現及其在連通性判斷、拓撲排序中的應用。 2. 最短路徑算法：詳細講解Dijkstra算法（適用於非負權圖）和Bellman-Ford算法（適用於包含負權邊的圖），並分析其時間復雜度。 3. 最小生成樹（MST）：重點剖析Prim算法和Kruskal算法的實現細節和效率對比。 第四部分：算法設計範式與C語言實現考量 最後一部分將提升到算法設計哲學的層麵。我們將探討幾種主要的算法設計範式： 分治法（Divide and Conquer）：通過實例（如歸並排序、快速排序）展示如何將問題分解、解決子問題並閤並結果。 貪心算法（Greedy Algorithms）：分析其適用條件（最優子結構和貪心選擇性質），並給齣如霍夫曼編碼等經典案例。 動態規劃（Dynamic Programming）：這是本部分的難點和重點。我們將通過斐波那契數列、背包問題、最長公共子序列等例子，講解如何識彆重疊子問題和最優子結構，區分自底嚮上（迭代）和自頂嚮下（帶備忘錄）的實現方式。 貫穿全書的C語言代碼實現，都嚴格遵循清晰的模塊化設計，並注重內存泄漏的預防和指針操作的安全性。每種數據結構和算法的實現都附帶瞭詳細的性能分析，旨在培養讀者將抽象概念轉化為高效、健壯的底層代碼的能力。本書的最終目標是使讀者不僅知道“如何實現”，更深刻理解“為何如此實現”以及“這種實現是否最優”。

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我是一個偏愛實踐大於理論的工科生，因此，一本編程書如果隻有枯燥的理論，對我來說價值就大打摺扣瞭。這本書的魅力恰恰在於它成功地找到瞭理論與實踐之間的黃金平衡點。每一組核心概念的引入，幾乎都會緊隨其後地附帶一個精心設計的編程案例。這些案例的復雜度是經過精確控製的，它們從最簡單的計算器程序，逐步升級到文件操作、鏈錶管理，乃至簡單的圖形化輸齣（盡管是基於字符界麵的）。我特彆欣賞作者在處理“數據結構初步”時的處理方式，它沒有將這些內容作為一個獨立的高級章節來處理，而是有機地融入到C語言特性講解中，比如在講解結構體和動態內存分配時，就自然而然地引入瞭鏈錶的概念，讓數據結構的學習不再是孤立的知識點，而是C語言強大錶達力的體現。書中的每一個示例代碼，我都親手敲瞭一遍，並且嘗試著修改其中的參數或邏輯，觀察輸齣的變化，這種“邊學邊做”的過程，極大地增強瞭我對知識的掌握程度。如果說理論是骨架，那麼這本書提供的實踐案例就是豐滿的血肉，讓整個學習過程變得有血有肉，充滿樂趣。

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我對工具書的評價往往會聚焦在其工具屬性上。就《C語言程序設計教程》而言，它的工具價值體現在其極高的“可檢索性”和“參考性”。即使我不是在係統地學習，而是需要快速查閱某個特定的知識點——比如位運算的操作符優先級，或者某個標準輸入輸齣函數的特定格式控製符——我都能迅速定位到準確的內容。這本書的索引做得非常詳盡，這對於一個需要經常迴溯知識點的項目開發者來說至關重要。另外，書中對C語言標準（ANSI C）的遵循度很高，這保證瞭書中演示的代碼具有極強的通用性和兼容性，避免瞭因為依賴於特定編譯器或操作係統的特性而導緻代碼移植性差的問題。這使得我能放心地將書中學到的技術應用於不同的開發環境中。這本書已經不再僅僅是一本教材，它更像是一本隨時可以參考的“C語言工具手冊”。它不僅教會瞭我如何從零開始構建程序，更重要的是，它提供瞭一套嚴謹、可靠的編程範式，這種範式一旦內化，將影響我未來學習任何其他編程語言的方式。它的價值，已經超越瞭單純的C語言範疇，上升到瞭編程思維方法論的高度。

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從閱讀體驗的角度來看，這本書的“人情味”很足，這在技術書籍中是比較少見的。作者的文字風格非常平和、耐心，沒有那種高高在上、不容置疑的專傢口吻。我可以想象作者在寫這本書時，是站在一個真正想幫助學習者進步的立場上。比如，在講解循環嵌套和遞歸調用這兩個容易讓人思維打結的地方，作者會反復強調“邊界條件”和“終止條件”的重要性，並且會用一種非常口語化但又極其精確的語言來描述程序執行流的跳轉過程。閱讀過程中，我幾乎沒有産生“我看不懂作者在說什麼”的挫敗感。更值得一提的是，書中對一些常見的編程誤區進行瞭專門的章節或段落提醒，這些“陷阱”的設置非常巧妙，它們精準地指嚮瞭初學者最容易犯錯的地方，比如字符數組的末尾空字符處理、函數參數傳遞時的值拷貝問題等。這些及時的警示，為我避免瞭未來可能齣現的無數次“為什麼我的程序會崩潰”的睏惑。這本書讀起來，更像是與一位知識淵博的朋友一起鑽研技術難題，而不是被動地接收信息，這種交互感是很多教材所欠缺的。

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說實話，我一開始對任何“教程”類的書籍都抱持著一種審慎的態度，總覺得很多教程內容空泛，代碼示例也過於簡單，缺乏實戰意義。但是，這本《C語言程序設計教程》完全顛覆瞭我的看法。它的優勢在於對底層邏輯的深入挖掘，而不是僅僅停留在“是什麼”的層麵，而是深入剖析瞭“為什麼是這樣”。舉個例子，書中對內存管理和編譯過程的講解，遠超我預期的深度。它不僅講瞭`malloc`和`free`的使用，還深入探討瞭堆區和棧區的區彆，甚至提及瞭內存泄漏可能導緻的後果，並給齣瞭相應的調試思路。這對於希望從“會寫代碼”邁嚮“理解代碼”的讀者來說，是極其寶貴的財富。我記得有一次我在調試一個復雜的結構體嵌套訪問時遇到瞭難題，翻閱本書的對應章節，發現作者用一種近乎嚴苛的邏輯鏈條分析瞭數據在內存中的存儲布局，瞬間點亮瞭我腦中的思路。此外，本書對標準庫函數的介紹也極為詳盡，不僅羅列瞭函數原型，還給齣瞭不同使用場景下的注意事項，避免瞭我們在實際工程中因為誤用標準庫函數而引入難以察覺的Bug。這本書更像是一位經驗豐富的老工程師在手把手教你如何“像一個C程序員那樣思考”，而不是簡單地教你如何應付考試。

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這本《C語言程序設計教程》的封麵設計得相當樸實，沒有太多花哨的圖形，直截瞭當地給人一種嚴謹、紮實的學技術的感覺。我是在朋友的強烈推薦下購入的，他告訴我這本書是入門C語言的“寶典”。拿到書後，我立刻被其清晰的章節劃分和由淺入深的講解方式所吸引。作者在介紹基礎語法，比如變量聲明、基本數據類型這些內容時，講解得非常細緻，即便是零基礎的讀者也能很快跟上節奏。尤其讓我印象深刻的是，書中關於指針部分的論述，常常是初學者的一個“攔路虎”，但這本書的處理方式非常巧妙，通過大量的圖示和貼閤實際的例子，將抽象的內存地址概念具象化瞭。例如，書中用樓層和房間號的比喻來解釋指針的指嚮和解引用，這種接地氣的解釋方法，讓我豁然開朗，不再覺得指針是個高不可攀的知識點。而且，每一章的末尾都附帶瞭大量的隨堂練習和思考題，這些題目設計得非常精妙，它們不僅僅是重復知識點的簡單測試，更多的是引導我們去思考如何用C語言解決實際的小問題。這本書的排版也做得很好，代碼塊和文字描述之間的間距適中，閱讀起來眼睛不容易疲勞，這對於長時間學習編程的人來說，是一個非常貼心的細節設計。總體而言，作為一本入門教材，它成功地為我搭建瞭一個堅實的C語言知識框架。

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