具体描述
《深入理解数据结构与算法（C++实现）》 作者：张伟, 李明 出版社：博文科技出版社 --- 内容提要 本书旨在为读者提供一套全面、深入、且高度实用的数据结构与算法学习指南，特别侧重于使用高性能的C++语言进行理论阐述与代码实现。在当今软件工程对效率和可靠性要求日益严苛的背景下，扎实的算法基础是构建复杂、高效系统的基石。本书内容并非停留在传统教科书的理论罗列，而是紧密结合现代计算的实际需求，以清晰的逻辑结构、详尽的数学分析和精妙的C++实现，带领读者从底层原理出发，构建起坚固的计算机科学思维框架。 本书的结构设计遵循由浅入深、循序渐进的原则，确保初学者能够平稳过渡，而有经验的开发者也能从中发掘新的洞察。我们不仅仅关注算法的“能用”，更深入探讨其“为什么好用”以及在不同场景下的“最优选择”。 第一部分：基础理论与核心概念的重塑 本部分致力于打牢读者对算法分析和C++核心特性的理解。 第1章：算法分析与性能评估 复杂度分析的精确量化： 深入剖析大O、$Omega$ 和 $Theta$ 符号的数学意义，区分最坏、平均和最好情况下的时间与空间复杂度。讲解摊还分析法（Amortized Analysis）在处理动态数组和特定数据结构（如斐波那契堆）时的应用。 C++性能陷阱与优化基础： 讨论C++编译模型的特性如何影响运行时性能，包括函数内联、虚函数调用开销、内存局部性原理（Locality of Reference）对缓存命中的影响。 第2章：C++面向对象与模板编程（为数据结构服务） 现代C++特性集成： 聚焦C++17/20标准中对算法实现至关重要的特性，如`constexpr`、移动语义（Move Semantics）和右值引用，以确保数据结构操作的零开销抽象。 泛型编程的精髓： 详细讲解函数模板、类模板以及偏特化，如何构建出可用于任意数据类型的通用算法框架。讨论概念（Concepts）在约束模板参数方面的优势。 第二部分：经典线性与非线性数据结构的高效实现 本部分是本书的核心，所有结构均采用C++标准库（STL）未直接提供的、或采用更底层/更优化方式进行手写实现，旨在揭示其内部机制。 第3章：数组、链表及其高级变体 动态数组的生命周期管理： 深入实现一个高性能的`Vector`类，精确控制内存分配、重分配策略（如指数增长）以及高效的元素移动与交换。 多级与非连续链表： 实现带哨兵节点的双向链表，并引入跳跃列表（Skip List）作为链表的高速搜索替代方案，详细分析其概率模型和查询复杂度保证。 第4章：栈、队列与抽象数据类型 循环队列与双端队列（Deque）： 探讨固定大小实现中的溢出检测与高效的指针/索引循环移动技巧。 优先队列的底层构造： 重点讲解二项堆（Binomial Heap）和斐波那契堆（Fibonacci Heap）的合并、插入和删除最小元素操作，对比其摊还时间复杂度的差异。 第三部分：树形结构与空间组织 本部分深入探索如何利用树结构进行数据的组织、查找和排序，强调平衡性与操作效率的维持。 第5章：平衡二叉搜索树的艺术 红黑树的精细调控： 详细拆解红黑树的五大性质，并提供从插入到删除的全套旋转和颜色翻转逻辑的C++实现，重点关注自平衡机制的鲁棒性。 AVL树与2-3-4树的对比： 阐述AVL树的严格高度平衡保证及其带来的较高旋转成本，并引入2-3-4树，作为理解B树的前置知识。 第6章：B树家族与磁盘I/O优化 B树与B+树的数据库应用： 阐述B树家族如何优化磁盘存取（降低I/O次数），并针对数据库索引的特点，实现B+树，突出叶子节点的链式结构带来的范围查询优势。 Trie（前缀树）的变体： 实现标准Trie、压缩Trie（Radix Tree）以及用于字符串集合管理的Patricia Trie，并应用于自动补全场景。 第四部分：核心排序、查找与图论算法 本部分覆盖了计算机科学中最经典、应用最广泛的算法，并关注其在并行化和特定约束条件下的适应性。 第7章：高级排序技术与并行化考量 基于比较的极限： 深入分析堆排序（Heap Sort）的内存效率和稳定性分析。 非比较排序： 详述基数排序（Radix Sort）、计数排序（Counting Sort）和桶排序（Bucket Sort）的工作原理，并明确其适用范围和线性时间复杂度的前提条件。 并行排序基础： 初步探讨如何将归并排序或快速排序的思想适配到多核环境下的并行分解策略。 第8章：图论：从遍历到最短路径 图的抽象表示： 详细对比邻接矩阵与邻接表在不同图密度下的内存占用和操作效率。 核心遍历与连通性： 深度讲解深度优先搜索（DFS）和广度优先搜索（BFS）在拓扑排序、寻找强连通分量（SCC）中的应用，并实现Tarjan算法。 最短路径算法集： 完整实现Dijkstra算法（使用斐波那契堆优化其性能）、Bellman-Ford算法（用于负权边检测）以及Floyd-Warshall算法，并进行实际应用场景的案例分析。 第五部分：动态规划与高级主题 本部分旨在提升读者的抽象思维能力，掌握优化决策问题的核心思想。 第9章：动态规划（DP）的思维模式 最优子结构与重叠子问题： 通过背包问题（0/1和完全背包）、最长公共子序列（LCS）等经典问题，系统性地引导读者构建DP状态转移方程。 空间优化技巧： 讲解如何通过滚动数组等技术，将二维DP问题的空间复杂度从$O(NM)$优化至$O(M)$。 第10章：高级主题与现代计算挑战 字符串匹配算法： 详述Knuth-Morris-Pratt (KMP) 算法和Boyer-Moore算法的预处理过程和核心思想，分析其在文本搜索中的效率提升。 计算几何基础： 简要介绍凸包问题（Jarvis March, Graham Scan）的基本算法，以及如何利用向量运算解决二维空间中的基本关系判断。 启发式搜索： 介绍A搜索算法，重点分析如何设计有效的启发函数（Heuristic Function）以指导搜索过程，并给出在迷宫寻路中的实际应用。 本书特色 1. 纯粹的C++实践： 所有代码均采用现代C++标准编写，不依赖于STL容器的内部实现，完全暴露数据结构构造的细节。 2. 理论与实践的完美融合： 每章理论讲解后紧跟详尽的C++代码示例，并附带性能分析报告。 3. 面向工程的视角： 强调算法在资源受限环境下的选择，如内存对齐、缓存友好性、以及如何选择合适的抽象层次来平衡开发速度与执行效率。 本书是计算机科学专业学生、软件架构师以及所有希望系统性提升编程功底和问题解决能力的工程师的必备参考书。阅读本书后，读者将能够自信地设计和分析任何复杂的软件系统中的核心数据处理模块。
作者简介
目录信息
读后感
评分
评分
评分
评分
评分
用户评价
评分
评分
评分
评分
评分
相关图书
本站所有内容均为互联网搜索引擎提供的公开搜索信息，本站不存储任何数据与内容，任何内容与数据均与本站无关，如有需要请联系相关搜索引擎包括但不限于百度，google,bing,sogou 等
© 2026 qciss.net All Rights Reserved. 小哈图书下载中心 版权所有