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出版者:人民郵電齣版社

作者:張建忠

出品人:

頁數:254

译者:

出版時間:2005-3-1

價格:24.00元

裝幀:平裝(無盤)

isbn號碼:9787115129918

叢書系列:

圖書標籤:

• 計算機網絡
• 網絡基礎
• 數據通信
• TCP/IP
• 網絡協議
• 網絡原理
• 計算機科學
• 信息技術
• 網絡工程
• 自考

數字時代的數據洪流：現代數據結構與算法深度解析 導言：重塑信息處理的基石 在信息爆炸的數字時代，數據以前所未有的速度和規模生成、流動和處理。支撐起這一切的，正是其底層的邏輯框架——數據結構與算法。本書並非專注於網絡通信的物理層或協議棧，而是深入探究如何高效地組織、存儲和操作數據，以及設計齣解決復雜計算問題的精妙步驟。我們旨在提供一本全麵、深入且極具實踐指導意義的著作，帶領讀者超越基礎概念，直抵現代計算科學的核心戰場。 第一部分：數據組織的藝術——結構化的力量 本部分將徹底解構數據在計算機內存中的不同組織形式，分析每種結構的選擇、優缺點及其在特定場景下的適用性。 第一章：綫性結構的精妙變奏 綫性結構是所有復雜結構的基礎，但其變奏遠比初學時所見的要豐富。我們將從數組（Arrays）和鏈錶（Linked Lists）的底層內存布局差異入手，闡述靜態分配與動態分配的權衡。重點將放在雙嚮鏈錶、循環鏈錶以及跳躍錶（Skip Lists）的實現原理。跳躍錶作為一種概率型數據結構，其高效的查找性能（期望$O(log n)$）與簡化的實現過程，使其在某些高並發場景下成為平衡樹的有力替代。 此外，我們將詳細探討棧（Stacks）與隊列（Queues）的抽象數據類型（ADT）如何通過底層數組或鏈錶實現，並引入雙端隊列（Deque）的應用，特彆是在滑動窗口算法中的核心作用。 第二章：非綫性結構的邏輯疆域 非綫性結構處理的是更復雜的、多對多的關係。樹（Trees）是本章的核心。我們將從二叉樹的遍曆策略（前序、中序、後序、層序）開始，迅速過渡到確保操作效率的自平衡二叉搜索樹（Self-Balancing BSTs）。 AVL 樹的鏇轉機製（LL, RR, LR, RL）將進行詳盡的數學推導和代碼實現分析，幫助讀者理解其平衡因子的維護過程。緊接著，我們將剖析紅黑樹（Red-Black Trees），這種在操作係統內核和標準庫（如C++ STL的`std::map`和`std::set`）中廣泛使用的結構，重點關注其著色規則和五種基本情況下的修復操作。 對於需要處理多路分支的場景，B 樹（B-Trees）和B+ 樹是不可繞過的知識點。我們將從磁盤I/O效率的角度齣發，闡述多路查找樹的設計哲學，並深入研究B+樹在數據庫索引（如MySQL InnoDB引擎）中如何實現範圍查詢的高效性。 本章的另一重點是圖（Graphs）。我們將詳細區分鄰接矩陣和鄰接錶在空間復雜度和時間復雜度上的差異，並針對不同應用場景（如稀疏圖與稠密圖）給齣選擇建議。 第三部分：算法的智慧——計算效率的極緻追求 數據結構提供瞭容器，而算法則為容器中的數據賦予瞭生命力，使其能夠解決實際問題。本部分聚焦於提高計算效率的通用方法論。 第三章：排序與查找的優化路徑 排序算法的比較遠不止於冒泡排序和選擇排序的簡單實現。我們將深入剖析快速排序（Quick Sort）中樞點選擇（Pivot Selection）對最壞情況的影響，並探討三嚮切分快速排序的優化。在$O(n log n)$級彆的排序中，堆排序（Heap Sort）的穩定性與原地操作性，以及歸並排序（Merge Sort）的穩定性和並行化潛力將被詳細對比。 對於非比較排序，我們將研究計數排序（Counting Sort）和基數排序（Radix Sort），理解它們在特定數據範圍內的綫性時間優勢。查找方麵，除瞭二分查找，我們還會介紹插值查找和斐波那契查找，分析它們在數據分布均勻性上的性能錶現。 第四章：搜索與連通性的核心算法 圖論算法是解決網絡、路徑規劃和依賴關係問題的關鍵。 遍曆策略： 深度優先搜索（DFS）與廣度優先搜索（BFS）的應用場景區分，包括迷宮求解、拓撲排序（Topological Sorting）的應用，以及如何利用DFS檢測圖中的環。 最短路徑問題： 我們將詳細推導迪傑斯特拉算法（Dijkstra's Algorithm）的貪心策略的正確性，並引入A搜索算法，重點解析啓發式函數（Heuristics）的設計對搜索效率的決定性影響。對於包含負權邊的場景，Bellman-Ford算法及其對負權環的檢測機製將作為補充。 最小生成樹（MST）： Prim算法與Kruskal算法的實現細節對比，特彆是Kruskal算法中如何利用並查集（Disjoint Set Union, DSU）進行高效的邊集閤管理，DSU的路徑壓縮（Path Compression）和按秩閤並（Union by Rank）帶來的近乎常數時間復雜度的奧秘將被揭示。 第四部分：設計範式與高級技術 本部分將算法與數據結構提升至工程實踐的層麵，介紹解決復雜問題的通用設計思想。 第五章：效率的杠杆——動態規劃與貪心 動態規劃（Dynamic Programming, DP）的精髓在於“最優子結構”和“重疊子問題”。我們將通過背包問題（Knapsack Problem）、最長公共子序列（LCS）等經典案例，闡述自底嚮上（Bottom-Up）與自頂嚮下（Top-Down，帶記憶化搜索）的實現差異。DP的應用往往需要對狀態轉移方程進行嚴謹的定義。 貪心算法（Greedy Algorithms）則側重於局部最優選擇是否能導嚮全局最優。我們將分析霍夫曼編碼（Huffman Coding）如何利用優先級隊列（Priority Queue，基於堆實現）實現最優前綴編碼，並嚴格論證其貪心選擇的正確性。 第六章：散列技術的深度挖掘與衝突解決 散列錶（Hash Tables）是現代編程中查找效率的代名詞，但其性能高度依賴於散列函數的設計。我們將深入研究散列函數的構造，包括乘法法、除法法以及更高級的全域散列（Universal Hashing）。 衝突解決策略是散列錶的生命綫。本章將細緻分析鏈式法（Separate Chaining）與開放定址法（Open Addressing，包括綫性探測、二次探測和雙重散列）的優劣。尤其關注在負載因子（Load Factor）升高時，開放定址法中聚集現象（Clustering）的形成機理及其對性能的負麵影響。 第七章：計算復雜性理論的邊界 理解算法的局限性同樣重要。本章將引入計算復雜性理論的基礎，解釋時間復雜度與空間復雜度分析中的大O、大$Omega$和$Theta$符號的精確含義。我們將探討P類問題與NP類問題的區彆，重點解析NP完全問題（NP-Complete）的概念，例如旅行商問題（TSP）和子集和問題，使讀者對哪些問題可以在閤理時間內找到精確解，哪些問題需要依賴近似算法或啓發式方法有一個清晰的認識。 結論：邁嚮高性能計算的未來 掌握瞭這些數據結構與算法，讀者將不再是被動地使用現有工具，而是能夠根據實際的性能需求，主動設計和優化數據的存儲與處理流程。本書的目標是培養讀者一種結構化的思維模式，以最經濟的資源（時間和空間）去駕馭日益增長的數據挑戰。

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坦白講，我買這本書的時候，其實是抱著一種“試試看”的心態，因為市麵上的網絡基礎教材實在太多瞭，很多都隻是把RFC文檔用更直白的語言復述瞭一遍，缺乏獨到的見解。但這本書的驚喜之處在於，它對於“衝突域”和“廣播域”這兩個核心概念的處理方式，簡直是教科書級彆的清晰。作者不僅解釋瞭它們是什麼，更重要的是闡述瞭為什麼我們需要通過交換機和路由器來劃分它們，以及這種劃分對網絡性能的直接影響。這種“為什麼”的追溯，極大地滿足瞭我作為一個工程師對底層原理的求知欲。不過，在我翻閱到關於網絡安全基礎的那一章時，感覺內容稍微有些滯後瞭。它主要聚焦於傳統的防火牆和訪問控製列錶（ACL）的配置邏輯，這固然重要，但在如今Web應用安全日益突齣的背景下，對於像SSL/TLS握手過程的基本原理，以及現代網絡邊界防護中WAF（Web應用防火牆）的基礎概念，介紹得有些過於簡略瞭，仿佛是點到為止，沒有深入展開，這讓我覺得它在與時俱進方麵還有提升空間，畢竟“基礎”不應該意味著“過時”。

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我對技術文檔的閱讀習慣是，如果不能在開頭就抓住我的興趣點，後麵很容易就會被我束之高閣。這本書在這方麵做得相當不錯，它沒有一上來就陷入TCP/IP協議棧的冗長描述，而是巧妙地從“我們為什麼需要網絡”這個哲學層麵的問題切入。作者探討瞭信息共享的本質需求，以及如何在分布式係統中保證數據的一緻性和可靠性，這種宏觀的視角讓我對後續的細節學習有瞭更強烈的動機。尤其是在講解IP地址劃分和子網掩碼的部分，我曾經在其他地方看得雲裏霧裏，但這裏的解釋框架非常清晰，它將IP地址的層級結構和路由決策過程緊密地聯係起來，不再是孤立的數字遊戲，而是變成瞭一種基於地理和邏輯劃分的有效管理手段。唯一的遺憾是，當它進入到第四層——傳輸層的時候，對於UDP和TCP的差異性分析，雖然理論上講得透徹，但在實際應用場景的區分上，比如VoIP應用更偏愛UDP的實時性，而文件傳輸依賴TCP的可靠性，這些關鍵的權衡點，還可以再深入挖掘一些，最好能配上一些性能對比圖錶，這樣對我的實戰決策能力會有更大的提升。這本書的行文流暢度很高，讀起來有一種行雲流水的感覺，作者的敘事能力在這本書中得到瞭充分體現。

评分☆☆☆☆☆

這本書的排版和圖示質量是我個人非常看重的。我發現很多技術書的插圖都是那種像素化嚴重、綫條模糊的流程圖，看著費力。而“計算機網絡基礎”這本書在這方麵無疑是精品之作。它大量使用瞭清晰的矢量圖形來展示數據幀的封裝過程，比如OSI七層模型中每一層協議數據單元（PDU）的頭部結構，都用彩色的方框和明確的箭頭指示瞭數據流嚮和控製信息的添加過程，即便是最復雜的ARP解析過程，也被分解成瞭幾個步驟分明的時序圖，非常有助於理解。我甚至將其中幾張關於子網劃分和無類彆域間路由（CIDR）的圖紙打印齣來貼在瞭我的工作區，方便隨時迴顧。但從閱讀體驗的完整性來看，我認為它在“故障排查”這一環上略顯單薄。理論講解得非常透徹，但在實際麵對一個“Ping不通”的場景時，書中提供的診斷思路，更多停留在理論層麵的概念對照，而缺少具體到命令行工具（比如`traceroute`、`ipconfig`或Linux下的`ss`命令）如何一步步縮小範圍的實操指導。如果能在每章末尾增加一個“故障模擬與診斷”的小節，那這本書的實用價值將瞬間飆升。

评分☆☆☆☆☆

我喜歡這本書的敘事風格，它不像冷冰冰的字典，而更像是一位經驗豐富的老工程師在跟你進行一對一的交流。作者在解釋復雜的路由選擇算法時，采用瞭類比的方式，將路由器比作一個不知疲倦的信差，需要根據地圖（路由錶）快速決定下一跳，並平衡“路徑長度”與“路徑可靠性”這兩個核心目標。這種擬人化的描述，極大地降低瞭學習門檻。尤其是在講解BGP（邊界網關協議）這類復雜的互聯網骨乾協議時，作者沒有直接拋齣大量的AS路徑和屬性值，而是先從“不同自治係統之間如何達成信任與閤作”的商業邏輯層麵入手，這使得後續對技術細節的理解變得順理成章。然而，如果要雞蛋裏挑骨頭，我認為本書在處理現代“軟件定義網絡”（SDN）和網絡功能虛擬化（NFV）這兩個概念時，顯得有些保守和謹慎瞭。它提到瞭這些是未來的趨勢，但在基礎框架的章節中，對於OpenFlow這類控製平麵與數據平麵分離的思想，沒有給予足夠的篇幅來闡述其對傳統網絡架構的顛覆性影響。這或許是因為作者希望將本書嚴格限製在經典TCP/IP模型範圍內，但對於渴望瞭解網絡前沿的讀者來說，這算是一個小小的遺憾，畢竟“基礎”也需要與時俱進地定義其邊界。

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這本書拿到手裏，第一感覺就是封麵設計得相當樸實，沒有那些花裏鬍哨的圖形，純粹的文字和簡潔的色塊組閤，讓人一下就能把注意力集中到書名“計算機網絡基礎”上。我本來對網絡這塊兒一直有點畏懼，總覺得那是一堆深奧難懂的協議和術語堆砌起來的迷宮，但翻開目錄，我心裏稍微安定瞭一些。它似乎是從最底層的物理層開始講起，循序漸進地剖析數據是如何在不同的介質上傳輸的，這一點非常對我胃口。我特彆喜歡它對“比特”和“信號”概念的闡述，沒有直接拋齣復雜的數學公式，而是用瞭大量生活化的比喻，比如把數據比作水流，把網絡設備比作不同的水管和泵站，讓這些抽象的東西瞬間變得可以觸摸和理解。不過，在講到早期的拓撲結構，比如環形網和星型網的對比時，作者稍微有點過於注重曆史的完整性，對於現代局域網中更常見的混閤拓撲的應用案例著墨不多，這點讓我覺得如果能增加一些現代企業環境下的實際案例，會更貼閤當前的需求，畢竟我們現在接觸到的網絡環境大多是復雜交織的，光講基礎模型可能略顯單薄。總的來說，對於初學者來說，它提供瞭一個非常堅實且不讓人感到壓力的入門路徑，就像一個耐心的嚮導，帶著你小心翼翼地走進瞭網絡世界的大門，那種踏實感是很多速成教材無法給予的。

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