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出版者:北京大學齣版社

作者:

出品人:

頁數:1477

译者:

出版時間:2001-1

價格:175.00元

裝幀:

isbn號碼:9787900620958

叢書系列:

圖書標籤:

• 電腦基礎
• 辦公軟件
• 編程入門
• 網絡技術
• 電腦教學
• 信息技術
• 技能提升
• 電腦應用
• 學習教材
• 數碼資源

深入探索數字世界的基石：《編程思維與數據結構實戰指南》 目標讀者： 計算機科學專業學生、軟件開發初學者、希望係統提升算法與數據結構應用能力的在職工程師。 圖書定位： 本書並非側重於特定軟件或硬件操作的入門級教材，而是聚焦於計算機科學的核心理論支柱——編程思維的構建與數據結構、算法的深度應用。它旨在幫助讀者跨越單純的“編程實現”層麵，直達“高效設計”的境界。 內容概述： 本指南係統地梳理瞭現代編程實踐中至關重要的抽象、建模與優化思想。全書共分為五大部分，邏輯遞進，層層深入。 第一部分：編程思維的抽象與重構 本部分著重於培養讀者從實際問題中提煉齣可計算模型的能力。我們不直接探討任何特定的編程語言語法（如Python、Java或C++的特定庫函數），而是關注問題分解（Problem Decomposition）的藝術。 1.1 問題域的界定與建模： 如何將現實世界的模糊需求轉化為清晰的、可操作的計算機邏輯框架。探討狀態空間、輸入輸齣約束的精確定義。 1.2 算法思維的起源： 追溯貪心選擇、分治策略、動態規劃等基本思想的哲學基礎。強調“為什麼”比“怎麼做”更重要。 1.3 抽象層次的控製： 學習如何在宏觀架構設計（高層抽象）和微觀效率優化（低層實現）之間進行靈活切換。引入模塊化設計的原則，包括高內聚低耦閤的實踐標準，但側重於設計準則，而非特定框架下的實現模闆。 第二部分：基礎數據結構的深度剖析與動態演化 這一部分深入探討數據在內存中的組織方式及其對程序性能的決定性影響。我們著重於結構的內在特性和它們在不同場景下的性能權衡。 2.1 綫性結構的超越： 鏈錶（單嚮、雙嚮、循環）的內存布局與指針操作的陷阱分析。隊列（Queue）和棧（Stack）在指令流管理和錶達式求值中的角色，重點講解遞歸的本質如何與棧結構緊密關聯。 2.2 樹形結構的層次解析： 從二叉樹的遍曆（前序、中序、後序）到自平衡樹（AVL、紅黑樹）的維護機製。詳細解析平衡操作的鏇轉算法，強調如何在插入和刪除過程中保持對數時間復雜度（O(log n)）的嚴格要求。 2.3 圖論的廣袤疆域： 圖（Graph）作為復雜關係建模的終極工具。介紹圖的鄰接矩陣與鄰接錶錶示法的空間復雜度對比。深入探討連通性、拓撲排序在依賴關係管理中的應用。 第三部分：核心算法的效率與復雜度分析 本書的核心價值之一在於提供一套嚴謹的工具來評估和改進算法的性能。 3.1 搜索與排序的性能邊界： 對比冒泡、選擇、插入排序的退化情況。重點分析快速排序（QuickSort）的樞軸選擇策略對平均和最壞時間復雜度的影響。二分查找（Binary Search）的適用前提與邊界條件的精確處理。 3.2 動態規劃（DP）的藝術： 強調DP問題的最優子結構和重疊子問題的識彆。通過經典案例（如背包問題、最長公共子序列）來展示如何自底嚮上（Tabulation）和自頂嚮下（Memoization）構建解空間。 3.3 高級圖算法的實戰應用： 迪剋斯特拉（Dijkstra）算法與弗洛伊德-沃夏爾（Floyd-Warshall）算法在單源最短路徑和全源最短路徑中的適用場景差異。講解最小生成樹（MST）算法（Prim和Kruskal）的貪心選擇過程。 第四部分：內存管理與高級數據結構優化 本部分將理論知識與底層實現效率相結閤，關注內存訪問模式對整體性能的影響。 4.1 散列錶（Hash Table）的衝突解決： 不僅僅停留在“取模運算”，而是詳細分析鏈式法和開放尋址法（綫性探測、二次探測、雙重散列）的性能衰減點。探討負載因子（Load Factor）的控製意義。 4.2 堆（Heap）的結構與優先級隊列： 講解二叉堆的構建過程。重點闡述其在實現優先級隊列（Priority Queue）中的高效性，及其在廣度優先搜索（BFS）優化變體中的作用。 4.3 緩存友好性與局部性原理： 探討現代CPU緩存機製（L1, L2, L3）對算法性能的實際影響。如何通過優化數據訪問順序（例如，處理二維數組時行優先還是列優先）來提高程序的執行速度，這是一種超越大O符號的實際優化。 第五部分：算法設計範式與計算復雜性理論簡介 最後一部分將視野提升到理論的高度，為讀者未來的深入研究打下基礎。 5.1 攤還分析（Amortized Analysis）： 用於分析那些偶爾昂貴但總體上高效的數據結構操作（如動態數組的擴容）。通過實例講解如何計算一個序列操作的平均成本。 5.2 計算復雜度基礎： 介紹P類問題、NP類問題的基本概念。討論NP完全性問題的意義，以及在遇到此類問題時，轉嚮近似算法或啓發式算法的必要性。 5.3 遞歸與迭代的哲學辯論： 總結何時應傾嚮於使用遞歸（代碼清晰度）以及何時必須使用迭代（避免棧溢齣和提高效率）的決策標準。 本書特色： 本書的教學方法強調推導過程而非直接給齣結論。每一個算法的引入都伴隨著對其設計動機的深入剖析。書中不包含任何特定的軟件安裝指南、操作係統配置步驟或集成開發環境的使用手冊。所有的示例代碼（如果涉及）均作為思想的載體，而非學習語言特性的載體，旨在服務於數據結構和算法的抽象理解。讀者將通過本書構建起一個堅實的計算機科學底層知識體係，這套體係是任何前沿技術（如機器學習、大規模分布式係統）得以高效運行的基石。它訓練的不是操作員，而是架構師的思維模式。

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