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出版者:清华大学

作者:伍俊良

出品人:

页数:280

译者:

出版时间:2002-11

价格:25.00元

装帧:平装(无盘)

isbn号码:9787302059684

丛书系列:

图书标签:

• 程序设计
• 计算机科学
• visual
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《数据结构与算法实战指南》 作者： 李明 编著 出版社： 电子工业出版社 出版日期： 2023年10月 --- 内容简介： 在当今快速发展的软件工程领域，数据结构和算法是构建高效、可扩展系统的基石。本书《数据结构与算法实战指南》并非一本侧重于理论推导和数学证明的传统教材，而是一本深度聚焦于工程实践和问题解决的实用手册。本书旨在帮助读者跨越理论知识与实际项目应用之间的鸿沟，掌握如何在真实的开发场景中选择、设计和优化数据结构与算法。 全书共分为六个主要部分，内容设计紧密贴合现代软件开发的实际需求，从基础概念的梳理，到复杂系统的性能瓶颈分析，提供了一套完整的学习路径。 第一部分：基础重塑与性能基准（Foundation Reframing and Performance Benchmarking） 本部分着重于重新审视经典数据结构，并建立对算法性能的深刻理解。我们不满足于简单的“时间复杂度”和“空间复杂度”符号表示，而是深入探讨常数因子在实际运行中的影响，以及在不同硬件架构（如多核CPU、内存层级结构）下，理论最优算法可能表现不佳的原因。 数组与内存布局优化： 深入剖析连续内存分配带来的缓存友好性（Cache Locality）优势。涵盖结构体对齐（Structure Padding）对内存利用率的影响，以及在C++中使用`std::vector`和C语言裸数组时，性能差异的关键点。 链表与并发访问： 讨论传统链表的低效查找问题，并引入跳表（Skip List）作为一种兼顾查找效率和并发安全性的替代方案。详细讲解跳表在内存分配上的开销与优势。 栈与队列的现代应用： 不仅介绍LIFO/FIFO，更侧重于双端队列（Deque）在滑动窗口问题（Sliding Window Maximum）中的高效应用，以及如何在操作系统调度算法中体现栈和队列的原理。 性能测量工具箱： 引入如Google Benchmark、Perf等工具，指导读者如何精确测量代码的运行时间、内存分配和CPU周期，为后续的优化决策提供客观数据支持。 第二部分：面向工程的树结构（Tree Structures for Engineering） 本部分将树结构的应用提升到工程层面，不再局限于二叉搜索树（BST）。重点放在如何利用树的特性来高效管理和查询海量、多维度数据。 B树与数据库索引： 详细解析B树（B-Tree）和B+树（B+-Tree）的内部结构，特别是它们如何通过最小化磁盘I/O操作来加速数据库查询。涵盖页（Page）的概念、分支因子（Fanout）的选择对性能的影响。 空间划分树： 聚焦于解决几何数据和多维空间查询问题。深入讲解四叉树（Quadtree）和八叉树（Octree）在游戏开发（碰撞检测）、地理信息系统（GIS）中的实际部署案例，并讨论递归深度对系统栈的影响。 Trie树的压缩与应用： 探讨标准Trie树在存储效率上的不足，并引入压缩Trie（Radix Tree/Patricia Tree），用于IP路由表、前缀匹配服务（如DNS解析）的优化实现。 第三部分：图论的高效实现与扩展（Efficient Graph Implementation and Extensions） 图算法是解决网络拓扑、依赖关系和路径规划问题的核心。本部分强调在实际大规模图数据上，如何选择合适的存储方式（邻接矩阵 vs 邻接表）并优化算法。 大规模图的存储挑战： 比较不同存储方式在稀疏图和稠密图下的内存占用和遍历性能。介绍CSR (Compressed Sparse Row) 格式在处理万亿级边数据时的优势。 最短路径算法的实用化： 除了Dijkstra和Floyd-Warshall，重点介绍A搜索算法在游戏寻路和物流规划中的启发式函数（Heuristic Function）设计技巧。探讨如何结合Contraction Hierarchies (CH) 等预处理技术，将路径查询时间从毫秒级降至微秒级。 网络流与匹配： 讲解最大流/最小割的应用（如图像分割、资源分配），并实现基于增广路径思想的Ford-Fulkerson及其高效变体（如Edmonds-Karp或Dinic算法）的工程化代码。 第四部分：高级抽象与抽象数据类型（Advanced Abstractions and ADTs） 本部分探讨那些在复杂系统中充当“胶水”角色的高级抽象数据结构，它们往往是性能优化的关键所在。 哈希表的深度剖析： 抛弃简单的“取模”法，深入研究一致性哈希（Consistent Hashing）在分布式缓存（如Memcached, Redis集群）中的作用，以及如何解决动态节点增减带来的数据迁移问题。讨论Robin Hood Hashing等最新技术在减少查找冲突方面的改进。 堆结构的非标准应用： 不仅限于优先队列，还会展示斐波那契堆（Fibonacci Heap）虽然渐进复杂度低，但在实际系统中的应用受限的原因，以及二项堆（Binomial Heap）在某些特定合并操作中的优势。 Disjoint Set Union (DSU) 的路径压缩与按秩合并： 详细解析路径压缩和按秩合并如何将平均时间复杂度推向近乎常数时间，并将其应用于Kruskal 最小生成树算法的快速构建。 第五部分：算法设计范式与并行化（Algorithm Design Paradigms and Parallelization） 本部分着重于算法思维的培养，以及如何将经典的算法设计范式应用于现代多核并行计算环境。 动态规划的“记忆化”与“表格化”： 侧重于如何识别问题的重叠子问题结构，并给出实际案例（如背包问题、最长公共子序列）的迭代式实现，避免递归带来的栈溢出风险。 贪心算法的适用性验证： 强调贪心策略的关键在于最优子结构和贪心选择性质的严格证明，并给出反例来警示滥用贪心算法的陷阱。 并行算法设计基础： 介绍MapReduce思想在数据处理中的体现，以及如何利用OpenMP或TBB等库对经典的遍历和排序算法进行任务级并行化，讨论并行化带来的同步开销与加速比的平衡点。 第六部分：算法在特定领域的高级实践（Advanced Practices in Specific Domains） 最后一部分将前述知识融会贯通，应用于具体的软件开发场景，展示数据结构和算法如何直接影响产品质量。 内存池（Memory Pool）与自定义分配器： 讨论标准`new/delete`在频繁小对象分配场景下的性能损耗，并指导读者实现自定义的内存池来提高内存分配和释放的速度，这实质上是对底层数据结构管理的一次优化。 字符串匹配算法的现代选择： 比较KMP、Boyer-Moore和Rabin-Karp算法的优缺点，特别是在处理海量日志或文本流时的实际吞吐量表现，并简要介绍Aho-Corasick算法在多模式匹配中的效率。 概率性数据结构： 介绍布隆过滤器（Bloom Filter）和HyperLogLog等结构，展示它们如何在空间极度受限的情况下，提供高性能的近似查询能力，这在分布式系统和网络流量统计中至关重要。 本书特色： 1. 代码优先： 所有核心算法均提供清晰、现代的C++实现代码，注重可读性与性能的统一。 2. 工程视角： 大量穿插“为什么不用它？”、“在什么场景下它会崩溃？”的讨论，避免“纸上谈兵”。 3. 性能驱动： 强调实际性能测试和工具链的使用，训练读者建立“性能敏感型”的编程习惯。 本书适合有一定C/C++基础，希望将算法知识系统化并应用到高性能软件、系统开发或数据密集型应用中的工程师、进阶学生和架构师阅读。

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这本书最大的价值在于它提供了一种系统化解决问题的框架，而不是简单地罗列API函数。当我接触到书中关于“模块化设计”的章节时，我才真正理解到大型软件开发中结构的重要性。作者在设计案例时，刻意将功能拆分成不同的类和模块，并强调了接口的清晰定义。这迫使我不再是写一堆堆砌在一起的代码，而是开始思考如何封装数据、如何隔离业务逻辑与界面展示。书中对面向对象编程思想在实际开发中的应用进行了大量的实战演练，这比单纯的课堂讲解要深刻得多。例如，在实现一个复杂的报表生成功能时，书中展示了如何通过继承和多态来优雅地处理不同类型数据的输出格式，这种处理方式，让我对面向对象编程的“威力”有了直观的认识。这本书不仅是关于Visual C++的，它更是一本关于“如何进行结构化、工程化的软件设计”的入门教材。对于想要从编程爱好者蜕变为合格开发者的读者而言，这本书无疑是一笔宝贵的财富。

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从排版和图文配合的角度来看，《Visual C++课程设计与系统开发案例》做得相当出色，这对于学习效率的提升有着潜移默化的影响。书中大量的流程图、UML类图以及关键代码片段的截图都非常清晰，高亮和注释的使用恰到好处，使得读者在对照代码进行学习时，不容易迷失方向。我个人对图文并茂的学习材料情有独钟，因为视觉信息往往比纯文字描述更容易被大脑吸收和记忆。书中关于控件布局和事件响应的章节，通过一系列步骤图的展示，将原本抽象的编程逻辑具象化了。例如，讲解如何设置Tab顺序和响应键盘事件时，清晰的界面截图配合简短的解释，让我立刻明白了在IDE中哪个属性对应着哪个功能。这种注重细节的处理，极大地减少了读者在对照书本和IDE环境时可能产生的困惑和时间浪费。可以说，这本书在“用户体验”上也下了大功夫，使得学习过程变得更加顺畅和愉快。

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这本《Visual C++课程设计与系统开发案例》的书籍，我拿到手的时候，最大的感受就是它的“厚重感”，不仅仅是物理上的厚度，更是一种内容上的充实感。作为一名刚刚接触C++和Windows界面编程的学生来说，这本书简直就是一本及时雨。我之前尝试过一些网上的教程，但总觉得零散不成体系，学完一个知识点后，不知道如何将其应用到实际的项目中去。这本书的结构安排非常巧妙，它不是那种纯理论的教科书，而是紧密围绕着“课程设计”和“系统开发”这两个核心目标来构建的。每一个案例都是一个完整的项目，从需求分析到模块划分，再到代码实现和最终调试，都给出了详尽的步骤和思路。特别是书中对MFC框架的讲解，深入浅出，让原本看起来有些晦涩的窗口消息机制变得清晰易懂。我印象最深的是关于数据持久化处理的那一章，它不仅展示了如何使用文件I/O，还对比了数据库连接的优势，这种多角度的比较分析，极大地拓宽了我的视野，让我明白了在实际工程中如何根据项目需求做出合理的技术选型。总而言之，这本书对于初学者来说，是一份非常实在的“实战手册”，它教会的不仅仅是编程语言的语法，更是软件工程的基本思维方式。

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坦率地说，这本书的内容深度和广度都超出了我预期的“课程设计”范畴。我原本以为它会停留在基础的GUI编程层面，但深入阅读后发现，它触及到了很多现代桌面应用开发中需要考虑的关键问题。比如，书中对于多线程编程在C++环境下的应用做了专门的探讨，这对于开发需要后台数据处理或实时响应界面的应用至关重要。另外，书中对ActiveX控件的使用和封装也有涉及，这展示了Visual C++在集成外部组件方面的强大能力。我特别喜欢它在每个案例收尾时做的“系统优化与展望”部分，这部分内容引导读者思考如何改进当前的代码结构、提高程序的健壮性，甚至是如何引入新的技术（比如网络通信）来扩展现有功能。这种前瞻性的指导，让我对未来的学习方向有了更清晰的规划，不再满足于仅仅实现功能，而是开始追求代码的优雅和系统的可维护性。这本书绝对不是那种“写完即止”的教程，它更像是一位经验丰富的导师，在你完成一个阶段性任务后，指引你走向下一个更高的目标。

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当我翻开这本书时，首先吸引我的是它那种务实的风格。作者似乎完全站在一个正在进行项目开发工程师的角度来撰写内容，没有过多地纠缠于C++语言本身那些过于底层的内存管理细节，而是将重点放在了如何利用Visual C++这个强大的平台去构建一个有实际功能的应用程序上。书中的每一个“案例”都像是一个缩小的真实项目，比如一个简单的图书管理系统，或者一个图形绘制工具。在实现这些案例的过程中，书中详细介绍了如何设置项目属性、如何使用资源编辑器设计界面、以及如何编写事件驱动的代码来响应用户的操作。这种“边做边学”的方式，对于我这种动手能力强于理论学习的人来说，效率非常高。我特别欣赏书中对于错误处理和调试技巧的描述，很多时候我们写代码时最头疼的就是找不到Bug在哪里，这本书里提供了很多实用的调试技巧，比如如何设置断点、如何查看变量的实时状态，这些都是书本上很少会详述，但在实际工作中至关重要的技能。可以说，这本书成功地架起了理论学习与工程实践之间那座至关重要的桥梁。

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