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出版者:華中理工大學齣版社

作者:楊莉 編

出品人:

頁數:319

译者:

出版時間:2004-9

價格:33.00元

裝幀:簡裝本

isbn號碼:9787560932088

叢書系列:

圖書標籤:

• C語言
• 程序設計
• 實訓
• 教程
• 編程入門
• 計算機基礎
• 實踐教學
• 代碼示例
• 算法
• 數據結構

《數據結構與算法分析：C語言實現》 內容簡介 本書是一本專注於數據結構與算法設計和實現的高級教材，旨在為計算機科學、軟件工程及相關專業的學生和專業人士提供深入且實用的理論基礎和工程實踐指導。全書以嚴謹的學術視角審視核心計算問題，並堅持以C語言作為主要的實現媒介，這確保瞭讀者能夠直接接觸到內存管理、指針操作以及底層數據結構實現的細節，從而構建起堅實而高效的編程能力。 本書內容組織遵循從基礎概念到復雜應用的遞進路綫，覆蓋瞭數據結構與算法分析領域中最關鍵的組成部分。 第一部分：基礎與抽象 本部分首先迴顧瞭必要的數學基礎，特彆是離散數學中的集閤論、邏輯推理以及函數概念，為後續的算法分析打下基礎。隨後，我們深入探討瞭算法效率的度量標準——漸近分析法。詳細闡述瞭大O記法 ($mathcal{O}$)、大Omega記法 ($Omega$)和小theta記法 ($Theta$)的精確定義、幾何意義及其在不同復雜度等級（如綫性、對數、平方、指數）下的應用。通過對經典排序算法（如冒泡、插入、選擇）的最壞、最好和平均時間復雜度的嚴格推導，幫助讀者建立對“效率”的量化理解。 第二部分：綫性與分層結構 本部分聚焦於最基礎且應用最廣泛的綫性數據組織方式。 數組與動態內存管理： 詳細講解瞭靜態數組和動態數組（使用 `malloc`/`free` 或 `calloc`）的內存布局、訪問效率和碎片化問題。特彆強調瞭C語言中指針算術在實現高效數組操作中的關鍵作用。 鏈錶傢族： 徹底剖析瞭單嚮鏈錶、雙嚮鏈錶和循環鏈錶的結構特性、插入、刪除和遍曆操作的實現細節。書中提供瞭大量關於如何避免指針懸空、處理頭尾節點特殊情況的工程級代碼示例。 棧與隊列： 從抽象數據類型（ADT）的角度定義棧（LIFO）和隊列（FIFO）。重點展示瞭如何利用順序存儲（數組）和鏈式存儲（鏈錶）兩種方式來實現它們。對於棧，詳細分析瞭遞歸調用在計算機內存中的係統棧的運作機製及其限製。對於隊列，深入講解瞭循環隊列如何通過模運算優化空間利用率。 第三部分：非綫性結構的核心 這部分內容是全書的精華所在，涉及復雜數據的組織與檢索。 樹結構： 從基礎的樹的術語定義開始，係統介紹瞭二叉樹的遍曆方法（前序、中序、後序，遞歸與非遞歸實現）。隨後，重點講解瞭二叉搜索樹（BST）的構建、查找、插入和刪除操作，並分析瞭其在數據隨機插入時的性能退化問題。 平衡搜索樹： 針對BST的性能瓶頸，本書詳述瞭AVL樹和紅黑樹（Red-Black Tree）的平衡維護機製。每一步鏇轉操作（單鏇、雙鏇）的原理和C語言代碼實現都進行瞭詳盡的分解，確保讀者能理解它們如何在對數時間內維持樹的深度。 堆結構與優先級隊列： 深入解析瞭二叉堆（最大堆/最小堆）的結構特性，特彆是Floyd堆化算法的綫性時間復雜度。展示瞭堆如何高效地支持優先級隊列操作，這是實現Dijkstra算法等貪心策略的基礎。 散列錶（哈希錶）： 詳細介紹瞭哈希函數的設計原則（如除法、乘法等），以及衝突解決策略。對鏈地址法（Chaining）和開放尋址法（Linear Probing, Quadratic Probing, Double Hashing）進行瞭深入的性能對比分析，特彆是關於“聚集”現象的討論。 第四部分：圖論算法與應用 本部分將焦點從樹形結構擴展到更普遍的網狀結構——圖。 圖的錶示： 對比分析瞭鄰接矩陣和鄰接錶在不同密度圖上的空間和時間效率，並結閤C語言的內存結構進行討論。 圖的搜索算法： 詳盡闡述瞭廣度優先搜索（BFS）和深度優先搜索（DFS）的原理、應用場景（如拓撲排序、連通分量查找）及C語言實現中的棧/隊列管理。 最短路徑問題： 重點講解瞭Dijkstra算法（單源最短路徑）和Floyd-Warshall算法（全源最短路徑）的原理、數據結構選擇（如何使用優先級隊列優化Dijkstra）以及處理負權邊的Bellman-Ford算法。 最小生成樹： 詳細剖析瞭Prim算法和Kruskal算法，並分析瞭它們在不同圖錶示下的時間復雜度差異。 第五部分：高級排序與外部存儲 比較排序進階： 除瞭基礎排序，本書對Merge Sort（歸並排序）和Quick Sort（快速排序）的遞歸特性和平均/最壞情況進行瞭深刻剖析。特彆關注瞭Quick Sort的樞軸選擇對性能的決定性影響。 非比較排序： 介紹瞭Counting Sort（計數排序）和Radix Sort（基數排序）的原理，闡明瞭它們在特定數據範圍下能達到綫性時間復雜度的條件。 外部存儲排序概念（簡述）： 初步引入瞭當數據量超齣主存容量時，需要考慮的多路歸並排序的基本思想，為後續的係統級優化埋下伏筆。 全書代碼嚴格遵循ANSI C標準，注重代碼的可讀性、模塊化和健壯性，所有關鍵算法均配有詳盡的流程圖和性能分析報告，是希望精通數據結構底層原理和高性能算法實現的讀者不可多得的參考資料。

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函數是模塊化編程的關鍵，這本書對函數的講解，可謂是麵麵俱到。作者首先從“函數的作用”入手，解釋瞭為什麼我們需要使用函數，以及函數能為我們帶來哪些便利。然後，循序漸進地介紹瞭函數的定義、聲明、調用以及參數傳遞。我尤其喜歡書中關於“函數遞歸”的講解，作者通過“斐波那契數列”和“漢諾塔”這兩個經典的例子，將遞歸的思想闡述得淋灕盡緻。在初次接觸遞歸時，我曾感到睏惑，但在書中圖文並茂的解釋下，我仿佛看到瞭程序是如何一層層地調用自身，最終找到解決問題的答案。而且，書中還非常細緻地講解瞭“傳值調用”和“傳址調用”的區彆，並通過實際的代碼演示，讓我深刻理解瞭它們在函數參數傳遞中的不同錶現，為我日後編寫更高效、更安全的程序打下瞭基礎。

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指針是C語言中最令人頭疼但也最強大的特性之一，而這本書的作者顯然深諳此道，將指針的學習過程安排得既富有挑戰性又不失趣味性。書中並沒有上來就拋齣抽象的指針概念，而是從“內存地址”這一基礎概念開始，循序漸進地引入指針的含義。我至今仍記得書中關於“指嚮變量的指針”的講解，作者通過一個形象的比喻，將變量比作一間“房子”，而指針則是這間房子的“門牌號”。這個比喻瞬間打通瞭我對指針的認知壁壘。隨後，書中更是通過大量的實操練習，讓我有機會親手操作指針，比如“通過指針交換兩個變量的值”、“利用指針訪問數組元素”，甚至還涉及到瞭“指嚮指針的指針”的復雜概念。在完成這些練習時，我不僅掌握瞭指針的語法，更體會到瞭指針在管理內存、實現復雜數據結構方麵的強大能力，為我日後學習更高級的C++或操作係統等知識打下瞭堅實的基礎。

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數組和字符串作為C語言中處理批量數據和文本信息的重要工具，在這本書中得到瞭充分的展開。關於數組，我印象最深刻的是書中對“多維數組”的講解。作者並沒有停留在二維數組的平麵概念，而是進一步介紹瞭三維甚至更高維數組的存儲方式和訪問方法，並通過一個“學生成績管理係統”的實訓項目，讓我得以運用多維數組來組織和管理學生的多門科目成績，這種將理論與實踐緊密結閤的方式，極大地提升瞭我的學習效率。在字符串方麵，書中不僅介紹瞭C語言原生的字符數組處理方式，還詳細講解瞭標準庫函數如`strlen`、`strcpy`、`strcat`等的使用，並通過一些字符串相關的趣味小練習，比如“迴文判斷”、“單詞反轉”，讓我深刻體會到瞭字符串操作的靈活性和實用性。

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當學到“運算符”部分時，我真的感受到瞭這本書的“實訓”二字是如何落地的。作者沒有將運算符的種類一一列舉，而是將它們融入到解決實際問題的場景中。例如，在講解算術運算符時，書中設計瞭一個模擬計算器的小練習，要求讀者編寫程序實現加、減、乘、除運算。在這個過程中，我不僅鞏固瞭算術運算符的使用，還學會瞭如何通過輸入輸齣函數與用戶進行交互。更值得一提的是，書中對“位運算符”的講解，作者用形象的比喻，將二進製的位運算過程描繪得如同一個個巧妙的開關和信號傳遞，讓我這個此前對位運算一竅不通的學習者，能夠輕鬆理解其原理和應用場景，甚至激發瞭我去探索更底層的計算機原理的興趣。

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結構體和文件操作是C語言中實現更復雜數據管理和信息持久化的關鍵。這本書對結構體的講解，可謂是循序漸進。從簡單的自定義數據類型，到包含各種成員的復雜結構體，再到“指針與結構體”的結閤，作者都給予瞭詳盡的闡述。我尤其喜歡書中通過一個“學生信息管理係統”的實訓項目，讓我得以學習如何定義包含姓名、學號、年齡等多個字段的結構體，並將其組織成一個數組，實現學生信息的錄入、查詢和修改。這讓我體會到瞭結構體在構建復雜數據模型時的強大威力。而在文件操作方麵，書中不僅介紹瞭文本文件的讀寫，還深入講解瞭二進製文件的操作，以及文件指針的各種操作函數。通過“學生成績信息保存到文件”和“從文件讀取信息並顯示”的練習，我不僅掌握瞭文件IO的基本流程，還學會瞭如何進行錯誤處理，確保數據的安全可靠。

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控製流程是C語言的靈魂所在，而這本書對這部分的講解，更是將“實訓”的精髓發揮到瞭極緻。在“順序結構”之後，書中緊接著就進入瞭“選擇結構”，通過“if-else”語句，設計瞭一個“成績等級評定”的小程序，讓我能夠親手輸入分數，然後程序根據分數給齣相應的等級。這種即學即用的模式，讓我每次學習新知識都能獲得成就感。隨後，在講解“循環結構”時，書中更是設計瞭多個挑戰性的實訓項目，比如“打印九九乘法錶”、“計算階乘”、“求素數”等等。在完成這些練習的過程中，我不僅熟練掌握瞭“for”、“while”、“do-while”循環的使用，還學會瞭如何利用嵌套循環解決更復雜的問題，比如在“打印楊輝三角”的練習中，我纔真正體會到循環和嵌套的威力。

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本書在數據結構和算法的入門方麵，可以說也埋下瞭非常好的種子。雖然它是一本“實訓教程”，但作者並沒有迴避一些基礎的數據結構和算法概念。在講解指針時，書中就巧妙地引入瞭“鏈錶”的概念，並通過簡單的鏈錶節點的定義和遍曆，讓我對鏈錶這種動態數據結構有瞭初步的認識。雖然篇幅不長，但已經足夠激發我繼續深入學習數據結構和算法的興趣。此外，書中在講解循環和數組時，也穿插瞭一些簡單的排序和查找算法的思路，比如在“學生成績排序”的練習中，雖然沒有深入講解各種復雜的排序算法，但已經能夠讓我通過簡單的冒泡排序來完成任務。這種潛移默化的引導，對於初學者來說非常有益。

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這本書的封麵設計頗具匠心，深藍色的背景上，白色的藝術字體“C程序設計實訓教程”顯得既專業又沉穩，仿佛預示著即將開啓一段嚴謹而充實的學習之旅。我作為一名初次接觸C語言的學習者，在翻開這本書的第一頁時，就被它所營造齣的學習氛圍所吸引。書中並沒有上來就羅列枯燥的代碼和復雜的理論，而是從一個生動有趣的故事切入，講述瞭計算機程序是如何一步步誕生的，以及C語言在其中扮演的角色。這種“潤物細無聲”的引入方式，極大地降低瞭我對編程的畏懼感，讓我覺得編程並非高不可攀的神秘學科，而是充滿邏輯與創造力的藝術。

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總的來說，這本書給我的感覺是“厚積薄發”，它並不是一本速成手冊，而是真正意義上的“教程”。它沒有華麗的辭藻，也沒有浮誇的承諾，隻有腳踏實地的講解和循序漸進的練習。通過這本書的學習，我不僅掌握瞭C語言的基礎知識，更重要的是，我培養瞭獨立解決問題的能力和對編程的興趣。當我能夠獨立完成書中的每一個實訓項目，當我能夠將書中的理論知識應用到實際問題中時，那種成就感是難以言喻的。這本書為我打開瞭通往計算機世界的大門，我對此深錶感謝，並且期待未來能夠繼續在這條道路上探索更廣闊的領域。

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書中對基礎概念的講解，可以說是我見過最細緻、最循序漸進的。比如，關於“變量”的介紹，作者並沒有簡單地給齣定義，而是通過生活中的各種例子，比如“儲物櫃”、“標簽”等，來類比變量的存儲和命名，讓我能夠非常直觀地理解變量在內存中的作用。更讓我印象深刻的是，書中對於“數據類型”的區分，也做瞭非常詳盡的闡述，從整型到浮點型，再到字符型，作者不僅解釋瞭它們各自的特點和存儲空間，還通過大量的代碼示例，展示瞭不同數據類型在實際運算中可能齣現的差異和注意事項。尤其是在講解浮點數精度問題時，作者給齣的“銀行傢捨入法”的解釋，讓我這個對數學不甚敏感的人也豁然開朗，為日後避免踩坑打下瞭堅實的基礎。

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