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出版者:高等教育出版社

作者:武马群编

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:1900-01-01

价格:15.2

装帧:平装

isbn号码:9787040108835

丛书系列:

图书标签:

• 计算机基础
• 计算机原理
• 计算机组成原理
• 数字电路
• 汇编语言
• 操作系统
• 数据结构
• 算法
• 计算机体系结构
• 计算机科学

好的，这是一本名为《数据结构与算法导论》的图书简介，旨在详细介绍其核心内容，而不涉及《计算机原理》的具体章节或知识点： --- 数据结构与算法导论：从基础到高效能的实践指南 图书名称： 数据结构与算法导论 内容简介： 在信息技术飞速发展的今天，高效地组织和处理数据，以及设计出精妙的解决问题的策略，是每一位软件工程师和计算机科学爱好者的核心竞争力。《数据结构与算法导论》正是为了构建这座坚实的基础而撰写。本书摒弃了过于晦涩的理论推导，聚焦于在实际工程中应用最广泛、效果最显著的数据组织方式与算法思想，力求为读者提供一套清晰、深入且可操作的学习路径。 本书的结构设计遵循“由浅入深、理论与实践并重”的原则，共分为四个主要部分，覆盖了从基础概念建立到高级算法实现的完整体系。 第一部分：数据结构的基础构建与抽象思维 本部分旨在为读者打下坚实的数据结构基础，理解如何将现实世界的问题抽象为计算机可以理解和操作的模型。 1. 数组与链表的深入剖析： 我们不仅会介绍传统的静态数组和动态数组（如C++中的`std::vector`或Java中的`ArrayList`）的内存布局和操作复杂度，更会详细探讨链表家族（单向、双向、循环链表）在内存分配和动态增删操作上的优势与局限。重点会放在如何通过指针操作实现高效的节点插入和删除，以及在特定场景下链表相对于数组的性能权衡。 2. 栈（Stack）与队列（Queue）： 这两种线性结构是处理顺序依赖问题的核心工具。我们将从后进先出（LIFO）和先进先出（FIFO）的抽象概念出发，详细讲解它们如何利用数组或链表实现，并重点介绍它们在函数调用栈管理、表达式求值（如中缀转后缀）以及广度优先搜索（BFS）中的关键作用。 3. 树结构——非线性数据的组织核心： 树是处理层次化数据和实现快速查找的关键。本书将全面介绍树的基本术语，随后深入探讨二叉树的遍历（前序、中序、后序），并重点讲解二叉搜索树（BST）的插入、删除和查找操作的平衡性问题。随后，我们会引入红黑树（Red-Black Tree）和AVL树等自平衡树的概念，阐释它们如何通过旋转操作维持 $O(log n)$ 的查找效率，这对于数据库索引和集合的实现至关重要。 4. 堆（Heap）与优先队列： 堆结构作为一种特殊的完全二叉树，是实现高效优先级调度的基石。我们将详细解析最大堆和最小堆的构建过程（Heapify），以及如何利用堆结构实现高效的 Top-K 问题求解，并为后续的堆排序打下基础。 第二部分：核心算法思想与效率分析 理解了如何组织数据后，本部分将聚焦于如何高效地操作这些数据，并引入衡量算法优劣的数学工具。 1. 算法复杂度分析（Asymptotic Analysis）： 本章是理解算法性能的理论核心。我们将系统地介绍大 $O$ 符号、大 $Omega$ 符号和大 $Theta$ 符号，并详细区分时间复杂度和空间复杂度。通过大量的实例，读者将学会如何准确地分析循环结构、递归调用以及嵌套操作的时间消耗，从而培养“复杂度感知”的能力。 2. 排序算法的全面梳理： 排序是算法学习的“试金石”。我们将不遗余漏地介绍经典的排序方法，包括基础的冒泡排序、插入排序、选择排序，以及效率更高的快速排序（Quick Sort）和归并排序（Merge Sort）。特别地，我们会对快速排序中的枢轴选择策略和归并排序的稳定性进行深入探讨，并展示如何利用分治策略优化计算。 3. 递归与分治法： 递归是解决复杂问题的优雅工具。本书将通过阶乘计算、汉诺塔问题等经典案例，帮助读者掌握递归的思维模式。随后，我们将把这种思想扩展到分治策略，分析它在如最大子数组和等问题上的应用。 第三部分：高级数据结构与图论基础 随着数据规模的增长，对更复杂结构的需求也日益增加。本部分将引入处理复杂关系和网络问题的工具。 1. 哈希表（Hash Table）的机制与冲突解决： 哈希表是实现平均 $O(1)$ 查找效率的关键。我们将详细解析散列函数的设计原则、装填因子（Load Factor）的影响，并重点对比链式法（Separate Chaining）和开放寻址法（Open Addressing，如线性探测、二次探测）在实际应用中的性能差异和各自的优缺点。 2. 图论基础： 图结构是表示网络、路线和依赖关系的最自然方式。本书将定义图的基本术语（顶点、边、权重、有向/无向），并详细讲解图的两种核心遍历算法：深度优先搜索（DFS）和广度优先搜索（BFS）。我们将展示这些遍历如何应用于连通性检测、拓扑排序等实际问题。 3. 最短路径算法： 图中的寻路问题是算法研究的经典领域。我们将循序渐进地介绍 Dijkstra 算法用于处理非负权重的单源最短路径问题，并对 Bellman-Ford 算法在处理负权边时的能力和局限性进行深入分析。 第四部分：算法范式与优化策略 最后一部分将引导读者从具体的实现跳跃到更宏观的算法设计范式，以应对更具挑战性的优化问题。 1. 贪心算法（Greedy Algorithms）： 我们将介绍贪心选择的原则，并通过活动安排问题、霍夫曼编码等经典案例，展示如何在每一步做出局部最优选择，以期达到全局最优解的场景。 2. 动态规划（Dynamic Programming, DP）： 动态规划是解决重叠子问题和最优子结构问题的强大工具。本书将系统地讲解 DP 的核心思想——“备忘录”或“表格填充法”，并详细剖析背包问题（0/1 背包、完全背包）、最长公共子序列等 DP 经典模型，帮助读者掌握如何将复杂问题拆解为可管理的子问题。 3. 摊还分析（Amortized Analysis）： 针对某些数据结构（如动态数组的扩容、斐波那契堆等）操作成本在单次操作中可能很高，但在连续操作序列中平均成本很低的情况，本书将引入摊还分析这一高级分析工具，帮助读者更精确地评估这类操作的长期性能。 目标读者： 本书适合所有希望系统学习数据结构与算法的计算机专业学生、软件开发工程师、算法竞赛爱好者以及任何需要设计高性能软件系统的技术人员。通过学习本书，读者不仅能掌握构建高效软件的蓝图，更能培养出严谨的计算思维和解决复杂工程问题的能力。 ---

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这本书的编排逻辑简直是为自学者量身打造的，我必须承认，我不是科班出身，很多术语对我来说都是天书。但是，这本书的作者似乎深谙“笨办法”的有效性。他似乎认为，任何高深的理论都必须建立在最朴素的实践之上。我特别欣赏它在讲解二进制和补码运算时的那种耐心。他不是简单地告诉你“就是这么算的”，而是通过大量的实例推导，让你亲手“走”一遍从十进制到二进制的转换过程，再到负数是如何用补码巧妙表示的。那几章关于总线结构和I/O控制的描述，简直就是一幅清晰的交通规划图，详细标注了数据流动的方向和优先级仲裁的规则。每一次我想放弃的时候，翻到后面的习题和案例分析，那些现实中系统崩溃或性能瓶颈的例子，都会把我拉回来，让我明白这些理论知识绝不是纸上谈兵。这本书的厚度确实让人有点却步，但一旦沉下心来，你会发现每一页都承载着经过时间检验的真知灼见，它更像是一部工具书，需要反复查阅和咀嚼。

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坦白说，我抱着一种挑战自我的心态去读这本书的，毕竟市面上关于计算机的读物太多，但真正能把底层逻辑讲透彻的少之又少。这本书最吸引我的一点是它对“抽象”和“实例化”的把握达到了一个很高的水准。它能让你在理解了寄存器、堆栈这些微观概念之后，立刻就能看到它们是如何被抽象成高级语言中的变量和函数调用的。我尤其关注了指令集架构（ISA）的那一章，作者没有固步自封于某一个特定的CPU设计，而是对比了精简指令集（RISC）和复杂指令集（CISC）的设计哲学差异，这种对比性的阐述，极大地拓宽了我的视野，让我明白了为什么不同的计算设备会有不同的性能取向。这本书的文字风格偏向于冷静和客观，几乎没有多余的情感渲染，完全是纯粹的知识传递，这非常适合需要精确理解每一个技术细节的工程师或者研究人员。它更像是一份严谨的工程蓝图，而不是一本轻松的科普读物，读完之后，你会对计算的本质产生一种近乎宗教般的敬畏感。

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我尝试着从一个硬件爱好者的角度来评价这本书，因为我更关心芯片内部的物理实现。这本书在这方面的深度令人惊喜。它不仅仅停留在逻辑层面，而是深入到了晶体管开关如何构建逻辑门，以及这些逻辑门如何组合成加法器、乘法器等算术逻辑单元（ALU）的细节。我特别喜欢其中关于流水线技术和缓存层次结构的讲解，作者清晰地阐述了为什么需要多级缓存，以及缓存命中率对整体性能的影响有多么巨大，甚至用到了概率统计的方法来量化这种影响。这种从微观到宏观的切换非常流畅。当我读到指令的编码和寻址方式时，我仿佛真的能看到数据是如何在寄存器和内存地址之间快速穿梭的。这本书的语言风格简洁有力，每一个句子都充满了信息量，没有一句废话，这对于追求效率的读者来说是极大的福音。它提供了一张从硅片到软件运行的完整路线图，让我彻底理解了“软硬件结合”的真正含义。

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这本书的结构组织简直是教科书级别的典范，逻辑上的严密性无懈可击。我发现它最巧妙的地方在于，它没有试图一次性灌输所有知识，而是采用了“螺旋上升”的教学法。比如，在初次介绍操作系统如何管理进程时，只是给出了一个高层概念；但当我们深入到存储管理和虚拟机的章节时，作者又会回过头来，用更复杂的调度算法和中断处理机制，来充实和深化最初建立起来的那个“进程”模型。这种前后呼应的设计，让知识点之间形成了牢固的联系网，而不是孤立的知识点散落。关于计算机安全的入门探讨，也做得非常到位，它没有止步于简单的加密算法，而是追溯到了硬件层面的缓冲区溢出是如何产生的，这使得安全问题不再是应用层面的补丁，而是深入到了底层指令的缺陷。这本书的插图和图表是其一大亮点，它们不是简单的装饰，而是复杂数据流和状态转换的视觉指南，很多我通过文字难以想象的并发和并行操作，在图示的帮助下瞬间变得清晰明了。

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这本书，拿到手沉甸甸的，光是封面设计就透着一股子老派的严谨劲儿，那种教科书特有的字体和布局，让我一下子回到了大学课堂。我本来对那些晦涩难懂的电子元器件和逻辑门电路图有点畏惧，但翻开第一页，作者的叙述方式却出乎意料地平易近人。他没有一上来就抛出复杂的公式，而是像一位经验丰富的老教师，先从宏观的角度勾勒出整个计算机系统的“骨架”。比如，讲到CPU的工作原理时，他会用非常生动的比喻，把指令的取指、译码、执行过程，比作一个工厂里的流水线工人，每一步都有明确的职责和衔接点。读到内存管理那部分，我尤其印象深刻，作者详细解释了虚拟内存是如何让有限的物理内存变得“无限大”的，那种精妙的设计感让人忍不住拍案叫绝。这本书的价值不仅仅在于知识的堆砌，更在于它提供了一种清晰的、层层递进的思考框架。即便是对计算机科学背景不深的读者，只要愿意投入时间去理解那些基础概念，也能逐渐搭建起坚实的理论基础。我感觉自己不再只是一个电脑的使用者，而是开始窥探到这个数字世界背后运作的真正奥秘。

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