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出版者:四川大学

作者:刘晓东[等]编著

出品人:

页数:179

译者:

出版时间:2006-9

价格:23.00元

装帧:

isbn号码:9787561434468

丛书系列:

图书标签:

• Compiler
• 编译原理
• 编译器构造
• 程序设计语言
• 算法
• 语法分析
• 语义分析
• 代码生成
• 中间代码
• 优化
• 编译技术

深入探索现代计算机科学的基石：一本关于数据结构与高级算法设计的权威指南 图书名称：深入探索现代计算机科学的基石：一本关于数据结构与高级算法设计的权威指南 图书简介 本书并非一本关于编译原理或特定编程语言实现的教程，而是旨在为读者构建一个坚实而全面的计算机科学理论基础，重点聚焦于数据结构的设计、选择、实现以及复杂算法的分析与优化。我们相信，理解这些底层逻辑，是任何软件工程师迈向卓越的必经之路。 第一部分：数据结构的精妙构造 本部分将彻底剖析支撑现代计算系统的核心数据结构。我们不会停留在表面的概念介绍，而是深入探讨每种结构背后的数学原理、时间复杂度和空间效率的权衡。 第1章：基础与抽象数据类型（ADT）的严格定义 我们将从抽象数据类型的概念出发，强调接口与实现的隔离性。详细讨论数组、链表（包括单向、双向和循环链表）的内存布局和指针操作的细致考量。重点分析动态数组（如C++中的`std::vector`或Java中的`ArrayList`）在自动扩容过程中的摊还分析（Amortized Analysis），解释为何看似昂贵的扩容操作在平均意义上仍然保持高效。 第2章：栈、队列与双端队列的顺序管理 栈和队列作为最基础的线性结构，我们将研究它们在不同场景下的应用，例如递归的实现（通过栈模拟）、深度优先搜索（DFS）和广度优先搜索（BFS）的底层机制。更进一步，我们将探讨如何使用链表或数组高效地实现这些结构，并引入双端队列（Deque）及其在滑动窗口最大值等问题中的关键作用。 第3章：树结构的层次化美学 树结构是处理层次化数据的核心工具。本章将从二叉树开始，系统讲解二叉搜索树（BST）的增删改查操作。关键在于深入剖析BST在最坏情况下的性能退化问题，从而引出平衡树的必要性。 我们将详尽介绍AVL树和红黑树（Red-Black Tree）。对于红黑树，我们将不仅仅罗列其五条严格的性质，而是通过大量的图示和案例分析，详细推导旋转操作（左旋与右旋）如何维护树的平衡，以及插入/删除操作后颜色调整的详细步骤。此外，还会涉及B树和B+树，着重强调它们在磁盘I/O优化，特别是数据库索引实现中的核心价值。 第4章：高效查找的艺术——散列表（哈希表） 散列表被誉为提供“接近O(1)”查找效率的数据结构。本章的重点在于理解散列函数的设计原则——如何最大化均匀分布，最小化冲突。我们将详细对比链地址法（Separate Chaining）和开放寻址法（Open Addressing，包括线性探查、二次探查和双重散列），并分析装载因子（Load Factor）对性能的决定性影响。对于开放寻址法，我们将专门讨论其删除操作带来的“墓碑”（Tombstone）问题及其解决方案。 第5章：图论：网络结构与关系建模 图是表示复杂关系的最佳模型。本部分将细致区分邻接矩阵和邻接表的优劣，并探讨在不同稀疏度图上的适用性。我们将聚焦于图的遍历算法——DFS与BFS的精确实现，并分析它们在拓扑排序、连通分量识别中的应用。 第二部分：高级算法的逻辑与分析 本部分将超越基本操作，探讨解决复杂计算问题的核心算法范式，并严格运用计算理论来评估其效率。 第6章：算法分析的严谨性：渐近符号与复杂度理论 本章是理解后续所有高级算法性能的基础。我们将严格定义大O、大Ω和Θ符号，并区分最坏情况、最好情况和平均情况分析。关键在于介绍“主定理”（Master Theorem）在求解递归关系式中的应用，以及如何通过代数展开法和递归树法来推导复杂算法的运行时间。我们将强调空间复杂度分析的重要性，特别是对于那些需要大量额外内存来换取时间效率的算法。 第7章：经典排序算法的深度剖析 虽然基础排序算法（如插入排序、选择排序）易于理解，但本书将重点放在具有优越渐近性能的比较排序算法上。详细分析归并排序（Merge Sort）如何体现“分治法”的精髓，其稳定性及其在外部排序中的潜力。接着，深入探讨快速排序（Quick Sort），重点分析“枢轴元”（Pivot）选择策略（如随机选择或中位数中位数法）对避免最坏情况O(n²)复杂度的关键影响。最后，介绍计数排序、基数排序和桶排序等非比较排序算法，明确它们适用的数据范围限制。 第8章：分治法、贪心法与动态规划 本章是算法设计范式的核心。 分治法：除了归并排序，还将应用它来解决“最大子数组和问题”以及更复杂的“最近点对问题”，展示如何巧妙地处理跨越中点的子问题。 贪心法：讲解其核心思想——每一步做出局部最优选择，并论证其正确性（通过“砍伐论证”或“交换论证”）。实例将包括霍夫曼编码和活动选择问题。 动态规划（DP）：作为处理重叠子问题和最优子结构的强大工具，我们将系统地介绍自底向上（迭代）和自顶向下（记忆化搜索）两种实现方式。深度解析背包问题（0/1和完全背包）、最长公共子序列（LCS）和矩阵链乘法，强调状态转移方程的精确建立。 第9章：图算法的深度应用 在本章中，我们将从图的遍历延伸到寻找最短路径和最小生成树。 最短路径：详细分析贝尔曼-福特算法（Bellman-Ford）如何检测负权环，并将其与Dijkstra算法（及其使用优先队列优化后的效率）进行对比。最后，深入讲解Floyd-Warshall算法，用于解决所有顶点对之间的最短路径问题。 最小生成树（MST）：严格证明Kruskal算法（基于边）和Prim算法（基于顶点）的贪心选择性质，并分析它们在不同图结构下的性能差异。 第10章：高级计算范式与NP问题 本章将拓宽读者的视野，介绍更前沿的算法领域。我们将探讨近似算法、随机化算法（如蒙特卡洛方法），并初步介绍计算复杂性理论的核心概念，如P类问题与NP类问题，理解NP完全性在实际问题求解中的指导意义。 目标读者 本书面向拥有扎实编程基础（如C++、Java或Python）的计算机科学专业本科高年级学生、研究生，以及希望系统化梳理和深化算法与数据结构知识的软件开发专业人士。本书的深度和广度要求读者具备一定的离散数学和微积分基础，以应对严格的复杂度分析。 本书的独特价值 本书的价值在于其严谨的数学证明、对各种数据结构和算法实现细节的深入探讨，以及强调在实际工程中进行性能权衡的能力。我们致力于培养读者构建可证明正确、高性能的计算解决方案的能力，而非仅仅停留在代码实现层面。

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这本书绝对是我的技术生涯中的一道光！我是一名初级软件工程师，一直对编译器内部工作原理充满好奇，但市面上很多资料要么过于理论化，要么过于晦涩难懂，让我望而却步。直到我偶然发现了《编译程序设计算法》，简直是为我量身定制。这本书的讲解方式非常直观，它没有一开始就堆砌复杂的公式和抽象的概念，而是从最基本的词法分析开始，循序渐进地介绍各种算法。例如，在讲解有限自动机（FA）时，书中通过大量的图示和具体例子，让我清晰地理解了NFA到DFA的转换过程，以及如何用正则表达式来描述词法规则。更让我惊喜的是，作者在讲解语法分析时，并没有直接跳到LR分析等高级技术，而是先从最容易理解的递归下降解析器入手，让我能够切实地感受到解析树的构建过程。之后，再引入LL(1)和LR(1)等更强大的分析技术，并详细剖析了它们在实际应用中的优劣。这本书最吸引我的地方在于，它不仅仅是算法的罗列，更注重算法背后的原理和设计思想，让我在学习算法的同时，也能提升自己的问题解决能力和逻辑思维能力。我甚至可以想象，在未来的工作中，当遇到复杂的解析需求时，我能够毫不犹豫地回想起书中的某个算法，并将其灵活运用。

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我是一名刚刚毕业不久的开发者，在校期间接触过一些编译原理的知识，但总觉得不够系统和深入。《编译程序设计算法》这本书，为我填补了这方面的空白。这本书的结构设计非常合理，从最基础的词法分析开始，逐步深入到语法分析、语义分析、中间代码生成、代码优化以及目标代码生成等各个阶段。每个阶段都详细介绍了相关的算法和技术，并且附带了大量的图示和例子，这对于我这样需要直观理解的学习者来说，简直是福音。例如，在讲解递归下降解析时，书中通过一个简单的例子，一步步展示了如何构建解析树，让我对解析的过程有了清晰的认知。在讲到LR分析时，书中对First集和Follow集的计算，以及Action表和Goto表的构建，都进行了详细的步骤说明，让我能够理解这些表是如何产生的。更重要的是，这本书让我明白了编译器设计不仅仅是算法的堆砌，更是一种工程上的权衡和设计。我可以通过这本书，了解不同算法的优劣，以及在实际工程中如何选择合适的算法。

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作为一名在编译领域摸爬滚打多年的资深开发者，我一直认为，深入理解编译器设计的底层逻辑，是提升代码生成效率和优化能力的关键。而《编译程序设计算法》这本书，恰恰提供了这种深度。《编译程序设计算法》的强大之处在于其对编译器设计各个阶段的精炼概括和对核心算法的深刻洞察。书中在讲解中间代码生成时，不仅介绍了三地址码、P-code等常见形式，更详细阐述了它们如何反映程序结构以及如何方便后续的优化。令我印象深刻的是，书中对各种中间代码优化技术，如常量折叠、死代码消除、公共子表达式消除等，都进行了深入浅出的讲解，并且提供了清晰的算法描述和示例。特别是在数据流分析部分，作者通过对定义-使用链、活跃变量分析等概念的细致阐述，让我对代码的运行时行为有了更透彻的理解。这本书的价值在于，它不仅仅是一本教学手册，更像是一本参考指南，我可以在遇到具体的编译优化难题时，翻阅书中相关的章节，快速找到有效的解决方案。这本书的学术严谨性以及其在实践中的指导意义，都让我对其赞不绝口。

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作为一名对计算机系统底层运行机制充满好奇的爱好者，我总是在寻找能够让我深入理解“机器如何理解和执行代码”的书籍。《编译程序设计算法》这本书，无疑满足了我这份渴望。虽然我不是科班出身，但我对编译过程中的各个环节都产生了浓厚的兴趣。这本书以一种非常系统的方式，带领我一步步走进编译器的世界。从最初的词法分析，到语法分析，再到语义分析，每个环节都介绍得非常详细。特别是对不同类型语法分析器（如LL和LR）的比较和分析，让我对它们的优缺点有了清晰的认识。书中还涉及了代码生成和代码优化等高级主题，这些内容让我对如何将高级语言转化为机器可执行的指令有了更深刻的理解。最让我印象深刻的是，书中并没有止步于理论，而是穿插了大量的代码示例和伪代码，让我能够将抽象的算法与具体的实现联系起来。这本书的优点在于，它既有理论的深度，又不失实践的指导性，让我能够理论联系实际，更好地理解编译器的设计与实现。

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我一直认为，编程语言的魅力不仅仅在于其语法糖和高级抽象，更在于其背后那些精妙的算法设计。《编译程序设计算法》这本书，简直是揭示这种魅力的绝佳窗口。我是一名计算机科学专业的学生，在学习了基础的编译原理课程后，总觉得对很多算法的理解不够深入，缺乏一种“知其然，更知其所以然”的感觉。这本书的作者在讲解算法时，非常注重从问题的本质出发，例如在讲到代码优化时，会先分析为什么需要优化，以及不同优化方式所带来的不同效果。书中对自动机理论的讲解，也不是简单地罗列定义，而是通过生动的例子，让我理解了状态转换的逻辑。而对于各种分析器，例如LR分析，书中不仅仅给出了算法步骤，更是深入剖析了移入-归约冲突、归约-归约冲突产生的原因以及解决策略，这让我对语法分析的复杂性有了更直观的认识。这本书的语言风格非常严谨，但又不像某些学术著作那样枯燥，作者善于使用比喻和类比，将抽象的概念形象化，让我能够轻松地理解并记住。

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