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出版者:清华大学出版社

作者:刘保顺

出品人:

页数:246

译者:

出版时间:2006-9

价格:18.80元

装帧:

isbn号码:9787302129196

丛书系列:

图书标签:

• 数据库
• 数据库应用
• SQL
• 数据管理
• 数据分析
• 编程入门
• 计算机基础
• 信息技术
• 实践教程
• 高等教育

好的，这是一本名为《数据结构与算法设计》的图书简介： 《数据结构与算法设计：理论、实践与前沿》 图书简介 在当今信息爆炸的时代，计算机科学的基石——数据结构与算法——已成为衡量一个程序员或系统架构师能力的核心标准。本书《数据结构与算法设计：理论、实践与前沿》，旨在提供一个全面、深入且极具实战指导意义的知识体系，覆盖从经典理论到最新发展趋势的方方面面。我们深知，高效的软件系统建立在对数据存储和处理机制的深刻理解之上。 本书不仅是一本教科书，更是一本面向工程实践的工具手册。它以严谨的数学逻辑为骨架，辅以海量的实际应用案例和详尽的代码实现，确保读者能够真正掌握“如何设计”和“如何优化”。 --- 第一部分：基础构建与核心概念 本部分专注于为读者奠定坚实的基础，确保对数据抽象和效率分析有清晰的认识。 第一章：计算思维与性能度量 本章首先引入了计算思维的本质，强调如何将现实世界的问题转化为计算机可理解的抽象模型。我们将详细阐述算法分析的关键工具——渐进符号（大O、Ω、Θ），并深入探讨时间复杂度和空间复杂度的精确计算方法。内容涵盖了最坏情况、最好情况和平均情况分析的差异，以及摊还分析（Amortized Analysis）在动态结构（如动态数组）中的重要作用。 第二章：线性结构与基础操作 我们将从最基础的结构入手。数组的内部实现、内存连续性带来的优势与限制将被剖析。随后，详细讲解链表（单向、双向、循环链表）的构造与灵活操作，重点对比其在插入和删除操作上的效率优势。栈（Stack）和队列（Queue）作为抽象数据类型（ADT）的典范，其基于数组和链表的实现将进行细致对比，并引入双端队列（Deque）和优先队列（Priority Queue）的概念及其应用场景，例如任务调度和表达式求值。 第三章：递归与分治策略 递归是算法设计中一种优雅且强大的工具。本章系统梳理递归的定义、基线条件和递归步骤。我们将重点讲解分治法（Divide and Conquer）的思想，并通过经典的汉诺塔问题、二分查找（迭代与递归实现对比）来巩固理解。理解递归调用栈的运作机制，对于调试和分析效率至关重要。 --- 第二部分：非线性数据结构的深入探究 本部分聚焦于处理复杂关系和需要快速检索的场景，这是现代软件系统性能优化的关键所在。 第四章：树结构：层级数据的组织 树结构是处理层级关系数据的核心。本章从基础的树的定义、遍历方法（前序、中序、后序、层序）开始。重点深入探讨二叉树的变体，特别是二叉搜索树（BST）的增删改查操作及其$O(n)$的最坏情况。 第五章：平衡搜索树的艺术 为了解决BST在数据有序输入时性能退化的问题，本章详尽介绍了平衡二叉树的设计哲学。我们将详细剖析AVL树的旋转机制（单旋与双旋），以及更为灵活和工程友好的红黑树（Red-Black Tree）的五大性质、插入和删除时的颜色调整与旋转操作。对于内存管理和操作系统内核中平衡树的应用，将提供丰富的实例支撑。 第六章：堆结构与高效排序 堆（Heap）作为一种特殊的树形数据结构，是实现高效优先级的关键。本章阐述了最大堆和最小堆的结构特性，并详细展示了建堆（Heapify）算法。在此基础上，我们引入高效的排序算法——堆排序，并将其与插入排序、冒泡排序等基础排序进行性能对比。 第七章：散列表（Hash Table）的威力 散列表是实现平均$O(1)$查找效率的基石。本章从散列函数的设计原则入手，包括冲突解决策略（链地址法、开放寻址法），以及处理“聚集”（Clustering）问题的技巧。本章还探讨了动态散列表的设计，如如何通过链表/动态数组实现负载因子控制下的自动扩容，以及使用一致性哈希解决分布式系统中的数据迁移问题。 --- 第三部分：图论与高级算法设计 本部分将理论的深度推向极致，探讨用于网络、路径规划和资源分配的强大工具。 第八章：图论基础与表示 图（Graph）是建模复杂关联的终极工具。本章定义了有向图、无向图、加权图的概念，并详细对比了邻接矩阵与邻接表两种主要的存储方式，分析各自的空间和时间复杂度特性。同时，介绍图的深度优先搜索（DFS）和广度优先搜索（BFS）算法及其在连通性检测中的应用。 第九章：最短路径算法 最短路径问题是图算法的核心应用之一。本章将分步讲解： 1. Dijkstra算法：解决单源非负权边最短路径问题，侧重于使用优先队列优化其效率。 2. Bellman-Ford算法：处理含有负权边的图，并能有效检测是否存在负权环。 3. Floyd-Warshall算法：解决所有点对之间的最短路径问题。 第十章：最小生成树与网络流 本章引入了最小生成树（MST）的概念，并详细阐述了Prim算法和Kruskal算法的实现细节与效率对比。随后，我们将进入网络流领域，介绍最大流最小割定理，并深入讲解Ford-Fulkerson方法及其基于增广路径的实现思路。 --- 第四部分：高级算法思想与前沿应用 本部分旨在拓展读者的算法视野，介绍解决NP问题的关键技术和现代计算中的新范式。 第十一章：动态规划的精妙 动态规划（Dynamic Programming, DP）被誉为解决重叠子问题和最优子结构问题的利器。本章首先通过斐波那契数列和背包问题（0/1背包、完全背包）阐明DP的基本思想。随后，重点分析最长公共子序列（LCS）、矩阵链乘法等经典DP问题，并指导读者如何从朴素递归到带备忘录的递归，最终形成自底向上的迭代解法。 第十二章：贪心算法与逼近 与动态规划的全局最优解不同，贪心算法通过每一步局部最优的选择来期望达到全局最优。本章会清晰界定贪心算法适用的范围，并通过霍夫曼编码（Huffman Coding）和区间调度问题来展示其强大的效率优势。此外，本章还简要探讨了在NP难问题中，如何利用贪心策略设计有效的近似算法。 第十三章：高级主题与计算几何初步 本章作为对全书的升华，将触及更专业化的领域。我们将介绍Trie（前缀树）在字符串匹配和自动补全中的应用。同时，简要介绍计算几何中的基础结构（如凸包）以及在离散数学中常见的回溯法（Backtracking）在八皇后问题和数独求解中的应用。 --- 实战与工程价值 全书贯穿了大量的C++和Python代码示例，所有核心算法均提供了清晰、可运行的实现。每个章节后附带精心设计的“工程挑战”模块，引导读者将理论知识应用于实际场景，例如： 1. 内存池的设计与实现（基于链表和数组的管理）。 2. 高性能日志系统的缓冲结构选择（栈/队列/环形缓冲区）。 3. 搜索引擎中的倒排索引构建（基于B树或散列表）。 通过本书的学习，读者将不仅掌握如何“使用”这些数据结构，更能理解其背后的设计权衡、性能瓶颈，并能够根据具体业务场景，设计出最优的、可扩展的、高效的数据组织方案。 这是一本为致力于构建高性能、高可靠软件系统的工程师量身打造的算法与数据结构权威指南。

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这本书的封面设计很有趣，色彩搭配比较柔和，给人一种宁静的学习氛围。书脊上的字体大小适中，即使在书架上也能清晰辨认。拿到手里，纸张的质感很不错，摸起来有点微糙，但不会掉粉，印刷清晰，字迹黑度也刚刚好，长时间阅读眼睛不容易疲劳。翻开扉页，那股淡淡的油墨香混合着纸张的清香，瞬间把人拉回了学生时代，充满期待。目录的排版很清晰，章节标题设计得简洁明了，让人一眼就能对全书的整体结构有一个大致的了解。尤其是那些小标题，一些很有启发性，让人迫不及待地想翻到具体章节一探究竟。我特别喜欢这种精心设计的封面和内页，感觉作者和出版社在细节上都花了很多心思，这往往是优秀书籍的一个重要标志。这让我对即将展开的学习旅程充满信心，期待它能带给我知识的启迪和思维的提升。

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这本书在实际应用案例的引入方面，做得非常出色。它没有仅仅停留在理论知识的灌输，而是通过一系列贴近实际工作场景的案例，将抽象的概念具象化。比如，在讲解数据分析时，书中选取了电商用户行为分析、社交媒体信息挖掘等多个真实世界的应用场景，并展示了如何利用书中所学的数据库知识和技术来解决这些问题。这些案例的引入，不仅让我看到了理论知识的实际价值，也为我提供了一个学习和实践的范本。我尤其喜欢书中对每个案例的分析过程，作者会一步步地剖析问题，提出解决方案，并解释每一步操作的逻辑。这使得我在学习过程中，不仅是学习知识，更是学习如何思考和解决问题，极大地增强了我将所学知识应用到实际工作中的信心。

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这本书在算法设计思想的阐述上，确实有着独到之处。它没有停留在简单的算法介绍，而是着重于引导读者理解“为什么”要这样设计算法。例如，在讲解分治策略时，作者并没有直接给出快排或归并排序的代码，而是先从“分而治之”的思想出发，层层递进，分析了如何将大问题分解成小问题，如何递归地解决小问题，以及如何合并小问题的解。这种循序渐进的引导方式，让我能够真正理解算法背后的逻辑和思想精髓，而不仅仅是死记硬背。书中对贪心算法、动态规划等经典算法的讲解，同样秉承了这一原则。通过一些精心设计的思考题和实例分析，引导读者自行发掘问题的最优解。这种“授人以鱼不如授人以渔”的教学理念，让我受益匪浅，也培养了我独立思考和解决问题的能力。

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我必须说，这本书对数据库原理的讲解，简直是教科书级别的。它从最基础的概念入手，比如什么是数据库，为什么需要数据库，循序渐进地介绍了关系模型、SQL语言、事务管理、并发控制等核心内容。书中的图示非常丰富，而且绘制得非常精美，能够直观地展示数据库的结构和操作过程，比如 ER图的绘制，作者讲解得非常细致，配合实例，很容易就能理解。SQL语言的讲解更是细致入微，从基本的SELECT、INSERT、UPDATE、DELETE语句，到复杂的JOIN、子查询、聚合函数，作者都一一进行了详细的解释，并且提供了大量的练习题，让我能够通过实践来巩固所学。尤其让我印象深刻的是，书中还涉及了一些数据库设计原则和优化技巧，这对于想深入了解数据库应用的人来说，是非常宝贵的知识。

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这本书的内容，尤其是其中关于数据结构的部分，真是让我眼前一亮。它并没有简单地罗列各种数据结构，而是通过非常形象的比喻和生动的例子，将抽象的概念变得触手可及。比如，讲解链表的时候，作者用“一环扣一环的火车车厢”来比喻，瞬间就让那个原本有些枯燥的概念变得立体起来。还有关于树形结构的部分，更是将“家谱”和“文件系统”的类比运用得炉火纯青，让我一下子就理解了节点、父节点、子节点等层级关系。更值得称赞的是，在讲解每个数据结构时，作者都会深入分析其优缺点、适用场景以及在不同操作下的时间复杂度和空间复杂度。这些分析非常透彻，而且例子的选择都非常贴合实际应用，让我在学习理论知识的同时，也能感受到它在解决实际问题中的重要性。这种由表及里、深入浅出的讲解方式，让我这个初学者也能轻松掌握这些核心概念，并且能够灵活运用。

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