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C++程序设计与数据结构基础教程 作者： 李明 著 出版社： 计算机科学出版社 出版时间： 2023年10月 ISBN： 978-7-302-58901-2 定价： 98.00元 --- 内容简介 本书旨在为初学者和有一定基础的读者提供一套全面、深入且实践性强的C++程序设计语言学习指南，并系统地介绍数据结构与算法的核心概念。不同于侧重特定应用领域的编程教材，本书将理论讲解与工程实践紧密结合，力求帮助读者建立扎实的编程思维和解决复杂问题的能力。 全书共分为三个主要部分：C++语言基础、面向对象程序设计（OOP）与高级主题，以及数据结构与算法。 第一部分：C++语言基础（第1章至第6章） 本部分聚焦于C++语言的基本语法、数据类型和控制结构，为后续深入学习打下坚实的根基。 第1章：C++概述与开发环境配置 详细介绍了C++的历史、特性（如面向对象、泛型编程）及其在现代软件开发中的地位。重点指导读者完成主流集成开发环境（如Visual Studio、CLion或VS Code配合GCC/Clang）的安装与配置，并演示第一个“Hello, World!”程序的编译与运行流程，强调编译与链接过程的关键概念。 第2章：基本数据类型与运算符 深入剖析C++中的内置类型，包括整型（`int`, `short`, `long`, `char`）、浮点型（`float`, `double`）及其存储细节和精度问题。全面讲解算术、关系、逻辑、位操作符，并详细阐述运算符的优先级与结合性，通过大量示例说明类型转换（隐式与显式）的规则与陷阱。 第3章：程序控制结构 系统介绍C++的三大控制结构：顺序结构、选择结构（`if-else`, `switch`）和循环结构（`for`, `while`, `do-while`）。重点讨论循环的嵌套、循环终止条件（`break`, `continue`）的使用，并引入了迭代器和基于范围的`for`循环，以适应现代C++的编码风格。 第4章：函数与模块化编程 讲解函数的定义、声明、调用，以及参数传递机制（值传递与引用传递）。深入探讨函数的重载（Overloading）、默认参数，以及递归函数的原理与实现。此外，本书强调头文件（`.h`）和源文件（`.cpp`）的组织方式，培养模块化编程的良好习惯。 第5章：数组与字符串基础 介绍一维和多维数组的声明、初始化和访问。重点讲解C风格字符串（字符数组与空字符``）的处理方式，并初步引入标准库中的`std::string`类，对比两者在内存管理和功能上的差异。 第6章：指针与内存基础 指针是C++学习的核心难点。本章从内存地址的角度深入解释指针的含义、声明与解引用操作。详细讲解了数组名与指针的关系、指针算术运算，以及函数指针的概念，为后续的动态内存管理做铺垫。 第二部分：面向对象与高级特性（第7章至第12章） 本部分将学习的重点转向C++的面向对象编程范式，这是C++区别于过程化语言的关键所在。 第7章：结构体、类与对象 从结构体（`struct`）过渡到类（`class`）。详细解释封装（Encapsulation）的实现，包括访问限定符（`public`, `private`, `protected`）的作用。讲解对象的创建、访问成员，以及构造函数（默认、带参数）和析构函数的生命周期管理。 第8章：内存管理与动态数据结构 聚焦于堆（Heap）内存的管理。深入讲解使用`new`和`delete`操作符进行动态内存分配与释放，并详细分析内存泄漏（Memory Leak）和悬空指针（Dangling Pointer）的成因及规避方法。 第9章：继承与多态 系统阐述面向对象三大特性中的继承。讲解基类与派生类的关系，构造函数和析构函数的调用顺序。核心内容在于多态性（Polymorphism），包括静态绑定（重载）和动态绑定（虚函数 `virtual`），以及纯虚函数与抽象基类的概念。 第10章：运算符重载与友元 介绍如何为自定义类型重载标准运算符（如`+`, `=`, `[]`, `<<`等），以增强代码的可读性。同时讨论友元函数和友元类，解释其在特定场景下突破封装性的必要性与风险。 第11章：模板与泛型编程 讲解函数模板和类模板的定义与使用，这是C++实现泛型编程的基础。通过模板，读者可以编写与数据类型无关的代码，极大地提高代码的复用性。 第12章：C++标准模板库（STL）概览 作为现代C++编程的基石，本章对STL进行概览性介绍。重点涵盖容器（如`vector`, `list`, `map`的基本用法）、算法（如排序、查找）以及迭代器的概念，展示如何利用STL高效地处理数据。 第三部分：数据结构与算法（第13章至第18章） 本部分将理论知识应用于实际的数据组织与操作，重点介绍几种重要的数据结构及其基础算法。 第13章：算法基础与时间复杂度分析 引入算法效率分析的概念，使用大O表示法（$O()$）来衡量算法的渐进时间复杂度和空间复杂度。对比线性、对数、平方和指数复杂度算法的性能差异。 第14章：线性表（数组与链表） 详细讲解线性表的顺序存储（基于数组）和链式存储（单链表、双向链表）的实现。对比两种存储方式在插入、删除和访问操作上的性能特点。 第15章：栈与队列 介绍栈（LIFO）和队列（FIFO）的抽象数据类型（ADT）。重点讲解其在函数调用、表达式求值（栈的应用）以及任务调度（队列的应用）中的经典场景。实现基于数组和链表的栈与队列。 第16章：树结构基础 系统介绍树的术语（根、节点、度、深度）。重点实现二叉树（Binary Tree）及其遍历方法（前序、中序、后序）。随后深入讲解二叉搜索树（BST）的构造、查找与平衡概念的引入。 第17章：排序算法 深入剖析经典的内部排序算法，包括冒泡排序、选择排序、插入排序（$O(n^2)$），以及高效的快速排序（Quick Sort）和归并排序（Merge Sort）（$O(nlog n)$）的原理与C++实现。 第18章：图论基础 介绍图（Graph）的基本概念，包括有向图与无向图、权值等。讲解图的两种主要存储方式：邻接矩阵和邻接表。初步介绍图的遍历算法——深度优先搜索（DFS）和广度优先搜索（BFS）。 --- 目标读者 计算机科学、软件工程、电子信息工程等相关专业本科生。 希望从其他语言转向C++并系统学习面向对象设计的新手程序员。 希望巩固数据结构与算法基础，为后续系统编程或面试做准备的开发者。 本书特色 1. 与时俱进的C++标准： 本书的代码示例主要遵循C++17/20标准，鼓励读者使用现代化的语言特性（如智能指针、Lambda表达式、范围for等）。 2. 强调实践与调试： 每章末尾均配有“上机实践”环节，提供需要自行实现的编程任务，并附带了详细的调试技巧指导。 3. 数据结构驱动： 理论学习严格遵循“先定义ADT，再实现数据结构”的顺序，确保读者理解抽象概念与具体实现之间的桥梁。 4. 注重底层理解： 尤其在指针、内存管理和模板部分，作者力求深入浅出地揭示C++如何在底层与操作系统和硬件交互。