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出版者:

作者:林德杰

出品人:

页数:266

译者:

出版时间:2009-6

价格:32.00元

装帧:

isbn号码:9787111262305

丛书系列:

图书标签:

• 自动化
• 过程控制
• 仪表
• 控制系统
• 自动化
• 工业自动化
• 传感器
• 执行器
• PLC
• DCS
• PID控制

现代数据结构与算法：深入剖析与实践应用 本书聚焦于计算机科学领域中最核心、最基础的知识体系——数据结构与算法。 本书旨在为读者构建一个全面、深入且注重实战的知识框架，帮助读者理解数据如何在计算机内存中组织和存储，以及解决复杂计算问题的高效方法和思维模式。不同于侧重于特定工程领域的专业书籍，本书将纯粹的理论基础与广泛的通用性算法设计理念相结合，为软件工程师、计算机科学专业学生以及对底层计算原理感兴趣的专业人士提供一份扎实的参考指南。 本书的结构设计遵循了从抽象概念到具体实现，再到复杂应用递进的逻辑。我们首先从基础数据结构的严谨定义出发，深入剖析了线性结构（如数组、链表、栈和队列）的内部机制、内存布局及时间复杂度分析。对于数组，我们不仅讨论其静态分配的特点，更会详细探讨动态数组在内存管理和效率折衷上的微妙平衡。 随后，内容将聚焦于非线性数据结构，特别是树和图。在树结构部分，本书将详尽阐述二叉树、二叉搜索树（BST）的增删改查操作，并重点剖析平衡树的实现原理，例如AVL树和红黑树。我们将运用严格的数学证明来阐述为何这些自平衡机制能够保证对数时间复杂度的性能。对于图结构，我们将覆盖图的表示法（邻接矩阵与邻接表）、遍历算法（深度优先搜索DFS与广度优先搜索BFS），并深入研究最短路径算法，如Dijkstra算法和Floyd-Warshall算法，讨论它们在不同场景下的适用性与性能瓶颈。 算法部分是本书的另一核心支柱。我们从基础排序和搜索算法开始，回顾了冒泡排序、插入排序等简单算法，并将其作为引子，引入更高效的比较排序，如快速排序（QuickSort）和归并排序（MergeSort）。针对快速排序的枢轴选择策略和其最坏情况分析，本书提供了详细的概率分析，并探讨了如何通过随机化手段来规避性能陷阱。 本书的深度体现在对高级算法设计范式的系统性讲解。动态规划（Dynamic Programming, DP） 将被视为一种强大的优化技术，通过“最优子结构”和“重叠子问题”的识别，我们将分析经典的背包问题、最长公共子序列（LCS）等，并详细演示如何构建状态转移方程和实现自底向上（Bottom-Up）的迭代求解。 紧接着，我们将探讨贪心算法（Greedy Algorithms） 的应用场景，强调贪心选择性质的判断标准，并辅以活动选择问题、霍夫曼编码（Huffman Coding）等实例。对于那些无法被高效转化为DP或贪心策略的问题，本书将引入分治法（Divide and Conquer） 的思想，例如在计算几何中应用的分治策略。 此外，本书对图算法的覆盖是其亮点之一。除了最短路径外，还将详细分析最小生成树（MST）算法，如Prim算法和Kruskal算法，并比较它们在稀疏图和稠密图上的性能差异。我们还将介绍拓扑排序、关键路径分析，以及处理网络流问题的基础概念（如最大流最小割定理的直观理解）。 在搜索与回溯方面，本书将分析深度优先搜索在约束满足问题（CSP）中的应用，例如八皇后问题和数独求解。通过明确界定回溯的剪枝条件，使读者能够有效地优化搜索空间。 本书的另一显著特点是强调算法的实现细节与效率分析。 每一项主要算法的讲解都包含伪代码、用通用语言实现的参考代码片段，以及对其空间复杂度和时间复杂度的严格数学分析。我们不局限于“大O”表示法，而是会深入讨论常数因子和实际运行环境对性能的影响。对于涉及到I/O操作的结构（如磁盘存储的B树和B+树），本书也会提供面向非易失性存储的结构设计考量，但这部分内容将侧重于其索引和检索机制，而非底层操作系统或数据库引擎的细节。 本书的覆盖范围完全不涉及以下领域： 过程控制理论、自动控制系统的组成与原理、传感器与执行器的选型、PID控制器、反馈回路设计、系统动态响应分析、分布式控制系统（DCS）、可编程逻辑控制器（PLC）的编程与应用、SCADA系统架构、工业总线协议（如Profibus, Modbus）的详细规范，以及任何关于特定物理过程（如温度、压力、流量）的测量、建模和调节方法。 总结而言， 本书致力于成为一本关于“计算的艺术与科学”的经典教材，它探讨的是如何以最优雅、最高效的方式组织信息和处理逻辑，其知识体系服务于所有需要复杂计算解决方案的领域，而不局限于任何特定的工程控制应用场景。 读者将习得分析和设计高效算法的通用技能，为他们应对未来在任何计算前沿领域所遇到的挑战打下坚实的基础。

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这本书的语言风格我个人非常欣赏，它成功地在严谨的学术性与平易近人的解释之间找到了一个完美的平衡点。它没有那种令人望而生畏的纯粹的数学推导堆砌，也没有过于口语化而导致概念模糊不清的问题。作者在阐述复杂的控制算法时，会先用一种非常直观的“心智模型”来搭建框架，比如用“水箱水位调节”来比喻闭环系统的自适应能力，这种形象化的描述能迅速激活读者的空间想象力。即便涉及到拉普拉斯变换或传递函数的深入分析，作者也会在推导前给出清晰的数学意义解释，而非直接裸奔公式。这种由表及里、由易到难的讲解方式，使得即便是对于控制理论背景较弱的读者，也能逐步建立起坚实的理论基础，而不是单纯地记住一套操作流程。总而言之，这是一部既能用于系统学习，又能随时翻阅解决实际问题的工具书。

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这本书的排版和装帧实在是让人眼前一亮，那种沉稳的深蓝色封面，配上烫金的字体，拿在手里就有一种专业感。我是在专业图书馆里偶然发现它的，当时只是想找一本关于自动化理论的入门书籍，没想到这本厚厚的家伙竟然意外地提供了远超我预期的深度和广度。书本的纸张质感非常好，印刷清晰，即使是复杂的原理图和数据表格，看起来也一点不费力。我特别欣赏作者在引入新概念时所采用的循序渐进的方式，比如在讲解传感器信号采集的章节，他没有直接跳到复杂的数学模型，而是先从最基础的电学原理和物理现象入手，用生活化的例子来类比，这对于我们这些非科班出身的读者来说，简直是福音。翻阅的过程中，我能感受到编辑团队在校对和审校上的用心，几乎找不到任何印刷错误或者术语混淆的地方，这在专业技术书籍中是相当难得的。这本书的目录结构设计得非常合理，从基础知识到高级应用，层层递进，让人清楚地知道自己目前学习的进度和接下来的方向，极大地提高了阅读的效率和学习的连贯性。

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从排版细节来看，作者和出版社对提高读者的“可读性”下了大功夫，这是我读过众多技术书籍中最令人印象深刻的一点。我特别喜欢它在关键定义和公式旁边的注释区域的处理方式。它不是那种突兀的脚注，而是设计成了一种“知识卡片”的形式，用略微不同的字体或背景色突出显示，简明扼要地解释了相关背景或限制条件。此外，对于那些容易混淆的术语，比如“反馈”和“前馈”控制在不同语境下的细微差别，书中都会用对比表格进行清晰的区分，这大大减少了因理解偏差而产生的困惑。阅读时，我很少需要频繁地翻回目录或查阅前面的章节来确认某个概念的准确含义，这极大地保证了阅读的流畅性。这种对细节的极致关注，体现了编者对读者学习体验的尊重。

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说实话，我对技术书籍的阅读习惯一直比较跳跃，往往只关注自己最感兴趣或最需要解决的特定章节。然而，这本书的叙事逻辑和章节间的过渡处理得非常巧妙，让人忍不住想一口气读下去。我尤其赞叹作者在理论与实践结合上的把握。他不仅仅是罗列公式和标准，而是会穿插大量的实际工业案例分析。比如在讲述PID控制器的参数整定时，书中详细描述了某大型化工企业的实际应用场景，包括如何处理非线性环节和时间延迟，这些细节让抽象的控制算法立刻变得生动具体起来。这不像某些教科书，把理论和实际操作割裂开来，读完后依然不知道该如何上手。这本书仿佛是一位经验丰富的老工程师在耳边亲自指导，他会告诉你“在实际调试中，如果你遇到A情况，请优先检查B和C”，这种“过来人”的经验总结，价值千金。这种实践导向的编写风格，使得这本书不仅适合课堂学习，更是一本极佳的工程参考手册。

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我发现这本书在内容更新和前沿技术捕捉方面做得相当出色。虽然它是一本扎根于经典理论的著作，但它并没有故步自封，而是积极地融入了现代工业控制的最新发展趋势。比如，在讨论分布式控制系统（DCS）时，书中没有停留在传统的硬件架构描述，而是深入探讨了基于工业以太网的通讯协议优化、网络安全在控制系统中的重要性，甚至还触及了云计算和边缘计算在过程优化中的初步应用场景。这对于我们这些希望紧跟时代步伐的工程师来说，无疑是定心丸。很多其他同类书籍，要么内容过于陈旧，要么对新技术的介绍只是浅尝辄止，无法提供足够的理论支撑。但这本书的作者显然投入了大量精力去研究最新的行业标准和研究论文，使得书中的内容既有历史的厚重感，又不失面向未来的洞察力，让人读起来感到内容是鲜活且富有生命力的。

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