Data Structures With C++

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出版者:Prentice Hall
作者:William Ford
出品人:
页数:0
译者:
出版时间:1996-01-01
价格:USD 75.00
装帧:Hardcover
isbn号码:9780024209719
丛书系列:
图书标签:
  • c++
  • 数据结构
  • C++
  • 算法
  • 编程
  • 计算机科学
  • 数据存储
  • 代码
  • 学习
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具体描述

《算法设计与应用:面向实践的C++实现》 —— 深入理解核心数据结构与高效算法的现代指南 书籍简介: 在当今信息爆炸的时代,数据处理和问题求解的效率已成为衡量软件性能的关键指标。《算法设计与应用:面向实践的C++实现》旨在为读者提供一套系统、深入且高度实用的算法与数据结构学习路线图。本书不满足于理论的浅尝辄止,而是聚焦于如何利用现代C++的强大特性,将复杂的算法概念转化为高效、健壮且易于维护的实际代码。 本书的定位是连接理论基础与工程实践的桥梁。我们假设读者已经具备扎实的C++编程基础,并希望将编程能力提升到算法设计和系统性能优化的层面。本书将带领读者穿越经典算法的知识海洋,着重探讨其背后的数学原理、时间与空间复杂度分析,并详尽剖析每种结构和算法在不同应用场景下的优劣权衡。 第一部分:基础构建与效率分析(The Foundations) 本部分奠定了整个学习的基础,确保读者对算法的“度量”有清晰的认识。 1. 算法效率的量化: 我们将从最基础的计算模型和抽象开始,深入讲解大O表示法、Ω表示法和Θ表示法,并不仅仅停留在教科书式的定义上。我们会用C++的性能剖析工具(如Google Benchmark)来展示常数因子和高阶项在实际运行中的影响。重点探讨递归的分析方法,包括主定理(Master Theorem)的实际应用。 2. C++标准库容器的深度剖析: 在动手实现复杂结构之前,我们必须充分理解标准库提供的工具箱。本章对`std::vector`、`std::deque`、`std::list`的底层实现机制进行逆向工程,解释内存分配策略(如内存碎片化问题)。特别关注关联容器(`std::map`, `std::set`, `std::unordered_map`),剖析它们基于红黑树(Red-Black Tree)和哈希表(Hash Table)的性能保证,并探讨如何自定义哈希函数以应对特定数据集。 3. 泛型编程与模板: 算法设计往往需要高度的通用性。我们将探讨C++模板元编程(Template Metaprogramming)在构建高性能、零开销抽象中的作用,展示如何利用模板实现与具体类型无关的通用算法框架。 第二部分:核心线性与非线性结构(The Core Structures) 本部分将系统性地构建和实现计算机科学中最基本的组织数据的模式。 4. 链表、栈与队列的精细实现: 超越简单的节点连接,本章深入实现双向链表和循环链表。重点讨论智能指针(Smart Pointers)在管理链式结构中的内存安全问题(如`std::shared_ptr`在循环引用中的陷阱)。栈和队列的实现将结合面向对象设计原则,提供可扩展的接口。 5. 树结构的全景图: 树是组织层次化数据的核心。我们将详尽介绍: 二叉搜索树(BST): 实现平衡操作的必要性。 AVL 树与红黑树: 详细推导旋转和着色规则,并用C++实现一个可动态调整高度的自平衡BST。 B 树与B+ 树: 重点分析它们在外部存储(磁盘I/O)优化中的应用,尤其对数据库索引设计的意义。 堆(Heaps): 实现二项堆(Binomial Heap)和斐波那契堆(Fibonacci Heap),对比它们在合并与删除操作上的渐进时间复杂度差异。 6. 图论基础与遍历: 图结构是建模现实世界关系的关键。本章详细解析邻接矩阵与邻接表的内存占用与查询效率的权衡。深入实现广度优先搜索(BFS)和深度优先搜索(DFS),并讨论其在迷宫求解、拓扑排序等实际问题中的应用。 第三部分:高级算法设计范式(Advanced Paradigms) 本部分聚焦于解决复杂问题的通用策略和技术。 7. 排序算法的性能竞赛: 除了标准的快速排序、归并排序和堆排序,本书将对比计数排序、桶排序和基数排序等线性时间排序算法的适用条件。特别关注内省排序(Introsort)——现代C++标准库中`std::sort`可能采用的混合策略——的实现细节。 8. 贪心算法与动态规划: 贪心策略: 探讨如何识别问题是否具备贪心选择性质(例如霍夫曼编码)。 动态规划(DP): 阐述最优子结构和重叠子问题。通过背包问题、最长公共子序列等经典案例,详细展示自底向上(迭代)和自顶向下(记忆化搜索)两种实现方式的性能差异和代码风格选择。 9. 图算法的深度挖掘: 我们将实现并分析处理加权图的关键算法: 最短路径: Dijkstra算法(使用优先队列优化)和Bellman-Ford算法(处理负权边)。 最小生成树(MST): Prim算法和Kruskal算法的对比分析,关注它们在稀疏图和稠密图上的效率表现。 网络流: 介绍Ford-Fulkerson方法及其基于增广路径的实现。 第四部分:现代计算与性能优化(Modern Computation) 本部分将算法知识与现代计算环境和性能优化相结合。 10. 查找结构的高级形式: 超越基础哈希表,我们将探讨如何处理冲突解决的最佳实践。深入研究布隆过滤器(Bloom Filters)在空间受限下的概率性查找应用,以及跳跃表(Skip Lists)作为有序集合的替代方案。 11. 近似算法与NP问题导论: 面对不可解(或计算成本过高)的问题,我们需要策略。本章介绍近似算法的概念,如旅行商问题(TSP)的启发式解法,以及回溯法和分支限界法在约束满足问题中的应用。 12. 并行化与内存模型(C++11/17/20特性): 在多核时代,算法的性能往往受限于并行性。本章将介绍如何使用C++的``库和``库来设计和实现并行化的搜索或数据结构操作,并讨论内存屏障(Memory Barriers)对算法正确性的影响。 --- 本书特色: 实践导向的代码: 所有算法均使用现代C++特性(如C++17/20)实现,注重代码的可读性、模块化和性能优化。 复杂度可视化: 辅以大量图表和性能测试数据,直观展示不同算法在不同规模数据集下的行为差异。 工程视角: 探讨算法在实际工程(如编译器、操作系统、数据库索引)中的部署挑战和优化技巧。 《算法设计与应用:面向实践的C++实现》是献给渴望成为高级软件工程师的开发人员的必备参考书,它将为您提供一套解决任何计算难题的坚实工具箱。

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读后感

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用户评价

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《Data Structures With C++》这本书绝对是瑕不掩瑜的精品,它为我打开了一扇通往高效编程世界的大门。我之所以这么说,是因为这本书在内容深度和广度上都做得相当出色,而且最重要的是,它能够真正地将抽象的概念转化为读者能够掌握的实际技能。我特别欣赏作者在处理一些看似枯燥的技术细节时所表现出的创造力。比如,在讲解二叉搜索树的删除操作时,作者不仅仅是给出了代码,而是详细地分析了不同情况下的节点删除策略,并用图示展示了删除操作后树的形态变化,这使得原本复杂的操作变得清晰可见。这本书的 C++ 代码示例是其最强大的武器之一。作者充分利用了 C++ 的面向对象特性,将各种数据结构封装成了类,并且提供了丰富的成员函数来操作这些数据结构。这些代码不仅功能齐全,而且结构清晰,易于阅读和理解。我甚至发现,在学习书中代码的过程中,我也在不知不觉中学习到了很多 C++ 的高级用法和设计模式。书中的算法分析部分也给我留下了深刻的印象。作者在介绍每一种算法时,都会从时间复杂度和空间复杂度两个维度进行详细的分析,并且会对比不同算法之间的优劣,这让我能够更理性地选择适合特定场景的算法。此外,这本书还包含了一些非常实用的数据结构应用案例,例如如何使用哈希表来构建字典、如何用堆来实现优先队列、以及如何用图算法解决最短路径问题等。这些案例让学习过程充满了乐趣,也让我看到了理论知识在实际应用中的强大价值。

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《Data Structures With C++》这本书的价值,在于它不仅教授了“如何做”,更让我理解了“为什么这么做”。作者的讲解风格非常有条理,而且极其注重逻辑的严谨性。在介绍每一种数据结构时,他都会先从其核心思想、基本操作和时间复杂度入手,然后再深入到 C++ 的具体实现。例如,在讲解二叉搜索树时,作者先阐述了其“左子节点小于父节点,右子节点大于父节点”的核心规则,然后列出了插入、删除、查找等基本操作,并详细分析了这些操作在最佳、最坏和平均情况下的时间复杂度。书中的 C++ 代码质量非常高,作者在编写代码时,非常注重代码的封装性和模块化,将每一种数据结构都实现为一个独立的类,并提供了清晰的公共接口。这不仅让代码易于复用,也让我学会了如何更好地组织和设计 C++ 程序。我尤其欣赏作者在讲解算法分析时的方法。他不仅仅是给出一个 O(n) 或 O(log n) 的结论,而是会详细地展示计算过程,甚至会用数学归纳法来证明某些算法的正确性。这种严谨的分析方式,让我对算法的效率有了更深刻的认识。此外,这本书还包含了一些非常具有挑战性的实际问题,作者通过这些问题来展示各种数据结构和算法的应用,例如如何使用堆来解决任务调度问题,如何使用图算法来查找社交网络中的最短路径等。这些案例不仅让我看到了理论知识的实际价值,也激发了我进一步探索和学习的动力。

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我不得不说,《Data Structures With C++》是一本能够真正激发学习热情的书。作者的文笔流畅,而且充满了热情,让我在阅读的过程中,感受不到一丝枯燥。在介绍每一种数据结构时,作者都会用生动的比喻来帮助读者理解其核心概念。例如,在讲解栈时,作者将其比作一个“叠盘子”的场景,强调了其后进先出(LIFO)的特性,这使得栈的概念立刻变得鲜活起来。书中的 C++ 代码非常优美,作者在编写代码时,充分考虑了代码的封装性和复用性,将每一种数据结构都实现为一个独立的类,并且提供了完善的接口。我甚至发现,在学习书中代码的过程中,我也在不知不觉中掌握了很多 C++ 的高级特性,比如迭代器、异常处理等。作者在讲解算法时,也做得非常出色。他不仅仅是给出了代码,还会详细分析算法的优劣,以及在不同场景下的适用性。例如,在讲解二分查找法时,作者不仅展示了其对有序数组的高效查找,还详细分析了其对数时间复杂度的由来。这本书的内容也相当全面,涵盖了从基础的数组、链表到复杂的树、图、哈希表、堆等。而且,作者在讲解过程中,还穿插了一些重要的计算机科学原理,如递归、分治、动态规划等,这让我能够在学习数据结构的同时,对这些重要的算法思想也有了更深入的理解。

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我最近入手了《Data Structures With C++》,这本书简直是为我量身打造的!作为一名计算机科学专业的学生,数据结构是我学习路上的必经之路,也是我一直以来感到头疼的部分。虽然我之前也看过一些其他关于数据结构的书籍,但总觉得它们要么过于理论化,要么例子不够贴近实际,要么就是代码晦涩难懂。直到我翻开《Data Structures With C++》,我才真正感受到“豁然开朗”的喜悦。作者在介绍每一种数据结构时,都从最基础的概念入手,用非常通俗易懂的语言解释了它的原理和适用场景。比如,在讲到链表时,作者并没有一开始就抛出复杂的指针操作,而是先用生活中的“排队”或者“火车车厢连接”等类比,让我对链表的节点和链接关系有了直观的认识。然后,再逐步引入 C++ 的指针和引用,将抽象的概念转化为具体的代码实现。书中的 C++ 代码也写得非常规范和简洁,每一个函数、每一个类都经过了精心的设计,读起来赏心悦目。更让我惊喜的是,作者在讲解完每一种数据结构后,都会附带一些实际应用的例子,比如用数组实现顺序表,用链表实现栈和队列,用二叉树解决文件系统管理等。这些例子不仅加深了我对数据结构的理解,也让我看到了理论知识在实际开发中的强大威力。我尤其喜欢作者在解释算法复杂度时,那种循序渐进的分析方式,从最简单的遍历到复杂的递归,他都一一列举了时间复杂度和空间复杂度,并用图表的形式进行了直观的展示,这让我彻底告别了对 O(n)、O(log n) 等概念的迷茫。总之,如果你和我一样,在数据结构的学习上遇到了瓶颈,或者想巩固和提升自己的数据结构知识,那么《Data Structures With C++》绝对是你不容错过的最佳选择!我强烈推荐这本书给所有想要深入理解和掌握数据结构与算法的开发者和学生。

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这本《Data Structures With C++》是近期我读过的最令人振奋的计算机科学书籍之一,它以一种非常独特且高效的方式,让我对数据结构和算法有了全新的认识。作者的叙事风格非常引人入胜,他总是能将看似枯燥的技术概念,转化为生动有趣的知识点。我印象最深刻的是,在介绍哈希表时,作者并没有直接开始讲哈希函数和冲突解决,而是先从“如何快速查找一个元素”这个问题切入,然后通过一个“字典”的例子,一步步引出了哈希表的概念及其优势。书中的 C++ 代码示例,堪称典范。作者不仅编写了高效、简洁的代码,而且在代码中充满了详细的注释,解释了每一行代码的作用,这对于我这样的学习者来说,简直是福音。我尤其喜欢作者在讲解各种排序算法时所采用的方法。他不仅展示了冒泡排序、选择排序、插入排序、快速排序、归并排序等多种算法的实现,还对它们的时间复杂度、空间复杂度以及稳定性进行了详细的对比分析,这让我能够根据不同的需求选择最合适的排序算法。更让我惊喜的是,这本书并没有止步于基础的数据结构,还深入探讨了一些更高级的主题,如B树、AVL树、红黑树等平衡查找树,以及图的各种遍历算法和应用。作者在讲解这些复杂概念时,依然保持了清晰的逻辑和易于理解的语言,这让我能够轻松地掌握这些内容。

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《Data Structures With C++》这本书,为我这个初学者提供了一个坚实且易于理解的学习路径。作者的讲解风格非常耐心,并且始终从最基础的层面出发,逐步深入。在介绍每一种数据结构时,他都会先解释它的基本定义、重要性以及它所能解决的问题。例如,在讲解队列时,作者会先提出“如何模拟排队买票的场景?”然后引出队列的先进先出(FIFO)特性,以及其在 C++ 中的实现。书中的 C++ 代码非常清晰,作者在编写代码时,充分考虑了代码的可读性和健壮性,并且提供了大量的注释来解释代码的逻辑。我尤其喜欢作者在讲解树形结构时的方法。他不仅展示了二叉树、二叉搜索树、平衡树等多种树的结构,还详细解释了它们的插入、删除、查找等操作,以及相关的算法,如树的遍历(前序、中序、后序)等。作者在分析这些算法时,总是能用最直观的方式来解释其时间复杂度,例如通过画图来展示算法的执行过程,让我对算法的效率有了更直观的理解。这本书的内容也非常丰富,涵盖了从基础的数据结构到更复杂的算法,如排序、搜索、图算法等。而且,作者在讲解过程中,还穿插了一些重要的概念,如抽象数据类型(ADT)、算法分析、数据结构的比较等,这让我能够在学习数据结构的同时,对这些相关的概念也有了更深入的理解。

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这本《Data Structures With C++》给我留下了极其深刻的印象,远超我之前的预期。我一直认为数据结构是计算机科学的基石,但要真正理解并熟练运用它们,却并非易事。很多市面上的教材往往侧重于理论的罗列,或是晦涩的数学证明,对于初学者而言,学习过程充满了挑战。然而,《Data Structures With C++》却巧妙地平衡了理论深度和实践可行性。作者在讲解每一种数据结构时,都遵循着一种清晰且逻辑严谨的模式:首先,它会提供一个直观的、易于理解的比喻或现实生活中的场景,以此来帮助读者建立对该数据结构的初步认知。例如,在介绍树形结构时,作者将文件系统的层级目录,或者家庭族谱作为引入,让读者能够迅速抓住其核心思想——节点之间的父子关系和层级划分。随后,作者会深入到 C++ 的语言特性,如指针、引用、模板等,将抽象的概念转化为实际的代码实现,并且每一次代码的演示都清晰明了,充满了注释,这极大地降低了学习的门槛。我特别欣赏作者在处理复杂概念时的耐心和细致,比如在讲解图的遍历算法时,他不仅提供了深度优先搜索(DFS)和广度优先搜索(BFS)的两种基本实现,还深入分析了它们在不同场景下的优劣,以及如何通过调整数据结构(如邻接矩阵或邻接表)来优化性能。书中的算法分析部分也相当到位,作者用图示和简洁的文字说明了时间复杂度和空间复杂度,让我对算法的效率有了更直观的认识。这本书的另一个亮点是其附带的练习题,这些题目难度适中,覆盖了各个章节的关键知识点,并且大部分都提供了详细的解答和分析,这让我能够及时检验自己的学习成果,并发现潜在的理解误区。

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我花了很长时间寻找一本能够真正帮助我理解数据结构的书,直到我遇到了《Data Structures With C++》。这本书简直是我学习路上的“救星”。作者的讲解方式非常别致,他不像许多作者那样直接罗列概念,而是通过引人入胜的叙事方式,一步步引导读者走进数据结构的奇妙世界。在介绍每一种数据结构时,作者都会先从其存在的必要性或者解决的实际问题出发,让读者明白为什么要学习这种数据结构。例如,在讲解数组和链表时,作者会先提出“如何高效地存储和访问一组数据?”的问题,然后引出数组的连续存储和链表的节点连接,并详细对比它们的优劣。书中的 C++ 代码非常精炼且具有示范性,作者在编写代码时,充分考虑了代码的可读性、效率和 C++ 的最佳实践。我发现,通过阅读和模仿书中的代码,我不仅学会了如何实现各种数据结构,也提升了自己的 C++ 编程技巧。最让我印象深刻的是,作者在讲解算法时,总是能用最简单直观的方式来解释复杂的概念。比如,在分析快速排序的平均时间复杂度时,作者用大量的图示和详细的步骤分解,让原本复杂的递归过程变得异常清晰。这本书的内容也相当全面,从最基础的数组、链表、栈、队列,到更复杂的树、图、哈希表、堆,再到一些重要的算法,如排序、搜索、图的遍历等,几乎涵盖了数据结构和算法的所有核心内容。而且,作者在讲解过程中,还穿插了一些重要的计算机科学概念,如抽象数据类型(ADT)、算法分析、空间复杂度等,这让我能够在学习数据结构的同时,对这些相关的概念也有了更深入的理解。

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《Data Structures With C++》这本书,在我看来,是一本真正意义上的“工具书”,它不仅仅提供了知识,更教授了解决问题的思维方式。作者的讲解风格非常注重实践性和应用性。在介绍每一种数据结构时,他都会先提出一个现实生活中的问题,然后展示如何利用该数据结构来解决这个问题。例如,在讲解链表时,作者会先问“如何在一个列表中间插入或删除一个元素,而不移动其他元素?”然后引出链表的概念及其在 C++ 中的实现。书中的 C++ 代码非常实用,作者在编写代码时,充分考虑了代码的效率和可读性,并使用了大量的模板和STL库,这让我学到了很多 C++ 的高级用法。我尤其喜欢作者在讲解堆(Heap)时的方法。他不仅详细介绍了最大堆和最小堆的概念,还展示了如何利用堆来实现优先队列,以及如何用堆进行堆排序。作者对这些算法的分析也非常透彻,他通过图示和详细的步骤,让我对算法的执行过程有了直观的理解。这本书的内容也相当丰富,除了常见的数据结构外,还涵盖了图、树、哈希表、堆等,以及相关的算法,如各种搜索算法、排序算法、图的遍历算法等。而且,作者在讲解过程中,还穿插了一些重要的概念,如算法的渐进分析、摊还分析等,这让我对算法的评估有了更深入的认识。

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说实话,刚拿到《Data Structures With C++》的时候,我并没有抱太高的期望,毕竟我看过的关于数据结构的书籍不少,但能真正让我眼前一亮的确实不多。然而,这本书给了我一个巨大的惊喜。它的叙事方式非常独特,不是那种干巴巴的理论堆砌,而是像一个经验丰富的老师在循循善诱。作者在讲解每一种数据结构时,都会先抛出一个问题,然后引导读者思考,最后才引出数据结构的概念和实现。例如,在讲到栈和队列的时候,作者先问了“我们如何管理函数调用堆栈?”或者“如何实现先进先出(FIFO)的请求处理顺序?”这样的问题,然后才自然地引入了栈和队列的结构以及它们在 C++ 中的实现。我尤其喜欢作者在介绍抽象数据类型(ADT)时的方法,他并没有一开始就深入到具体的实现细节,而是先定义了 ADT 的接口和行为,让读者理解了“是什么”和“为什么”,然后再去探讨“怎么做”。书中的 C++ 代码部分写得非常精炼,并且充分利用了 C++ 的现代特性,比如模板、STL 容器等,这让我在学习数据结构的同时,也巩固和提升了我的 C++ 编程能力。作者在解释递归算法时,也做得相当出色,他用“分解问题”、“解决基本情况”这样的逻辑来引导读者,并配以相应的图示,让我对递归的理解从“只可意会,不可言传”变成了“了然于胸”。更重要的是,这本书并没有止步于基础数据结构的讲解,还涵盖了一些更高级的主题,如哈希表、堆、图、以及更复杂的算法,如排序、搜索、动态规划等。作者在这些章节中的分析也同样深入浅出,让我受益匪浅。

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