动画图解资料结构:使用C++(附光碟)(第三版)

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具体描述

全国第一本最完整的「影音数位教材」
  全国第一本最完整的「动画电子书教材」
  全国第一本附有「自我评量测验系统」的教材
  本书中附有五种程式语言:C / C++ / C# / Java / VB

  本书以严谨的架构和丰富的内容带领读者进入资料结构的殿堂,搭配多样的内容和图片说明,让您更快掌握程式技巧,迅速提升作业效率。

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深入剖析:现代编程范式与高效算法设计 图书名称: 深入剖析:现代编程范式与高效算法设计 作者: [此处可虚构一位资深软件工程师或大学教授的姓名] 出版信息: [此处可虚构出版社名称及出版年份] ISBN: [此处可虚构一组ISBN号码] --- 内容简介: 在当今快速迭代的软件开发领域,单纯掌握一门编程语言的基础语法已远远不能满足复杂系统构建的需求。本书《深入剖析:现代编程范式与高效算法设计》旨在为中高级程序员、计算机科学专业的学生以及致力于提升工程素养的开发人员,提供一套全面、深入且极具实践指导意义的知识体系。本书聚焦于如何利用先进的编程哲学指导数据结构与算法的实现,从而构建出既健壮又具备卓越性能的应用程序。 本书的核心目标,是将理论的严谨性与工程实践的灵活性完美结合。我们不满足于讲解“如何写出能跑的代码”,而是深入探究“如何写出最优化、最易于维护和扩展的代码”。 第一部分:现代编程范式基石与抽象思维 本部分将带领读者跳出单一的面向对象(OOP)思维定式,全面拥抱支持多范式的现代语言特性。我们将探讨如何有效结合命令式、函数式(Functional Programming, FP)以及面向对象(OOP)的思想,以应对不同场景下的挑战。 1.1 函数式编程的威力与应用 函数式编程并非遥不可及的学术概念,而是提升代码可靠性的利器。本章详述不可变性(Immutability)在并发处理和状态管理中的核心作用。我们将深入讲解纯函数(Pure Functions)的设计原则,如何利用高阶函数(Higher-Order Functions)进行有效的流程抽象,以及在实际项目中,如何使用如 Lambda 表达式、Currying(柯里化)和函数组合(Function Composition)来重构复杂的业务逻辑。重点分析在C++(或特定现代语言如Rust/Swift等,视目标读者群体调整侧重)中如何模拟和应用这些FP概念,以减少副作用,简化调试过程。 1.2 泛型编程与元编程艺术 现代软件对代码复用性的要求极高。本章深入探讨泛型编程(Generic Programming)的真正含义,超越简单的模板使用。我们将剖析模板元编程(Template Metaprogramming)在编译期执行计算、生成特定优化代码路径方面的强大能力。内容涵盖:类型萃取(Type Traits)的实际用途、SFINAE(Substitution Failure Is Not An Error)的精妙应用,以及如何设计出高度灵活且类型安全的抽象层。理解这些机制,是编写可重用库和框架的关键。 1.3 内存模型、并发与并行化 在多核处理器成为主流的今天,理解底层内存模型至关重要。本章详细阐述现代CPU架构下的缓存一致性、内存屏障(Memory Barriers)的概念及其对算法性能的直接影响。随后,我们将系统地介绍并发编程的最新进展,不仅仅是锁和互斥量,更侧重于无锁数据结构(Lock-Free Data Structures)的设计原理,如原子操作(Atomic Operations)的应用。这部分内容将指导读者如何设计出真正可扩展的并行算法,避免死锁和竞态条件。 第二部分:高级数据结构与高效算法的深层优化 在掌握了强大的编程范式后,本部分将关注算法和数据结构本身的性能优化,强调“渐进复杂度之外的考量”。 2.1 缓存友好型数据结构设计 传统的教科书数据结构分析多基于理论上的时间复杂度 $O(n)$ 或 $O(log n)$,但往往忽略了实际运行时的硬件性能瓶颈——内存访问延迟。本章聚焦于“数据局部性”(Data Locality)原则。我们将设计并实现一系列“缓存友好型”的数据结构,例如:数组式的树结构(Array-based Trees)、结构体填充(Structure Padding)的优化,以及如何通过调整数据布局来最大化CPU缓存命中率(Cache Hit Rate)。这部分内容对于高性能计算和大规模数据处理至关重要。 2.2 图论算法的工程实现与近似策略 图算法是解决网络、依赖关系和路径规划问题的核心。本书不仅回顾经典的Dijkstra和Floyd-Warshall算法,更着重于它们在海量数据集上的性能瓶颈。内容将扩展到: 大规模图存储与遍历: 探讨图数据库索引结构与内存映射(Memory Mapping)技术。 启发式搜索: A算法及其变体的实际应用,以及如何设计高效的启发函数(Heuristics)。 近似算法: 针对NP-Hard问题(如旅行商问题TSP),如何在可接受的误差范围内,设计出快速的近似解法。 2.3 字符串处理与模式匹配的现代方法 字符串操作在日志分析、文本编辑器和生物信息学中无处不在。本章将超越朴素的暴力匹配,深入讲解如KMP、Boyer-Moore等经典算法的优化细节。更重要的是,我们将介绍基于后缀树(Suffix Trees)和后缀数组(Suffix Arrays)的高级结构,它们在处理多模式匹配、最长公共子串等问题时展现出的强大效率。 2.4 空间数据结构与维度扩展 处理地理信息、三维模型或高维特征向量时,一维或二维的结构已无法满足需求。本章详细介绍如何构建和高效查询多维空间数据结构,包括:K-d 树、R-树(R-Trees)及其变体(如R-Tree)。重点讲解范围查询(Range Queries)和最近邻搜索(Nearest Neighbor Search, NNS)在这些结构上的高效实现,以及如何处理“维度灾难”(Curse of Dimensionality)带来的性能衰减。 第三部分:算法的复杂性分析与工程决策 本部分强调“为什么”选择某个算法而非另一个。它关注于在资源受限的真实环境中做出最优工程决策的能力。 3.1 渐进分析的局限性与基准测试(Benchmarking) 深入探讨大O表示法在分析小规模输入时的误导性,并介绍如何设计科学的基准测试环境。内容包括:使用微基准测试(Microbenchmarking)工具的正确姿势、统计学意义上的性能对比,以及如何隔离系统噪声以获得可信的结果。 3.2 算法的平衡点:时间、空间与实现难度 本书提供了一个决策框架,帮助开发者权衡算法的时间复杂度、空间复杂度与开发维护成本。我们将通过具体的案例分析(如使用哈希表代替平衡二叉树的场景),演示在特定约束条件下,一个渐进复杂度略差但常数因子极小的算法,如何在实践中胜出。 3.3 概率算法与容错设计 在需要极高速度但允许微小错误率的场景下,概率算法提供了革命性的解决方案。我们将介绍如Bloom Filters(布隆过滤器)在快速集合成员测试中的应用,以及Las Vegas和Monte Carlo算法的区别与适用范围。理解这些工具,是构建高吞吐量、低延迟系统的必备知识。 --- 本书特色: 1. 范式融合: 不局限于单一编程风格,指导读者在OOP、FP和泛型编程之间灵活切换。 2. 硬件感知: 深度结合CPU缓存、内存访问模式等底层硬件知识,指导算法的“硬件优化”。 3. 工程导向: 每一个高级结构和算法的介绍,都附带了工程上的实现考量和性能权衡分析。 4. 概念深度: 理论讲解深入,而非停留在 API 调用的层面,确保读者真正理解背后的数学和逻辑原理。 《深入剖析:现代编程范式与高效算法设计》不仅是一本算法参考书,更是一本关于如何构建高性能、可维护的现代软件系统的思想指南。它将帮助您从一个熟练的编码者,蜕变为一名能设计复杂系统的架构级工程师。

著者信息

图书目录

第1章 资料结构导论
第2章 阵列
第3章 堆叠
第4章 伫列
第5章 链结串列
第6章 树状结构
第7章 图形结构
第8章 排序
第9章 搜寻
 

图书序言



  自从电脑被发明之后,电脑就渐渐的变成人类生活的一部份,加上网际网路的普及,人类越来越依赖电脑,其最主要的原因为何呢?那就是电脑具备以下三点特性:1. 执行速度快。2. 准确性高。3. 记忆体容量大。因此,我们日常生活就愈来愈需要电脑了。有句话:「电脑非万能,没有电脑万万不能」。

  有了电脑就可以记录许多资料,在经过一段时间之后,更会产生庞大的资料量。因此,如何将这些资料更有效率、有系统的存放到记忆体中,以便我们将来需要时,可以方便、即时的取出所需的资讯,这将是「资料结构」所要研究的议题。

  资料结构(Data Structures)是一门电脑科学领域的基础课程,其目的是研究如何将资料有组织地存放到电脑记忆体中,以提昇程式之执行效率的一门学问。因此,有良好的资料结构(Data structure)及有效率的演算法(Algorithm)将可以大大的提昇程式的执行效率。在电脑科学(Computer Science)的领域中,我们如何透过电脑来取得即时有用的资讯,那就必须要将资料交由程式去运作,而「程式」就是由「资料结构」和「演算法」所构成的。

  目前在全国的大专院校中,电脑科学相关领域的系所(例如:资工、资科、资管、资教、应用数学、网路科技等)都将「资料结构」列为必修课程,并且也有工程科学(电子、电机等)列为选修课程。同时,有关资讯类的国家考试(高、普考、特考)、研究所及转学考都将「资料结构」列为必考科目。
 

图书试读

用户评价

评分

收到《動畫圖解資料結構:使用C++ (附光碟) (第三版)》這本書,我真的覺得太值回票價了!我本身是資工系的學生,資料結構這門課對我來說一直是個大魔王。以前上課、看教科書,常常覺得講義上的圖示不夠生動,加上老師講得太快,有時候一不小心就會跟不上。這本書最大的特色就是它的「動畫圖解」!它把那些原本很抽象、很難想像的資料結構概念,透過精美的插圖和動畫,變得非常具體、易懂。 我特別喜歡它在講解「樹」這個章節時,像是 AVL 樹、紅म्मेदारी樹這類自平衡二元搜尋樹的插入和刪除操作,光是文字描述就讓人頭昏眼花,但是這本書的動畫清楚地展示了旋轉和重新平衡的過程,一步一步跟著看,就能理解為什麼要這樣做,以及它背後的原理。光碟裡面附的 C++ 程式碼也很完整,可以直接編譯執行,這對於我們這些需要動手寫程式的學生來說,實在是太方便了!我嘗試著修改了一些範例程式碼,看看對資料結構的影響,感覺學習起來非常有成就感。這本書不只適合初學者,對於像我這樣覺得傳統教科書有點難以下嚥的學生,更是個救星。它讓我覺得資料結構不再是冰冷的理論,而是充滿了動態和邏輯的美感。

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這本《動畫圖解資料結構:使用C++ (第三版)》真的顛覆了我對傳統程式設計教科書的想像!我過去學習程式的經驗,通常就是看著密密麻麻的文字和程式碼,然後努力想像它們在電腦裡是如何運作的。這次拿到這本書,我真的被它的「動畫圖解」方式震撼到了。它不是那種只有幾張圖示的書,而是真的把資料結構的動態變化,像是鏈結串列的節點插入、堆疊的操作、佇列的排隊行為,甚至是圖演算法的遍歷過程,都透過精緻的動畫效果呈現出來。 我記得我以前在學「雜湊表」的時候,一直搞不清楚碰撞發生時的處理方式,像是鏈結法或開法尋址。這本書的動畫,把多個鍵值映射到同一個儲存位置,然後如何鏈結起來,或是如何在表中尋找空位,都展示得非常清楚。光碟裡面提供的 C++ 程式碼也很有幫助,不僅可以配合動畫來驗證,還可以讓我親手去修改、測試,看看不同的參數設定會產生什麼樣的效果。書本的編排也很用心,從基礎的概念開始,逐步深入到比較複雜的資料結構和演算法,循序漸進,不會讓你覺得負擔太重。對於想扎實學習資料結構,但又覺得傳統教學方式枯燥乏味的讀者來說,這本書絕對是首選。它讓學習變得有趣,而且非常有效率。

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這本《動畫圖解資料結構:使用C++ (第三版)》簡直是為我這種「視覺型學習者」量身打造的!我一直覺得程式的理論很枯燥,尤其是那些抽象的資料結構,像是堆疊、佇列、圖等等,光是用文字說明,真的很容易讓人腦袋打結。但是這本書不一樣,它把每個結構的組成、操作,都用非常精緻的圖解搭配淺顯易懂的文字說明。 最讓我覺得驚喜的是,書裡不僅有靜態的圖,還搭配了光碟裡面的動畫效果!我記得我看「圖」這個章節時,對於 DFS (深度優先搜尋) 和 BFS (廣度優先搜尋) 的遍歷方式一直搞不清楚,看了很多別的書都還是霧裡看花。但是這本書的動畫,把節點之間的連線、探索的順序都清楚地顯示出來,我才恍然大悟!而且,它不是那種粗糙的動畫,而是很細膩地展示了每一步的變化,讓你真正「看到」資料結構在記憶體中的樣子和操作的過程。光碟裡面的 C++ 程式碼也很完善,可以直接拿來練習,這對於鞏固學習效果非常有幫助。這本書的內容安排也很紮實,從基礎的陣列、鏈結串列,一路講到進階的樹、圖、雜湊表,幾乎涵蓋了資料結構的主要面向,而且是以一個非常友善的入門方式呈現,不會讓你覺得壓力太大。

评分

我最近入手了這本《動畫圖解資料結構:使用C++ (附光碟) (第三版)》,實在是太驚喜了!身為一個偶爾需要碰觸程式設計的PM,我對於資料結構的概念一直覺得有點模糊,總覺得它離我寫的業務邏輯比較遙遠,但又知道它的重要性。這本書的「動畫圖解」方式,真的非常對我這種非本科系、非重度程式開發者的胃口。 它把複雜的演算法,像是圖論中的 Dijkstra 演算法或 Prim 演算法,用視覺化的方式一層一層拆解開來,讓我能清楚地看到它如何在圖中尋找最短路徑或最小生成樹。而且,書裡附的光碟也很實用,裡面有許多 C++ 的範例程式碼,可以直接下載來跑,也可以自己動手修改看看。我試著調了一下參數,看看演算法的效率有什麼變化,感覺就像在玩一個有趣的益智遊戲。這本書的編排也很體貼,它不是一開始就丟一堆理論給你,而是先從大家比較熟悉的陣列、鏈結串列開始,慢慢引導你進入更進階的章節。最重要的是,它的語言非常口語化,沒有太多艱澀難懂的術語,讓我這種程度的讀者也能看得懂。對我來說,這本書就像是幫我打通了程式學習的任督二脈,讓我對資料結構的理解不再是紙上談兵,而是真正能「看見」它在電腦裡如何運作。

评分

哇!拿到這本《動畫圖解資料結構:使用C++ (附光碟) (第三版)》真的像挖到寶一樣!我平常就對程式設計很感興趣,但看到密密麻麻的程式碼跟理論,總會有點卻步。沒想到這本書的「動畫圖解」真的太神了!它把那些抽象的概念,像是鏈結串列的插入、刪除,或是樹狀結構的遍歷,用生動的圖示和循序漸進的動畫方式呈現出來,感覺就像是在看一部精彩的教學影片。 我尤其喜歡它把複雜的演算法,例如排序(像是氣泡排序、選擇排序、插入排序、快速排序、合併排序)和搜尋(線性搜尋、二元搜尋),都拆解成一步一步的動畫過程。以前讀書總是死記硬背,現在我看著動畫,就能很直觀地理解,哦,原來這個演算法是這樣運作的,它的時間複雜度和空間複雜度又是怎麼來的。光碟裡面的範例程式碼也很實用,可以邊看書邊動手實作,加深印象。雖然我還沒完全讀完,但光是看前幾章,就覺得自己對資料結構的理解程度整個提升了好幾個層次,之前學習C++時遇到的瓶頸,似乎也因為這樣有了突破口。對於剛接觸資料結構的學生或是想複習觀念的程式設計師來說,這本書絕對是個不可多得的好幫手,強力推薦!

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