數據結構與算法分析：C++語言描述（第四版） [Data Structures and Algorithm Analysis in C++, Fou] 下載 mobi epub pdf 電子書 2024

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編輯推薦

適讀人群 ：本書概念清楚，邏輯性強，內容新穎，適閤作為大專院校計算機軟件與計算機應用等相關專業的教材或參考書，也適閤計算機工程技術人員參考。
　　本版特色如下：
　　*書中的闡述和算法均用C++新標準C++11的代碼實現。
　　*unordered_map兩個類模闆的簡要討論。
　　*增加瞭基數排序和與選擇相關問題下界的證明。增加瞭對AVL樹刪除算法的實現。使用新的union/find分析同時改進此前各版的較弱的O(Mlog*N)界。

內容簡介

　　本書是數據結構和算法分析的經典教材，書中使用主流的程序設計語言C++作為具體的實現語言。書中內容包括錶、棧、隊列、樹、散列錶、優先隊列、排序、不相交集算法、圖論算法、算法分析、算法設計、攤還分析、查找樹算法、k-d樹和配對堆等。本書把算法分析與C++程序的開發有機地結閤起來，深入分析每種算法，內容全麵、縝密嚴格，並細緻講解精心構造程序的方法。

作者簡介

　　馮舜璽，天津師範大學數學科學學院退休教授，曾任天津市計算數學學會常務理事，主要教學及研究方嚮為數值代數，組閤數學，數據結構與算法分析。 Mark Allen Weiss，佛羅裏達國際大學計算與信息科學學院教授、副院長，本科教育主任和研究生教育主任。他於1987年獲得普林斯頓大學計算機科學博士學位，師從Bob Sedgewick。他曾經擔任全美AP(Advanced Placement)考試計算機學科委員會的主席(2000-2004)。Weiss教授在數據結構和算法分析方麵卓有建樹，他的數據結構和算法分析的著作尤其暢銷，並受到廣泛好評．已被世界500餘所大學用作教材。

目錄

第1章 程序設計：綜述 1
1．1 本書討論的內容 1
1．2 數學知識復習 2
1．2．1 指數(exponent) 2
1．2．2 對數(logarithm) 2
1．2．3 級數(series) 3
1．2．4 模運算(modular arithmetic) 4
1．2．5 證明方法 5
1．3 遞歸簡論 7
1．4 C++類 10
1．4．1 基本的class語法 10
1．4．2 構造函數的附加語法和訪問
函數 11
1．4．3 接口與實現的分離 13
1．4．4 vector類和string類 16
1．5 C++細節 17
1．5．1 指針(pointer) 18
1．5．2 左值、右值和引用 19
1．5．3 參數傳遞 21
1．5．4 返迴值傳遞 23
1．5．5 std：：swap和std：：move 25
1．5．6 五大函數：析構函數，拷貝構造
函數，移動構造函數，拷貝賦值
operator=，移動賦值operator= 26
1．5．7 C風格數組和字符串 30
1．6 模闆 31
1．6．1 函數模闆 31
1．6．2 類模闆 32
1．6．3 Object、Comparable和一個
例子 33
1．6．4 函數對象 34
1．6．5 類模闆的分離式編譯 37
1．7 使用矩陣 37
1．7．1 數據成員、構造函數和基本訪問
函數 38
1．7．2 operator[] 38
1．7．3 五大函數 39
小結 39
練習 39
參考文獻 41
第2章 算法分析 42
2．1 數學基礎 42
2．2 模型 44
2．3 要分析的問題 44
2．4 運行時間計算 47
2．4．1 一個簡單的例子 47
2．4．2 一般法則 47
2．4．3 最大子序列和問題的求解 49
2．4．4 運行時間中的對數 54
2．4．5 最壞情形分析的局限性 57
小結 58
練習 58
參考文獻 63
第3章 錶、棧和隊列 64
3．1 抽象數據類型(ADT) 64
3．2 錶ADT 64
3．2．1 錶的簡單數組實現 65
3．2．2 簡單鏈錶 65
3．3 STL中的vector和list 67
3．3．1 迭代器 68
3．3．2 例子：對錶使用erase 69
3．3．3 const_iterators 70
3．4 vector的實現 72
3．5 list的實現 76
3．6 棧ADT 86
3．6．1 棧模型 86
3．6．2 棧的實現 86
3．6．3 應用 87
3．7 隊列ADT 93
3．7．1 隊列模型 93
3．7．2 隊列的數組實現 93
3．7．3 隊列的應用 95
小結 96
練習 96
第4章 樹 100
4．1 預備知識 100
4．1．1 樹的實現 101
4．1．2 樹的遍曆及應用 102
4．2 二叉樹 105
4．2．1 實現 105
4．2．2 一個例子――錶達式樹 105
4．3 查找樹ADT――二叉查找樹 108
4．3．1 contains 110
4．3．2 findMin和findMax 111
4．3．3 insert 112
4．3．4 remove 113
4．3．5 析構函數和拷貝構造函數 115
4．3．6 平均情況分析 115
4．4 AVL樹 118
4．4．1 單鏇轉 119
4．4．2 雙鏇轉 121
4．5 伸展樹 128
4．5．1 一個簡單的想法(不能直接
使用) 128
4．5．2 展開 130
4．6 樹的遍曆 134
4．7 B樹 135
4．8 標準庫中的集閤與映射 140
4．8．1 集閤(set) 140
4．8．2 映射(map) 141
4．8．3 set和map的實現 142
4．8．4 使用多個映射(map)的例 142
小結 147
練習 147
參考文獻 153
第5章 散列 155
5．1 一般想法 155
5．2 散列函數 155
5．3 分離鏈接法 157
5．4 不用鏈錶的散列錶 161
5．4．1 綫性探測法 161
5．4．2 平方探測法 163
5．4．3 雙散列 166
5．5 再散列 167
5．6 標準庫中的散列錶 169
5．7 以最壞情形O(1)訪問的散列錶 170
5．7．1 完美散列 170
5．7．2 杜鵑散列 172
5．7．3 跳房子散列 181
5．8 通用散列 184
5．9 可擴散列 186
小結 188
練習 189
參考文獻 193
第6章 優先隊列(堆) 196
6．1 模型 196
6．2 一些簡單的實現 197
6．3 二叉堆 197
6．3．1 結構性質 197
6．3．2 堆序性質 198
6．3．3 基本的堆操作 199
6．3．4 其他的堆操作 203
6．4 優先隊列的應用 206
6．4．1 選擇問題 206
6．4．2 事件模擬 207
6．5 d堆 208
6．6 左式堆 209
6．6．1 左式堆的性質 209
6．6．2 左式堆操作 210
6．7 斜堆 215
6．8 二項隊列 216
6．8．1 二項隊列構建 216
6．8．2 二項隊列操作 217
6．8．3 二項隊列的實現 219
6．9 標準庫中的優先隊列 224
小結 225
練習 225
參考文獻 229
第7章 排序 232
7．1 預備知識 232
7．2 插入排序 233
7．2．1 算法 233
7．2．2 插入排序的STL實現 233
7．2．3 插入排序的分析 235
7．3 一些簡單排序算法的下界 235
7．4 希爾排序 236
7．4．1 希爾排序的最壞情形分析 237
7．5 堆排序 239
7．5．1 堆排序的分析 241
7．6 歸並排序 242
7．6．1 歸並排序的分析 245
7．7 快速排序 247
7．7．1 選取樞紐元 249
7．7．2 分割策略 250
7．7．3 小數組 252
7．7．4 實際的快速排序例程 252
7．7．5 快速排序的分析 254
7．7．6 選擇問題的綫性期望時間
算法 256
7．8 排序算法的一般下界 258
7．8．1 決策樹 258
7．9 選擇問題的決策樹下界 260
7．10 對手下界(adversary lower
bounds) 262
7．11 綫性時間排序：桶式排序和
基數排序 265
7．12 外部排序 269
7．12．1 為什麼需要一些新的算法 269
7．12．2 外部排序模型 269
7．12．3 簡單算法 269
7．12．4 多路閤並 270
7．12．5 多相閤並 271
7．12．6 替換選擇 272
小結 273
練習題 273
參考文獻 278
第8章 不相交集類 281
8．1 等價關係 281
8．2 動態等價性問題 281
8．3 基本數據結構 283
8．4 靈巧求並算法 286
8．5 路徑壓縮 288
8．6 按秩求並和路徑壓縮的最壞
情形 289
8．6．1 緩慢增長的函數 289
8．6．2 通過遞歸分解進行的分析 290
8．6．3 一個O(M log*N)界 295
8．6．4 一個O(Mα(M， N))界 296
8．7 一個應用 297
小結 299
練習 299
參考文獻 301
第9章 圖論算法 303
9．1 若乾定義 303
9．1．1 圖的錶示 304
9．2 拓撲排序 305
9．3 最短路徑算法 308
9．3．1 無權最短路徑 309
9．3．2 Dijkstra算法 312
9．3．3 具有負邊值的圖 317
9．3．4 無圈圖 318
9．3．5 所有頂點對間的最短路徑 320
9．3．6 最短路徑的例 320
9．4 網絡流問題 322
9．4．1 一個簡單的最大流算法 323
9．5 最小生成樹 326
9．5．1 Prim算法 327
9．5．2 Kruskal算法 329
9．6 深度優先搜索的應用 330
9．6．1 無嚮圖 331
9．6．2 雙連通性 332
9．6．3 歐拉迴路 335
9．6．4 有嚮圖 338
9．6．5 查找強分支 339
9．7 NP完全性介紹 340
9．7．1 難與易 341
9．7．2 NP類 341
9．7．3 NP完全問題 342
小結 344
練習 344
參考文獻 350
第10章 算法設計技巧 353
10．1 貪婪算法 353
10．1．1 一個簡單的調度問題 354
10．1．2 哈夫曼編碼 355
10．1．3 近似裝箱問題 359
10．2 分治算法 366
10．2．1 分治算法的運行時間 367
10．2．2 最近點問題 369
10．2．3 選擇問題 371
10．2．4 一些算術問題的理論改進 374
10．3 動態規劃 377
10．3．1 用錶代替遞歸 377
10．3．2 矩陣乘法的順序安排 379
10．3．3 最優二叉查找樹 382
10．3．4 所有點對最短路徑 384
10．4 隨機化算法 386
10．4．1 隨機數發生器 387
10．4．2 跳躍錶 392
10．4．3 素性測試 393
10．5 迴溯算法 396
10．5．1 收費公路重建問題 396
10．5．2 博弈 400


小結 405
練習 406
參考文獻 413
第11章 攤還分析 418
11．1 一個無關的智力問題 418
11．2 二項隊列 419
11．3 斜堆 423
11．4 斐波那契堆 425
11．4．1 切除左式堆中的節點 425
11．4．2 二項隊列的懶惰閤並 427
11．4．3 斐波那契堆操作 429
11．4．4 時間界的證明 430
11．5 伸展樹 432
小結 436
練習 436
參考文獻 437
第12章 高級數據結構及其實現 439
12．1 自頂嚮下伸展樹 439
12．2 紅黑樹 445
12．2．1 自底嚮上的插入 446
12．2．2 自頂嚮下紅黑樹 447
12．2．3 自頂嚮下刪除 452
12．3 treap樹 453
12．4 後綴數組和後綴樹 456
12．4．1 後綴數組 456
12．4．2 後綴樹 458
12．4．3 後綴數組和後綴樹的綫性
時間構建 461
12．5 k-d樹 471
12．6 配對堆 474
小結 479
練習 479
參考文獻 483
附錄A 類模闆的分離式編譯 486
索引 489

前言/序言

　　?目的/目標
　　本書是《數據結構與算法分析——C++語言描述》的第四版，論述組織大量數據的方法——數據結構，以及算法運行時間的估計——算法分析。隨著計算機的速度越來越快，對於能夠處理大量輸入數據的程序需求變得日益急迫。可是，由於在輸入量很大時程序的低效率顯得非常突齣，因此又要求對效率問題給予更加嚴密的關注。通過在實際編程之前對算法進行分析，學生們可以確定一個特定的解決方案是否可行。例如，在本書中學生可查閱一些特定的問題並看到精心的實現怎樣能夠把處理大量數據的時間限製從若乾個世紀減至不到一秒。因此，若無運行時間的闡釋，就不會有算法和數據結構的提齣。在某些情況下，對於影響實現的運行時間的一些微小細節都需要認真的探究。
　　一旦解法被確定，接著就要編寫程序。隨著計算機功能的日益強大，它們必須解決的問題就變得更加龐大和復雜，這就要求開發更加復雜的程序。本書的目標是同時教授學生良好的程序設計技巧和算法分析能力，使他們開發的程序能夠具有最高的效率。
　　本書適閤於高等數據結構課程或是算法分析第一年的研究生課程。學生應該具有中等程度的程序設計知識，包括指針、遞歸以及麵嚮對象程序設計這樣一些內容，此外還要具有一些離散數學的基礎。
　　處理方法
　　雖然本書的內容大部分都與語言無關，但是，程序設計還是需要使用某種特定的語言。正如書名指齣的，我們為本書選擇瞭C++。
　　C++已經成為主流係統編程語言。除修復C語言的許多語法漏洞之外，C++還提供一些直接結構(類和模闆)來實現作為抽象數據類型的泛型數據結構。
　　編寫本書最睏難的部分是決定C++所占的篇幅。使用太多C++的特性將使本書難以理解，使用太少又會使讀者得不到比支持類的C語言教材更多的收獲。
　　我們所采取的做法是以一種基於對象的處理方式展示書中的內容。這樣，本書幾乎不存在對繼承的使用。書中以類模闆描述泛型數據結構。一般我們避免深奧的C++特性，但是使用瞭vector類和string類，如今它們已是C++標準的一部分。本書以前各版通過把類模闆接口從其實現中分離齣來已經做到瞭對類模闆的實現。雖然這是有爭議的首選方式，但它揭示齣編譯器使讀者難以具體使用代碼的一些問題。因此，這一版中聯機代碼把類模闆作為一個獨立的單元來介紹，無需接口與實現的分離。第1章提供瞭用於全書的C++特性的綜述，並描述瞭我們對類模闆的處理方式。附錄A闡述如何能夠重寫類模闆以使用分離式編譯。
　　以C++和Java二者描述的數據結構的完全版可在互聯網上獲得。我們使用類似的編碼約定以使得這兩種語言間平行的結構錶現得更加明顯。
　　第四版最重要的變化概述
　　本書第四版吸收瞭大量對錯誤的修正，書中許多部分經過修訂以增加錶述的清晰度。此外：
　　第4章包含AVL樹刪除算法的實現，它是一個常常被讀者提齣的論題。
　　第5章已被廣泛修訂和擴展，現已包含兩個更新的算法：杜鵑散列和跳房子散列。此外，還添加瞭論述通用散列的新的一節。對C++中引入的unordered_set和unordered_ map兩個類模闆的簡要討論也是新加的內容。
　　第6章基本沒有變化，不過，二叉堆的實現用到瞭C++11版引入的移動操作(move operation)。
　　現在的第7章增加瞭基數排序的內容，並添加瞭新的一節，論述下界的證明。排序的程序用到C++11版中引入的移動操作。
　　第8章使用由Seidel和Sharir所作的新的union/find分析，並證明瞭O(M?(M, N))的界以代替前麵各版較弱的O(M log*N)界。
　　第12章添加瞭論述後綴樹和後綴數組的材料，包括Karkkainen和Sanders的後綴數組綫性時間構建算法(及其實現)。刪除瞭討論確定性跳躍錶和AA樹的兩節。
　　全書所齣現的代碼均用C++11作瞭更新。值得注意的是，這意味著C++11新特性的使用，包括auto關鍵字、範圍for循環、移動構造和賦值，以及統一初始化(uniform initialization)。
　　內容提要
　　第1章包含離散數學和遞歸的一些復習材料。我相信熟練處置遞歸唯一的辦法是反復不斷地研讀一些好的用法。因此，除第5章外，遞歸遍及本書每一章的例子之中。另外，第1章還介紹瞭一些材料，作為對基本C++的迴顧，包括在C++類設計中對模闆和一些重要結構的討論。
　　第2章處理算法分析。這一章闡述漸近分析和它的主要弱點。這裏提供瞭許多例子，包括對對數運行時間的深入解釋。通過直觀地把一些簡單遞歸程序轉變成迭代程序而對它們進行分析。介紹瞭更復雜的分治程序，不過有些分析(求解遞推關係)將推遲到第7章再詳細闡述。
　　第3章包括錶、棧和隊列。這一章包括對STL中vector類和list類的討論，其中涉及到迭代器的一些材料，並提供對STL中vector類和list類的重要子集的實現。
　　第4章討論樹，重點在查找樹，包括外部查找樹(B樹)。UNIX文件係統和錶達式樹是作為例子來使用的。本章還介紹瞭AVL樹和伸展樹。關於查找樹實現細節的更詳細的處理放在第12章介紹。樹的另外一些內容，如文件壓縮和博弈樹，推遲至第10章討論。外部媒體上的數據結構作為幾章中的最後論題來考慮。STL中set類和map類的討論也在本章進行，其中包括一個重要的例子，該例使用3個分離的映射高效地解決一個問題。
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