C語言三日通

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圖書描述

圖書簡介:數據結構與算法(進階篇) 書籍定位與目標讀者: 本書並非麵嚮初學者的入門讀物,而是為那些已經掌握瞭 C 語言基礎語法、熟悉指針操作,並希望將編程能力提升至專業水準的開發者和計算機科學專業學生量身打造的進階指南。我們假設讀者已經能夠熟練運用 C 語言進行基本的文件操作和函數定義。本書旨在深入剖析計算機科學的核心基石——數據結構與算法,提供從理論到實踐的全麵指導,幫助讀者構建高效、健壯的軟件係統。 核心內容概述: 本書將數據結構與算法的探討置於 C 語言的嚴謹框架之下,強調內存管理和性能優化。全書內容圍繞四大核心模塊展開,層層遞進,確保知識的係統性和深度。 第一部分:基礎數據結構的深入重構與性能分析 本部分將重新審視那些被認為是基礎的數據結構,但會以更注重性能和 C 語言底層特性的方式進行實現和剖析。 1. 數組與動態內存管理: C 語言中的多維數組的內存布局深度解析: 探討行主序與列主序存儲的實際意義,以及如何通過指針算術優化多維數組的訪問效率。 自定義動態數組(Vector): 實現一個功能對標標準庫 `vector` 的動態數組結構體。重點在於高效的擴容策略研究(如指數增長策略),並詳細分析擴容操作的時間復雜度 O(n) 的影響及優化思路。我們將深入討論內存碎片化對動態數組性能的影響。 稀疏數組的優化實現: 針對數據量巨大但有效信息稀疏的場景,介紹三元組錶示法和十字鏈錶(Cross-Linked List)在 C 語言環境下的內存效率比較與實現細節。 2. 鏈式結構的高級應用: 雙嚮鏈錶與循環鏈錶的精確控製: 不僅實現基本操作,更側重於無頭結點的雙嚮鏈錶的實現,討論其在刪除和插入操作中邊界條件的優雅處理。 跳躍列錶(Skip List)的理論與實踐: 作為平衡樹的一種替代方案,跳躍列錶因其隨機平衡的特性,在特定應用場景下(如高並發數據庫索引)具有優勢。我們將用 C 語言實現一個基於概率模型的跳躍列錶,並探討其平均對數時間復雜度的保證機製。 3. 棧與隊列的抽象與應用: 基於鏈錶和數組的棧/隊列對比分析: 深入對比兩種實現方式在固定大小和動態大小場景下的性能差異。 環形緩衝區(Circular Buffer): 針對生産者-消費者模型,實現一個高效的、無鎖(在單綫程或明確同步機製下)的環形隊列,重點分析讀寫指針的原子性(即使在軟件層麵模擬)和邊界條件的判斷。 第二部分:非綫性結構:樹與圖的精細化實現 本部分是本書的核心,重點在於實現自平衡結構和復雜圖算法的 C 語言原生代碼。 1. 樹結構:平衡與搜索的藝術 二叉搜索樹(BST)的局限性與紅黑樹(Red-Black Tree)的誕生: 詳細剖析 BST 在極端情況下的退化問題。 紅黑樹的五大維護性質: 深入講解左鏇、右鏇操作的底層指針調整,以及插入和刪除操作中顔色翻轉和鏇轉的精確觸發條件。我們將提供一個結構清晰、注釋詳盡的紅黑樹實現。 B 樹與 B+ 樹(磁盤I/O優化): 從操作係統的角度引入 B 樹,重點討論其高扇齣(High Fanout)特性如何最大限度地減少磁盤尋道次數。本書將側重於 B+ 樹在數據庫索引中的應用模型演示,而非完整的磁盤文件係統模擬。 2. 圖結構:遍曆、連通性與路徑尋找 圖的錶示方法精講: 詳細對比鄰接矩陣(適用於稠密圖)和鄰接錶(適用於稀疏圖)在 C 語言中的內存占用與遍曆效率。重點演示鄰接錶的指針鏈結構設計。 深度優先搜索(DFS)與廣度優先搜索(BFS): 不僅實現基礎的遍曆,更擴展到拓撲排序(僅針對有嚮無環圖 DAG)和強連通分量(使用 Tarjan 算法或 Kosaraju 算法)。 最短路徑算法的優化: Dijkstra 算法:使用最小堆(Min-Heap)數據結構優化鬆弛操作,實現 O((E+V)logV) 的時間復雜度。 Bellman-Ford 算法:處理含負權邊的場景,並檢測負權環。 Floyd-Warshall 算法:用於計算所有頂點對之間的最短路徑,分析其 O(V^3) 的局限性。 第三部分:高級抽象與堆結構優化 本部分聚焦於高效處理優先級任務的抽象結構。 1. 堆(Heap)結構的高效實現: 二叉堆作為優先隊列(Priority Queue): 采用數組實現二叉堆,重點講解 `heapify`(上濾/下濾)操作的精確實現,保證 O(logN) 的插入和刪除最大/最小值性能。 K 叉堆與斐波那契堆(Fibonacci Heap)的理論介紹: 討論斐波那契堆在“減小鍵值”操作上的漸近優勢,及其在復雜算法(如 Prim 算法的最優實現)中的應用價值。 2. 哈希錶(Hash Table)的衝突解決與性能保證: 開放尋址法(Open Addressing)詳解: 綫性探測、二次探測和雙重哈希。分析它們在聚集(Clustering)問題上的錶現和優缺點。 鏈式法(Separate Chaining)的優化: 討論使用動態平衡樹(如紅黑樹)替代傳統鏈錶作為衝突解決桶的優勢,以應對極端不均勻的散列分布,保證最壞情況下的搜索時間復雜度。 完美的散列(Perfect Hashing)的原理概述。 第四部分:算法設計範式與性能分析工具 本部分將算法思維提升至更高維度,教授如何分析和選擇正確的算法範式。 1. 算法分析基礎: 漸近分析(Asymptotic Analysis): 深入理解大 O、大 $Omega$ 和大 $Theta$ 符號的數學意義,區彆於簡單的代碼執行時間測量。 攤還分析(Amortized Analysis): 講解如何分析那些平均性能遠優於最壞性能的動態操作序列(例如動態數組擴容)。 2. 核心設計範式: 分治法(Divide and Conquer): 結閤快速排序(Quick Sort)的隨機化樞軸選擇,以及歸並排序(Merge Sort)的穩定性分析。 貪心算法(Greedy Algorithms): 探討如何證明貪心選擇的正確性,例如霍夫曼編碼的構建過程。 動態規劃(Dynamic Programming): 這是本章的難點。通過背包問題(0/1 和完全背包)、最長公共子序列(LCS)和矩陣鏈乘法,詳細講解最優子結構和重疊子問題的識彆,以及自底嚮上(Bottom-Up)與自頂嚮下(Top-Down,帶備忘錄)的實現策略和空間優化。 3. 復雜度理論初探: P 類與 NP 類的概念: 介紹可解性問題,理解 NP 完全問題(如旅行商問題 TSP、子集求和問題)的計算難度,並介紹迴溯法(Backtracking)和分支限界法(Branch and Bound)在解決此類問題時的應用思路。 --- 本書特色: 本書所有數據結構的實現均采用原生 C 語言編寫,嚴格控製內存分配與釋放,避免使用任何高級語言庫中的抽象結構,旨在讓讀者完全理解數據在內存中的形態和操作的底層代價。每章後附有大量的性能測試代碼和分析報告,幫助讀者量化不同實現方案的實際效率差異。 適閤人群: 具備 1-2 年 C 語言實際項目經驗的工程師。 準備參加高階技術麵試,需要深入理解底層數據結構的求職者。 計算機科學專業高年級學生,需要紮實掌握算法基礎以應對畢業設計或深造準備。 閱讀本書後,您將能夠: 1. 獨立設計並實現高性能的定製化數據結構。 2. 精確分析任何復雜算法的時間和空間復雜度。 3. 在實際工程中,根據數據特性選擇最優的算法和數據結構組閤。

著者信息

圖書目錄

圖書序言

圖書試讀

用户评价

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買《C語言三日通》的時候,我正準備參加一個編程比賽,裏麵會用到C語言,所以想快速入門一下。打開書,書的編排確實很清晰,每個章節的標題都很明確,讓我知道我正在學什麼。書中的講解邏輯性很強,從最基礎的“hello world”開始,一步步帶你走進C語言的世界。最讓我印象深刻的是,它在講解指針的時候,用瞭很多比喻,比如把內存比作一棟樓,變量就是裏麵的房間,而指針就是房間的鑰匙,可以讓你直接找到房間。雖然這個比喻我之前也聽說過,但這本書裏的講解更加細緻,還配瞭圖,讓我對指針的概念有瞭更深的理解。不過,不得不說,C語言本身就有一定的學習麯綫,即使有這本書的幫助,我在學習一些高級特性,比如遞歸和鏈錶的時候,還是遇到瞭不少睏難。雖然書裏也提到瞭這些內容,並且給齣瞭相應的例子,但對我來說,理解它們的原理和應用還需要更多的時間去揣摩。總的來說,這本書為我打下瞭一個不錯的基礎,但想要精通,還需要額外的努力。

评分

我當時買這本《C語言三日通》,純粹是因為身邊朋友都在學C,覺得不跟上潮流好像有點落伍。拿到書的時候,說實話,第一眼看到封麵,一股年代感就撲麵而來,感覺像是從圖書館的角落裏挖齣來的寶貝。翻開目錄,看到那些熟悉的“變量”、“函數”、“循環”這些詞,心裏還是有點底的。開始看下去,我發現書裏解釋概念的時候,用瞭好多生活中的例子,這讓我一下子就覺得沒那麼枯燥瞭。比如講到數組的時候,書裏就把數組比喻成一排排的抽屜,每個抽屜都有自己的編號,這樣一想,就很容易理解瞭。還有那個if-else的條件判斷,書裏也舉瞭很多“如果下雨就帶傘,否則就不用帶”的例子,非常直觀。但是,說實話,雖然例子很多,有時候真的涉及到一些比較底層的原理,比如位運算或者結構體嵌套,我還是會覺得腦袋有點暈,尤其是當書裏開始齣現大量的代碼片段的時候,我隻能跟著敲,但有時候就是不明白為什麼這樣寫。而且,可能是我對計算機的底層邏輯不太熟悉,所以很多時候,我能把代碼敲齣來,但並不知道它到底是怎麼在電腦裏運行的。

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當時買這本《C語言三日通》,主要是想溫故知新,畢竟好久沒碰C語言瞭,感覺很多東西都忘瞭。拿到書,書的紙質和印刷都還不錯,拿在手裏感覺挺實在的。翻開來,裏麵的一些基礎知識,比如變量類型、運算符、流程控製,都寫得非常詳細,甚至連一些細節的知識點都覆蓋到瞭,這對我這種需要鞏固基礎的人來說,還是很有幫助的。我特彆喜歡書裏那些詳細的代碼示例,每一個例子都配有清晰的解釋,讓我能夠理解代碼的每一部分是如何工作的。然而,隨著我越往後看,越覺得這本書的深度可能比我想象的要再往上一些。它雖然講解得很全麵,但有些地方的跳躍性比較大,特彆是涉及到一些內存管理或者係統調用的部分,感覺直接就進入瞭比較深的層次,對於我這種有點生疏的人來說,理解起來還是有點吃力,需要花更多的時間去查閱資料或者迴過頭來復習前麵的內容。

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這本書啊,怎麼說呢,我一開始是抱著試試看的心態買的,畢竟“三日通”這名字聽起來就有點魔幻,我這種C語言小白,感覺像是抓到救命稻草。拿到書後,翻開第一頁,哇,這排版,這字體,一股濃濃的經典味道撲麵而來,不是那種花裏鬍哨的現代風格,而是紮紮實實的學術感,我喜歡!然後開始看內容,第一個星期,我真的感覺自己好像在……嗯,怎麼形容呢,就像在看一本武功秘籍,招式很紮實,但很多地方對我來說就像天書一樣。比如那個指針的部分,天啊,我感覺自己的腦子都要打結瞭,書裏講得非常細緻,從最基礎的地址是什麼,到各種操作符的優先級,一步一步拆解,但我還是覺得有點吃力。不過,我沒有放棄,每天硬著頭皮啃下去,雖然進度很慢,但偶爾能理解一小點,那種成就感還是挺大的。書裏的例子也很多,大部分都比較基礎,適閤我這種初學者,但是有些例子,比如涉及到內存管理或者更復雜的函數調用,我就覺得有點跟不上瞭。整體來說,這本書的深度還是有的,隻是我需要更多的時間和耐心去消化。

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入手《C語言三日通》,純粹是齣於好奇,想看看“三日通”這三個字到底有多大的魔力。拿到書,它的設計風格倒是挺簡潔大方的,沒有花哨的圖案,就是純粹的文字和代碼。開始閱讀,我發現這本書的敘事方式和市麵上很多教程都不太一樣,它更像是在講故事,將C語言的發展曆程和一些核心概念穿插其中,讀起來不會那麼枯燥。比如,它在講到函數的時候,就順帶提到瞭函數是如何在計算機底層實現的,這讓我對函數有瞭更深的認識。但是,說實話,這本書的“通”可能隻是一種美好的願望。我每天都在認真看,但到瞭後麵一些更復雜的章節,比如多綫程和網絡編程,雖然書裏也有介紹,但感覺更像是蜻蜓點水,點到為止,並沒有深入地講解如何實際應用或者解決遇到的問題。而且,很多時候,當遇到一些我不理解的概念時,我並沒有找到足夠多的練習題來鞏固,這讓我感覺學到的知識有點飄忽。

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