動畫圖解資料結構:使用C++(附光碟)(第三版)

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圖書描述

全國第一本最完整的「影音數位教材」
  全國第一本最完整的「動畫電子書教材」
  全國第一本附有「自我評量測驗係統」的教材
  本書中附有五種程式語言:C / C++ / C# / Java / VB

  本書以嚴謹的架構和豐富的內容帶領讀者進入資料結構的殿堂,搭配多樣的內容和圖片說明,讓您更快掌握程式技巧,迅速提升作業效率。

  DVD/書中
  ‧影音電子書教材
  ‧動畫圖解電子書教材
  ‧動態互動程式
  ‧補充PDF電子書
 
深入剖析:現代編程範式與高效算法設計 圖書名稱: 深入剖析:現代編程範式與高效算法設計 作者: [此處可虛構一位資深軟件工程師或大學教授的姓名] 齣版信息: [此處可虛構齣版社名稱及齣版年份] ISBN: [此處可虛構一組ISBN號碼] --- 內容簡介: 在當今快速迭代的軟件開發領域,單純掌握一門編程語言的基礎語法已遠遠不能滿足復雜係統構建的需求。本書《深入剖析:現代編程範式與高效算法設計》旨在為中高級程序員、計算機科學專業的學生以及緻力於提升工程素養的開發人員,提供一套全麵、深入且極具實踐指導意義的知識體係。本書聚焦於如何利用先進的編程哲學指導數據結構與算法的實現,從而構建齣既健壯又具備卓越性能的應用程序。 本書的核心目標,是將理論的嚴謹性與工程實踐的靈活性完美結閤。我們不滿足於講解“如何寫齣能跑的代碼”,而是深入探究“如何寫齣最優化、最易於維護和擴展的代碼”。 第一部分:現代編程範式基石與抽象思維 本部分將帶領讀者跳齣單一的麵嚮對象(OOP)思維定式,全麵擁抱支持多範式的現代語言特性。我們將探討如何有效結閤命令式、函數式(Functional Programming, FP)以及麵嚮對象(OOP)的思想,以應對不同場景下的挑戰。 1.1 函數式編程的威力與應用 函數式編程並非遙不可及的學術概念,而是提升代碼可靠性的利器。本章詳述不可變性(Immutability)在並發處理和狀態管理中的核心作用。我們將深入講解純函數(Pure Functions)的設計原則,如何利用高階函數(Higher-Order Functions)進行有效的流程抽象,以及在實際項目中,如何使用如 Lambda 錶達式、Currying(柯裏化)和函數組閤(Function Composition)來重構復雜的業務邏輯。重點分析在C++(或特定現代語言如Rust/Swift等,視目標讀者群體調整側重)中如何模擬和應用這些FP概念,以減少副作用,簡化調試過程。 1.2 泛型編程與元編程藝術 現代軟件對代碼復用性的要求極高。本章深入探討泛型編程(Generic Programming)的真正含義,超越簡單的模闆使用。我們將剖析模闆元編程(Template Metaprogramming)在編譯期執行計算、生成特定優化代碼路徑方麵的強大能力。內容涵蓋:類型萃取(Type Traits)的實際用途、SFINAE(Substitution Failure Is Not An Error)的精妙應用,以及如何設計齣高度靈活且類型安全的抽象層。理解這些機製,是編寫可重用庫和框架的關鍵。 1.3 內存模型、並發與並行化 在多核處理器成為主流的今天,理解底層內存模型至關重要。本章詳細闡述現代CPU架構下的緩存一緻性、內存屏障(Memory Barriers)的概念及其對算法性能的直接影響。隨後,我們將係統地介紹並發編程的最新進展,不僅僅是鎖和互斥量,更側重於無鎖數據結構(Lock-Free Data Structures)的設計原理,如原子操作(Atomic Operations)的應用。這部分內容將指導讀者如何設計齣真正可擴展的並行算法,避免死鎖和競態條件。 第二部分:高級數據結構與高效算法的深層優化 在掌握瞭強大的編程範式後,本部分將關注算法和數據結構本身的性能優化,強調“漸進復雜度之外的考量”。 2.1 緩存友好型數據結構設計 傳統的教科書數據結構分析多基於理論上的時間復雜度 $O(n)$ 或 $O(log n)$,但往往忽略瞭實際運行時的硬件性能瓶頸——內存訪問延遲。本章聚焦於“數據局部性”(Data Locality)原則。我們將設計並實現一係列“緩存友好型”的數據結構,例如:數組式的樹結構(Array-based Trees)、結構體填充(Structure Padding)的優化,以及如何通過調整數據布局來最大化CPU緩存命中率(Cache Hit Rate)。這部分內容對於高性能計算和大規模數據處理至關重要。 2.2 圖論算法的工程實現與近似策略 圖算法是解決網絡、依賴關係和路徑規劃問題的核心。本書不僅迴顧經典的Dijkstra和Floyd-Warshall算法,更著重於它們在海量數據集上的性能瓶頸。內容將擴展到: 大規模圖存儲與遍曆: 探討圖數據庫索引結構與內存映射(Memory Mapping)技術。 啓發式搜索: A算法及其變體的實際應用,以及如何設計高效的啓發函數(Heuristics)。 近似算法: 針對NP-Hard問題(如旅行商問題TSP),如何在可接受的誤差範圍內,設計齣快速的近似解法。 2.3 字符串處理與模式匹配的現代方法 字符串操作在日誌分析、文本編輯器和生物信息學中無處不在。本章將超越樸素的暴力匹配,深入講解如KMP、Boyer-Moore等經典算法的優化細節。更重要的是,我們將介紹基於後綴樹(Suffix Trees)和後綴數組(Suffix Arrays)的高級結構,它們在處理多模式匹配、最長公共子串等問題時展現齣的強大效率。 2.4 空間數據結構與維度擴展 處理地理信息、三維模型或高維特徵嚮量時,一維或二維的結構已無法滿足需求。本章詳細介紹如何構建和高效查詢多維空間數據結構,包括:K-d 樹、R-樹(R-Trees)及其變體(如R-Tree)。重點講解範圍查詢(Range Queries)和最近鄰搜索(Nearest Neighbor Search, NNS)在這些結構上的高效實現,以及如何處理“維度災難”(Curse of Dimensionality)帶來的性能衰減。 第三部分:算法的復雜性分析與工程決策 本部分強調“為什麼”選擇某個算法而非另一個。它關注於在資源受限的真實環境中做齣最優工程決策的能力。 3.1 漸進分析的局限性與基準測試(Benchmarking) 深入探討大O錶示法在分析小規模輸入時的誤導性,並介紹如何設計科學的基準測試環境。內容包括:使用微基準測試(Microbenchmarking)工具的正確姿勢、統計學意義上的性能對比,以及如何隔離係統噪聲以獲得可信的結果。 3.2 算法的平衡點:時間、空間與實現難度 本書提供瞭一個決策框架,幫助開發者權衡算法的時間復雜度、空間復雜度與開發維護成本。我們將通過具體的案例分析(如使用哈希錶代替平衡二叉樹的場景),演示在特定約束條件下,一個漸進復雜度略差但常數因子極小的算法,如何在實踐中勝齣。 3.3 概率算法與容錯設計 在需要極高速度但允許微小錯誤率的場景下,概率算法提供瞭革命性的解決方案。我們將介紹如Bloom Filters(布隆過濾器)在快速集閤成員測試中的應用,以及Las Vegas和Monte Carlo算法的區彆與適用範圍。理解這些工具,是構建高吞吐量、低延遲係統的必備知識。 --- 本書特色: 1. 範式融閤: 不局限於單一編程風格,指導讀者在OOP、FP和泛型編程之間靈活切換。 2. 硬件感知: 深度結閤CPU緩存、內存訪問模式等底層硬件知識,指導算法的“硬件優化”。 3. 工程導嚮: 每一個高級結構和算法的介紹,都附帶瞭工程上的實現考量和性能權衡分析。 4. 概念深度: 理論講解深入,而非停留在 API 調用的層麵,確保讀者真正理解背後的數學和邏輯原理。 《深入剖析:現代編程範式與高效算法設計》不僅是一本算法參考書,更是一本關於如何構建高性能、可維護的現代軟件係統的思想指南。它將幫助您從一個熟練的編碼者,蛻變為一名能設計復雜係統的架構級工程師。

著者信息

圖書目錄

第1章 資料結構導論
第2章 陣列
第3章 堆疊
第4章 佇列
第5章 鏈結串列
第6章 樹狀結構
第7章 圖形結構
第8章 排序
第9章 搜尋
 

圖書序言



  自從電腦被發明之後,電腦就漸漸的變成人類生活的一部份,加上網際網路的普及,人類越來越依賴電腦,其最主要的原因為何呢?那就是電腦具備以下三點特性:1. 執行速度快。2. 準確性高。3. 記憶體容量大。因此,我們日常生活就愈來愈需要電腦瞭。有句話:「電腦非萬能,沒有電腦萬萬不能」。

  有瞭電腦就可以記錄許多資料,在經過一段時間之後,更會産生龐大的資料量。因此,如何將這些資料更有效率、有係統的存放到記憶體中,以便我們將來需要時,可以方便、即時的取齣所需的資訊,這將是「資料結構」所要研究的議題。

  資料結構(Data Structures)是一門電腦科學領域的基礎課程,其目的是研究如何將資料有組織地存放到電腦記憶體中,以提昇程式之執行效率的一門學問。因此,有良好的資料結構(Data structure)及有效率的演算法(Algorithm)將可以大大的提昇程式的執行效率。在電腦科學(Computer Science)的領域中,我們如何透過電腦來取得即時有用的資訊,那就必須要將資料交由程式去運作,而「程式」就是由「資料結構」和「演算法」所構成的。

  目前在全國的大專院校中,電腦科學相關領域的係所(例如:資工、資科、資管、資教、應用數學、網路科技等)都將「資料結構」列為必修課程,並且也有工程科學(電子、電機等)列為選修課程。同時,有關資訊類的國傢考試(高、普考、特考)、研究所及轉學考都將「資料結構」列為必考科目。
 

圖書試讀

用户评价

评分

這本《動畫圖解資料結構:使用C++ (第三版)》真的顛覆瞭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」方式震撼到瞭。它不是那種隻有幾張圖示的書,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齣來。 我記得我以前在學「雜湊錶」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,或是如何在錶中尋找空位,都展示得非常清楚。光碟裡麵提供的 C++ 程式碼也很有幫助,不僅可以配閤動畫來驗證,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。對於想紮實學習資料結構,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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收到《動畫圖解資料結構:使用C++ (附光碟) (第三版)》這本書,我真的覺得太值迴票價瞭!我本身是資工係的學生,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瞭鏇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。光碟裡麵附的 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,實在是太方便瞭!我嘗試著修改瞭一些範例程式碼,看看對資料結構的影響,感覺學習起來非常有成就感。這本書不隻適閤初學者,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,而是充滿瞭動態和邏輯的美感。

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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」真的太神瞭!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齣來,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、閤併排序)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。光碟裡麵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瞭好幾個層次,之前學習C++時遇到的瓶頸,似乎也因為這樣有瞭突破口。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!

评分

我最近入手瞭這本《動畫圖解資料結構:使用C++ (附光碟) (第三版)》,實在是太驚喜瞭!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係、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,裡麵有許多 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。我試著調瞭一下參數,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,而是先從大傢比較熟悉的陣列、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瞭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。

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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,還搭配瞭光碟裡麵的動畫效果!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,看瞭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齣來,我纔恍然大悟!而且,它不是那種粗糙的動畫,而是很細膩地展示瞭每一步的變化,讓你真正「看到」資料結構在記憶體中的樣子和操作的過程。光碟裡麵的 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、雜湊錶,幾乎涵蓋瞭資料結構的主要麵嚮,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。

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