数据结构和算法 Python和C++语言描述 下载 pdf 百度网盘 epub 免费 2025 电子书 mobi 在线

本书使用Python 和C++两种编程语言来介绍数据结构。全书内容共15 章。书中首先介绍了抽象与分析、数据的抽象等数据结构的基本原理和知识，然后结合Python 的特点介绍了容器类、链式结构和迭代器、堆栈和队列、递归、树；随后，简单介绍了C++语言的知识，并进一步讲解了C++类、C++的动态内存、C++的链式结构、C++模板、堆、平衡树和散列表、图等内容； 对算法技术进行了总结。每章 给出了一些练习题和编程练习，帮助读者复习巩固所学的知识。本书适合作为高等院校计算机相关专业数据结构课程的教材和参考书，也适合对数据结构知识感兴趣的读者学习参考。

目 录

第 1 章 抽象与分析 1

1.1 概要 1

1.1.1 大型编程. 1

1.1.2 前方的道路 2

1.2 功能的抽象 3

1.2.1 契约式设计 3

1.2.2 验证先验条件 6

1.2.3 自上而下的设计. 9

1.2.4 记录副作用. 11

1.3 算法分析. 12

1.3.1 线性搜索 12

1.3.2 二分搜索 14

1.3.3 非正式的算法比较. 15

1.3.4 算法的正式分析 17

1.3.5 大O 符号与Θ 符号 21

1.4 小结 23

1.5 练习 23

第 2 章 数据的抽象. 27

2.1 概要 27

2.2 抽象数据类型 27

2.2.1 从数据类型到抽象数据

类型. 28

2.2.2 定义抽象数据类型. 28

2.2.3 实现抽象数据类型. 30

2.3 抽象数据类型和对象 32

2.3.1 规范. 32

2.3.2 实现. 34

2.3.3 改变存储方式 35

2.3.4 面向对象的设计和编程. 36

2.4 抽象数据类型的实例：

数据集（Dataset） 38

2.4.1 面向对象设计的过程 38

2.4.2 定义一个抽象数据

类型. 39

2.4.3 实现这个抽象数据类型. 41

2.5 抽象数据类型的实例：

有理数（Rational） .42

2.5.1 运算符重载.42

2.5.2 有理数（Rational）类44

2.6 增量开发以及单元测试45

2.7 小结48

2.8 练习48

第3 章 容器类52

3.1 概要52

3.2 Python 的列表52

3.3 顺序集合：扑克牌牌组53

3.4 有序集合：手牌.56

3.4.1 创建桥牌的手牌56

3.4.2 比较扑克牌.58

3.4.3 扑克牌排序.59

3.5 Python 里列表的实现61

3.5.1 基于数组的列表61

3.5.2 效率分析62

3.6 Python 的字典（选读） .63

3.6.1 字典抽象数据类型63

3.6.2 熟悉Python 字典.64

3.6.3 字典的实现.65

3.6.4 扩展示例：马尔可夫链67

3.7 小结70

3.8 练习71

第4 章 链式结构和迭代器.75

4.1 概要75

4.2 Python 的内存模型75

传递参数80

4.3 链表实现.81

4.4 链表抽象数据类型的实现.85

4.5 迭代器95

4.5.1 Python 的迭代器95

4.5.2 在链表（LList）里

添加迭代器.96

4.5.3 通过Python 的生成器来

迭代 97

4.6 基于游标的列表API（选读） . 99

4.6.1 游标（Cursor）的

API 99

4.6.2 Python 的游标列表

（CursorList） 100

4.6.3 链式结构的游标列表

（CursorList） 102

4.7 链表vs 数组 104

4.8 小结. 104

4.9 练习. 105

第5 章 堆栈和队列 109

5.1 概要. 109

5.2 堆栈. 109

5.2.1 堆栈抽象数据类型 109

5.2.2 堆栈的简单应用 110

5.2.3 堆栈的实现 112

5.2.4 应用程序：处理算术

方程. 113

5.2.5 应用程序：语法的处理

（选读） . 116

5.3 队列. 119

5.3.1 队列抽象数据类型 119

5.3.2 队列的简单应用 120

5.4 队列的实现. 121

5.5 应用程序示例：队列的模拟

（选读） . 123

5.6 小结. 128

5.7 练习. 128

第6 章 递归 133

6.1 概要. 133

6.2 递归定义 134

6.3 简单的递归示例 136

6.3.1 示例：字符串反转 136

6.3.2 示例：字谜 137

6.3.3 示例：快速计算指数. 138

6.3.4 示例：二分搜索 139

6.4 递归的分析. 140

6.5 排序.142

6.5.1 递归设计：归并排序142

6.5.2 分析归并排序.144

6.6 一个“难”题：汉诺塔146

6.7 小结.149

6.8 练习.150

第7 章 树156

7.1 概要.156

7.2 树的术语156

7.3 示例应用程序：表达式树158

7.4 树的存储方式159

7.5 应用：二叉搜索树.160

7.5.1 二分查找属性.160

7.5.2 实现一个二叉搜索树161

7.5.3 遍历整个二叉搜索树

（BST） 166

7.5.4 二叉搜索树（BST）的

运行时分析168

7.6 使用二叉搜索树（BST）来

实现映射（选读）169

7.7 小结.171

7.8 练习.172

第8 章 为Python 程序员准备的

C++简介.177

8.1 概要.177

8.2 C++的历史和背景178

8.3 注释、代码块、变量名和

关键字.182

8.4 数据类型和变量声明183

8.5 Include 语句、命名空间

以及输入 输出186

8.6 编译.189

8.7 表达式和运算符优先级191

8.8 条件语句193

8.9 数据类型转换196

8.10 循环语句197

8.11 数组199

8.11.1 一维数组199

8.11.2 多维数组201

8.11.3 字符数组. 201

8.12 函数的细节 202

8.12.1 声明、定义以及原型. 202

8.12.2 值传递 205

8.12.3 引用传递. 205

8.12.4 将数组作为参数传递. 206

8.12.5 常量参数 208

8.12.6 默认参数. 208

8.13 头文件和内联函数 209

8.14 断言与测试 213

8.15 变量的作用域以及生命周期. 214

8.16 Python 程序员编写C++程序

时的常见错误. 215

8.17 其他的C++相关话题

（选读） 216

8.17.1 C++的Switch 语句. 216

8.17.2 创建C++的命名空间. 218

8.17.3 全局变量. 219

8.18 小结 220

8.19 练习 220

第9 章 C++类. 224

9.1 基本的语法和语义. 224

9.2 字符串 232

9.3 文件输入和输出 234

9.4 运算符重载. 236

9.5 类变量和方法 242

9.6 小结. 246

9.7 练习. 246

第 10 章 C++的动态内存. 250

10.1 概要 250

10.2 C++的指针 254

10.3 动态数组 259

10.4 动态内存类 263

10.4.1 析构函数. 263

10.4.2 复制构造函数 265

10.4.3 赋值运算符 268

10.4.4 完整的动态数组类 270

10.4.5 引用返回类型 275

10.5 动态内存错误. 276

10.5.1 内存泄漏.276

10.5.2 访问无效内存277

10.5.3 内存错误总结280

10.6 小结281

10.7 练习281

第 11 章 C++的链式结构285

11.1 概要285

11.2 C++链式结构的类286

11.3 C++链表.288

11.4 C++链接的动态内存错误.298

11.5 小结299

11.6 练习300

第 12 章 C++模板.302

12.1 概要302

12.2 模板方法303

12.3 模板类.305

12.3.1 标准模板库的

vector 类305

12.3.2 用户定义的模板类.308

12.4 小结 311

12.5 练习312

第 13 章 堆、平衡树和散列表314

13.1 概要314

13.2 优先队列和堆.314

13.2.1 堆排序320

13.2.2 关于堆和优先队列

实现的说明320

13.3 平衡树.321

13.4 其他的树结构.329

13.5 散列表.329

13.6 小结339

13.7 练习339

第 14 章 图.343

14.1 概要343

14.2 图数据结构344

14.3 短路径算法.347

14.3.1 无权 短路径347

14.3.2 加权 短路径350

14.4 深度优先算法.353

14.5 小生成树 357

14.5.1 Kruskal 算法. 358

14.5.2 不交集数据结构. 358

14.5.3 Prim 算法 361

14.6 小结 361

14.7 练习 362

第 15 章 算法技术 365

15.1 概要 365

15.2 分治算法 365

15.2.1 分析递归函数 366

15.2.2 快速排序.368

15.3 贪心算法372

15.4 动态规划378

15.4.1 长公共子序列379

15.4.2 记忆化382

15.4.3 矩阵链乘法382

15.5 NP 问题383

15.6 小结384

15.7 练习385

术语表387

戴维·M. 瑞德（David M. Reed） 美国Capital大学计算机科学系教授，负责教授Python和C++ 编程。他拥有俄亥俄州立大学计算机博士学位。约翰·策勒（John Zelle）美国Wartburg 大学数学和计算机系教授。他负责教授Python 程序设计课程，是《Python程序设计(第3版）》一书的作者。

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标准流程与真理相伴，同时也常常包含残酯的矛盾。我们这些不具有运动员神圣天赋的旁观者，才是唯能真正看清我们所不具备的天赋，并将它准确无误、帮帮如生地表达出来的人；而那些具备运动天赋并将它展现出来的人，一定对这种天赋视而不见，充耳不闻一一倒不是因为不见不闻是这种天赋的代价，而是因为它就是这种天赋的精髓。

伟大的运动员经常被人称作“天生的”运动员，这样说绝非偶然，因为他们可以表现出百分之百的自在：能够依靠直觉、肌肉记忆和自主的意志做动作，使得动因和行动合二为一。伟大的运动员一一博格、伯德、尼古拉斯、乔丹，尤其是奥斯汀这样真正伟大的运动员一一甚至可以在令人室息的压力和被审视的情况下做到上述几点。他们能顶住搅乱心智的力量，而这种力量足以让一个容易关注自己一举一动的头脑分裂成两个。

于是，顶尖运动员的天赋背后的秘诀或许就如同静谧本身那般神秘、显见、单调、深邃。一名伟大的选手顶着人群发出的恶意噪声，站上罚球线去投决定当晚比赛的一球时他究竟在想什么？这一问题真正的、扑朔迷离的答案是：心无杂念。

伟大的运动员究竟是怎么把自身发出的伊阿古般的声音屏蔽掉的？他们是如何忽略头脑中的念头，仅仅做出华丽的动作的？他们又是如何在决定性的时刻，为自己召唤出“决定性的一球”或者“专心致志”这样的标语式陈词调，赋予其意义，并将之付诸行动的？或许答案在于，在顶尖的运动员看来，陈词滥调并非标语，而是真实的想法，抑或，它甚至不是一句涉及深度、陈腐错误或者正确这些指标的陈述性表述，而仅仅是一个祈使句一要么有用，要么没用，如果有用，那就念两句，照这样去做。就是这样。

特蕾西・奥斯汀在1989年经历了那场车祸之后写道我很快意识到，我对此其实什么也不能做。”这样的语气若不是真实的，若不是对她脑中的整个接受过程的全部描述那会是什么？她是一个蠢蛋或浅薄的人吗？她真的会对自己说，在面对某种恶果时什么也不能做，因此还是听之任之为好，继而就完全听之任之，不再有内心的挣扎？或者，此人就是某个不知怎么就天生充满智慧和深刻见解的高人，像圣徒和僧侣那样，以天真的方式获得天启？

我真的很困惑一一这样一个人究竟是白痴还是神秘主义者，抑或两者皆是，又或者两者皆不是？唯一可以确定的似乎是，这样一个人写不出行文上佳的回...

美感并不是竞技体育的目标，但是高水平的运动却是展现人体之美的首要渠道。美之于高水平运动，大体与勇气之于战争相似。

我们在此谈论的人体美感是指某种特定的美感类型，或许可以称之为“动态之美”。其能量和感染力无处不在。它与性或者文化范式无关。真正与之相关的，其实是人类与拥有躯体这一事实的和解。

（拥有一具躯体也有许多不好的地方。如果说需要一些例子才能明白这一明显的事实，我们可以很快地列举出伤病、疼痛、气味、恶心感、衰老、重力、脓血病笨拙、疾病、极限一所有这些我们躯体的意愿和实际能力之间的对立例子来。难道没有人曾怀疑过，我们在与拥有躯体这一事实和解时需要帮助吗？我们渴望和解吗？毕竟，死去的是你的躯体。

很显然，拥有一具躯体还是有很多不错的地方，只不过在现实中感受和体会起来更难。就像是某种罕见的、高峰体验般的感官顿悟（“能有眼睛看到此番日出之景真让人开心！”等），伟大的运动员引领我们意识到去触碰、感知、穿过空间以及与物体接触时是多么值得称道的事儿——假定，伟大的运动员用身体能够办到的事儿是我们这些人只能在梦中做到的。但是，这些梦是非常重要的，它们弥补了许多。）

这里提到的训练既是针对肌肉的，也是针对神经的。日复一日、成千上万次的击打可以锻炼出凭“感觉”击球的能力，这种能力无法通过常规的有意识的思考获得。诸如此类的重复训练，在外行看来毫无趣味，甚至非常残酷，但是外行无法感知的是选手的内在感受——一次又一次微小的调整，以及每一次调整所带来的越来越精准的感受，即便这种感受离正常的意识越来越远。

强烈的暴风雨就和大多数给你带来威胁感的事物一样，总是很短暂，有虚张声势之感。

力没了法则就没有了形状，只会留下大小和趋势。

它就是一种催眠，是精神一度平静且迷醉的状态，令人麻木而又感受得极为细致。

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