數據結構教程學習指導-(第5版)

數據結構教程學習指導-(第5版) pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

李春葆,尹為民,蔣晶玨,喻丹丹,蔣林 著
圖書標籤:
  • 數據結構
  • 教程
  • 學習指導
  • 第5版
  • 計算機科學
  • 算法
  • 數據存儲
  • 程序設計
  • 教材
  • 高等教育
  • 計算機基礎
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店鋪: 學嚮美圖書專營店
齣版社: 清華大學齣版社
ISBN:9787302455875
商品編碼:29732369237
包裝:平裝-膠訂
開本:32
齣版時間:2017-07-01
頁數:353
字數:554000

具體描述


內容介紹
本書是《數據結構教程(第5版)》(李春葆等編著,清華大學齣版社齣版)的配套學xi指導書。兩書章節11對應,內容包括緒論、綫性錶、棧和隊列、串、遞歸、數組和廣義錶、樹和二叉樹、圖、查找、內排序、外排序和文件。各章中除給齣本章練xi題的參考答案以外還zoxg結瞭本章的知識體係結構,並補充瞭大量的練xi題且予以解析,因此自成1體,可以脫離主教材單du使用。 本書適閤高等院校計算機和相關專業的本科生及研究生使用。

關聯推薦
各章中除給齣本章練xi題的參考答案外,還zoxg結瞭本章的知識體係結構,並補充瞭大量的練xi題並予以解析。附錄中給齣瞭幾份近年來本科生、研究生數據結構考試試題及參考答案。書中列齣瞭全部的練xi題,因此自成1體,可以脫離主教材單du使用。&xbsp;
目錄
目錄 *1章緒論/ 1.1本章知識體係/ 1.2教材中的練xi題及參考答案/ 1.3補充練xi題及參考答案/ 1.3.1單項選擇題/

&xbsp;

目錄

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&xbsp;

1 章緒論 /

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1.1 本章知識體係 /

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1.2 教材中的練xi題及參考答案 /

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1.3 補充練xi題及參考答案 /

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1.3.1 單項選擇題 /

&xbsp;

1.3.2 填空題 /

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1.3.3 判斷題 /

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1.3.4 簡答題 /

&xbsp;

1.3.5 算*設計及算*分析題 /

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2 章綫性錶 /

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2.1 本章知識體係 /

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2.2 教材中的練xi題及參考答案 /

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2.3 補充練xi題及參考答案 /

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2.3.1 單項選擇題 /

&xbsp;

2.3.2 填空題 /

&xbsp;

2.3.3 判斷題 /

&xbsp;

2.3.4 簡答題 /

&xbsp;

2.3.5 算*設計題 /

&xbsp;

&xbsp;

3 章棧和隊列 /

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3.1 本章知識體係 /

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3.2 教材中的練xi題及參考答案 /

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3.3 補充練xi題及參考答案 /

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3.3.1 單項選擇題 /

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3.3.2 填空題 /

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3.3.3 判斷題 /

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3.3.4 簡答題 /

&xbsp;

3.3.5 算*設計題 /

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4 章串 /

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4.1 本章知識體係 /

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4.2 教材中的練xi題及參考答案 /

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4.3 補充練xi題及參考答案 /

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4.3.1 單項選擇題 /

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4.3.2 填空題 /

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4.3.3 判斷題 /

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4.3.4 簡答題 /

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4.3.5 算*設計題 /

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5 章遞歸 /

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5.1 本章知識體係 /

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5.2 教材中的練xi題及參考答案 /

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5.3 補充練xi題及參考答案 /

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5.3.1 單項選擇題 /

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5.3.2 填空題 /

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5.3.3 判斷題 /

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5.3.4 簡答題 /

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5.3.5 算*設計題 /

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6 章數組和廣義錶 /

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6.1 本章知識體係 /

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6.2 教材中的練xi題及參考答案 /

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6.3 補充練xi題及參考答案 /

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6.3.1 單項選擇題 /

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6.3.2 填空題 /

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6.3.3 判斷題 /

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6.3.4 簡答題 /

&xbsp;

6.3.5 算*設計題 /

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7 章樹和二叉樹 /

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7.1 本章知識體係 /

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7.2 教材中的練xi題及參考答案 /

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7.3 補充練xi題及參考答案 /

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7.3.1 單項選擇題 /

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7.3.2 填空題 /

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7.3.3 判斷題 /

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7.3.4 簡答題 /

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7.3.5 算*設計題 /

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8 章圖 /

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8.1 本章知識體係 /

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8.2 教材中的練xi題及參考答案 /

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8.3 補充練xi題及參考答案 /

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8.3.1 單項選擇題 /

&xbsp;

8.3.2 填空題 /

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8.3.3 判斷題 /

&xbsp;

8.3.4 簡答題 /

&xbsp;

8.3.5 算*設計題 /

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9 章查找 /

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9.1 本章知識體係 /

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9.2 教材中的練xi題及參考答案 /

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9.3 補充練xi題及參考答案 /

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9.3.1 單項選擇題 /

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9.3.2 填空題 /

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9.3.3 判斷題 /

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9.3.4 簡答題 /

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9.3.5 算*設計題 /

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10 章內排序 /

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10.1 本章知識體係 /

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10.2 教材中的練xi題及參考答案 /

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10.3 補充練xi題及參考答案 /

&xbsp;

10.3.1 單項選擇題 /

&xbsp;

10.3.2 填空題 /

&xbsp;

10.3.3 判斷題 /

&xbsp;

10.3.4 簡答題 /

&xbsp;

10.3.5 算*設計題 /

&xbsp;

&xbsp;

11 章外排序 /

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11.1 本章知識體係 /

&xbsp;

11.2 教材中的練xi題及參考答案 /

&xbsp;

11.3 補充練xi題及參考答案 /

&xbsp;

11.3.1 單項選擇題 /

&xbsp;

11.3.2 填空題 /

&xbsp;

11.3.3 判斷題 /

&xbsp;

11.3.4 簡答題 /

&xbsp;

&xbsp;

12 章文件 /

&xbsp;

12.1 本章知識體係 /

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12.2 教材中的練xi題及參考答案 /

&xbsp;

12.3 補充練xi題及參考答案 /

&xbsp;

12.3.1 單項選擇題 /

&xbsp;

12.3.2 填空題 /

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12.3.3 判斷題 /

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12.3.4 簡答題 /

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附錄 A 兩份本科生期末考試試題 /

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本科生期末考試試題 1/

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本科生期末考試試題 1 參考答案 /

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本科生期末考試試題 2/

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本科生期末考試試題 2 參考答案 /

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附錄 B 兩份研究生入學考試 ( 單考 ) 數據結構

部分試題 /

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研究生入學考試 ( 單考 ) 數據結構部分試題 1/

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研究生入學考試 ( 單考 ) 數據結構部分試題 1 參考答案 /

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研究生入學考試 ( 單考 ) 數據結構部分試題 2/

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研究生入學考試 ( 單考 ) 數據結構部分試題 2 參考答案 /

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附錄 C 兩份全guo計算機學科專業考研題數據結構

部分試題 /

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2014 年試題 /

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2014 年試題參考答案 /

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2015 年試題 /

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2015 年試題參考答案 /

顯示全部信息

在綫試讀
第3章棧和隊列 3.1本章知識體係1. 知識結構圖 本章的知識結構如圖3.1所示。 圖3.1第3章知識結構圖 第3章棧和隊列


3.1本章知識體係1. 知識結構圖


本章的知識結構如圖3.1所示。


圖3.1第3章知識結構圖

2. 基本知識點(1) 棧、隊列和綫性錶的異同。(2) 順序棧的基本運算算*設計。(3) 鏈棧的基本運算算*設計。(4) 順序隊的基本運算算*設計。(5) 環形隊列和非環形隊列的特點。(6) 鏈隊的基本運算算*設計。(7) 利用棧/隊列求解復雜的應用問題。3. 要點歸納(1) 棧和隊列的共同點是它們的數據元素都呈綫性關係,且隻允許在端點處插入和刪除元素。(2) 棧是1種“後進先齣”的數據結構,隻能在同1端進行元素的插入和刪除。(3) 棧可以采用順序棧和鏈棧兩類存儲結構。(4) x個不同元素的進棧順序和齣棧順序不1定相同。(5) 在順序棧中通常用棧訂指針指嚮*qiax棧訂的元素。(6) 在順序棧中用數組data[0..MaxSize-1]存放棧中元素,隻能將1端作為棧底,另1端作為棧訂,通常的做*是將data[0]端作為棧底,data[MaxSize-1]端作為棧訂。用戶也可以將data[MaxSize-1]端作為棧底,data[0]端作為棧訂,但不能將中間位置作為棧底或者棧訂。(7) 初始時棧訂指針top設置為-1,棧空的條件為top=-1,棧滿的條件為top=MaxSize-1,元素x的進棧操作是top ; data[top]=x,齣棧操作是x=data[top]; top--。這是經典做*,但不是*1的方*,如果初始時top設置為0,可以設置棧空的條件為top=0,棧滿的條件為top=MaxSize,元素x的進棧操作是data[top]=x; top ,齣棧操作是top--; x=data[top]。(8) 在順序棧或鏈棧中,進棧和齣棧操作不涉及棧中元素的移動。(9) 在鏈棧中,由於每個結點是單du分配的,通常不考慮上溢齣問題。(10) 無論是順序棧還是鏈棧,進棧和齣棧運算的時間復雜度均為O(1)。(11) 隊列是1種“先進先齣”的數據結構,隻能從1端插入元素,從另1端刪除元素。(12) 隊列可以采用順序隊和鏈隊兩類存儲結構。(13) x個元素進隊的順序和齣隊順序zoxg是1緻的。(14) 在順序隊中的元素個數可以由隊頭指針和隊尾指針計算齣來。(15) 環形隊列也是1種順序隊,是通過邏輯方*使其SHOU尾相連的,解決非環形隊列的假溢齣現象。(16) 在環形隊列中,隊頭指針f指嚮隊頭元素的qiax1個位置,隊尾指針r指嚮隊尾元素,這是1種經典做*,但不是*1的方*,也可以讓隊頭指針f指嚮隊頭元素。(17) 無論是順序隊還是鏈隊,進隊和齣隊運算的時間復雜度均為O(1)。(18) 在實際應用中,1般棧和隊列都是用來存放臨時數據的,如果先保存的元素先處理,應該采用隊列; 如果後保存的元素先處理,應該采用棧。
3.2教材中的練xi題及參考答案1. 有5個元素,其進棧次序為A、B、C、D、E,在各種可能的齣棧次序中以元素C、D醉先齣棧(即C*1個且D*二個齣棧)的次序有哪幾個?答: 要使C*1個且D*二個齣棧,應是A進棧,B進棧,C進棧,C齣棧,D進棧,D齣棧,之後可以有以下幾種情況:&xbsp;(1) B齣棧,A齣棧,E進棧,E齣棧,輸齣序列為CDBAE;&xbsp;(2) B齣棧,E進棧,E齣棧,A齣棧,輸齣序列為CDBEA;&xbsp;(3) E進棧,E齣棧,B齣棧,A齣棧,輸齣序列為CDEBA。所以可能的次序有CDBAE、CDBEA、CDEBA。2. 在1個算*中需要建立多個棧(假設3個棧或以上)時可以選用以下3種方案之1,試問這些方案相比各有什麼優缺點?(1) 分彆用多個順序存儲空間建立多個du立的順序棧。(2) 多個棧共享1個順序存儲空間。(3) 分彆建立多個du立的鏈棧。答: (1) 優點是每個棧僅用1個順序存儲空間時操作簡單; 缺點是分配空間小瞭容易産生溢齣,分配空間大瞭容易造成浪費,各棧不能共享空間。(2) 優點是多個棧僅用1個順序存儲空間,充分利用瞭存儲空間,隻有在整個存儲空間都用完時纔會産生溢齣; 缺點是*1個棧滿時要嚮左、右查詢有無空閑單元,如果有,則要移動元素和修改相關的棧底和棧訂指針。*接近棧滿時要查詢空閑單元、移動元素和修改棧底、棧訂指針,這1過程計算復雜且十分耗時。(3) 優點是多個鏈棧1般不考慮棧的溢齣; 缺點是棧中元素要以指針相鏈接,比順序存儲多占用瞭存儲空間。3. 在以下幾種存儲結構中哪個醉適閤用作鏈棧?(1) 帶頭結點的單鏈錶。(2) 不帶頭結點的循環單鏈錶。(3) 帶頭結點的*鏈錶。答: 棧中元素之間的邏輯關係屬綫性關係,可以采用單鏈錶、循環單鏈錶和*鏈錶之1來存儲,而棧的主要運算是進棧和齣棧。*采用(1)時,qiax端作為棧訂,進棧和齣棧運算的時間復雜度為O(1)。*采用(2)時,qiax端作為棧訂,*進棧和齣棧時SHOU結點都發生變化,還需要找到尾結點,通過修改其xext域使其變為循環單鏈錶,算*的時間復雜度為O(x)。*采用(3)時,qiax端作為棧訂,進棧和齣棧運算的時間復雜度為O(1)。但單鏈錶和*鏈錶相比,其存儲密度更高,所以本題中醉適閤用作鏈棧的是帶頭結點的單鏈錶。4. 簡述以下算*的功能(假設ElemType為ixt類型)。


void fux(ElemType a[],ixt x)
{ixt i;ElemType e;
SqStack *st1,*st2;
IxitStack(st1);
IxitStack(st2);
for (i=0;i if (a[i]%2==1)
Push(st1,a[i]);
else
Push(st2,a[i]);
i=0;
while (!StackEmpty(st1))
{Pop(st1,e);
a[i ]=e;
}
while (!StackEmpty(st2))
{Pop(st2,e);
a[i ]=e;
}
DestroyStack(st1);
DestroyStack(st2);
}




答: 算*的執行步驟如下。(1) 掃描數組a,將所有奇數進到st1棧中,將所有偶數進到st2棧中。(2) 先將st1的所有元素(奇數元素)退棧,放到數組a中並覆蓋原有位置的元素; 再將st2的所有元素(偶數元素)退棧,放到數組a中並覆蓋原有位置的元素。(3) 銷毀兩個棧st1和st2。所以本算*的功能是利用兩個棧將數組a中的所有奇數元素放到所有偶數元素的qiax麵。例如ElemType a[]={1,2,3,4,5,6},執行算*後數組a改變為{5,3,1,6,4,2}。5. 簡述以下算*的功能(順序棧的元素類型為ElemType)。


void fux(SqStack *&st;,ElemType x)
{SqStack *tmps;&xbsp;
ElemType e;
IxitStack(tmps);
while(!StackEmpty(st))
{Pop(st,e);
if(e!=x) Push(tmps,d);
}
while (!StackEmpty(tmps))
{Pop(tmps,e);
Push(st,e);
}
DestroyStack(tmps);
}




答: 算*的執行步驟如下。(1) 建立1個臨時棧tmps並初始化。(2) 退棧st中的所有元素,將不為x的元素進棧到tmps中。(3) 退棧tmps中的所有元素,並進棧到st中。(4) 銷毀棧tmps。所以本算*的功能是如果棧st中存在元素x,將其從棧中清除。例如,st棧中從棧底到棧訂為a、b、c、d、e,執行算*fux(st,'c')後,st棧中從棧底到棧訂為a、b、d、e。6. 簡述以下算*的功能(棧st和隊列qu的元素類型均為ElemType)。


bool fux(SqQueue *&qu;,ixt i)
{ElemType e;
ixt j=1;
ixt x=(qu->rear-qu->froxt MaxSize)%MaxSize;
if (j<1 ‖ j>x) returx false;
for (j=1;j<=x;j )
{deQueue(qu,e);
if (j!=i)
exQueue(qu,e);
}
returx true;
}



答: 算*的執行步驟如下。(1) 求齣隊列qu中的元素個數x,參數i錯誤時返迴假。(2) qu齣隊共計x次,除瞭第i個齣隊的元素以外,其他齣隊的元素立即進隊。(3) 返迴真。所以本算*的功能是刪除qu中從隊頭kai始的第i個元素。例如,qu中從隊頭到隊尾的元素是a、b、c、d、e,執行算*fux(qu,2)後,qu中從隊頭到隊尾的元素改變為a、c、d、e。7. 什麼是環形隊列?采用什麼方*實現環形隊列?答: 在用數組錶示隊列時把數組看成是1個環形的,即令數組中的*1個元素緊跟在醉末1個單元之後就形成瞭1個環形隊列。環形隊列解決瞭非環形隊列中齣現的“假溢齣”現象。通常采用邏輯上求餘數的方*來實現環形隊列,假設數組的大小為x,*元素下標i增1時采用i=(i 1)%x來實現。8. 環形隊列1定優於非環形隊列嗎?在什麼情況下使用非環形隊列?答: 隊列主要用於保存中間數據,而且保存的數據滿足先産生先處理的特點。非環形隊列可能存在數據假溢齣現象,即隊列中還有空間,可是隊滿的條件卻成立瞭,為此改為環形隊列,這樣剋服瞭假溢齣現象。但並不能說環形隊列1定優於非環形隊列,因為環形隊列中齣隊元素的空間可能被後來進隊的元素覆蓋,如果算*要求在隊列操作結束後利用進隊的所有元素實現某種功能,這樣環形隊列就不適閤瞭,在這種情況下需要使用非環形隊列,例如利用非環形隊列求解迷宮路徑就是這種情況。9. 假設以I和O分彆錶示進棧和齣棧操作,棧的初態和終棧均為空,進棧和齣棧的操作序列可錶示為僅由I和O組成的序列。(1) 在下麵所示的序列中哪些是閤*的?A. IOIIOIOOB. IOOIOIIOC. IIIOIOIOD. IIIOOIOO(2) 通過對(1)的分析,設計1個算*判定所給的操作序列是否閤*,若閤*返迴真,否則返迴假(假設被判定的操作序列已存入1維數組中)。解: (1) 選項A、D均閤*,而選項B、C不閤*。因為在選項B中先進棧1次,立即齣棧3次,這會造成棧下溢。在選項C中共進棧5次,齣棧3次,棧的終態不為空。(2) 本題使用1個鏈棧來判斷操作序列是否閤*,其中str為存放操作序列的字符數組,x為該數組的字符個數(這裏的ElemType類型設定為char)。對應的算*如下:&xbsp;


bool judge(char str[],ixt x)
{ixt i=0; ElemType x;
LixkSt*ode *ls;
bool flag=true;
IxitStack(ls);
while (i {if (str[i]=='I')//進棧
Push(ls,str[i]);
else if (str[i]=='O')//齣棧
{if (StackEmpty(ls))
flag=false;//棧空時
else





Pop(ls,x);
}
else&xbsp;
flag=false;//其他值無效
i ;
}
if (!StackEmpty(ls)) flag=false;
DestroyStack(ls);
returx flag;
}






10. 假設錶達式中允許包含圓括號、方括號和大括號3種括號,編寫1個算*判斷錶達式中的括號是否正確配對。解: 設置1個棧st,掃描錶達式exp,*遇到'('、'['或'{'時將其進棧; *遇到')'時,若棧訂是'(',則繼續處理,否則以不配對返迴假; *遇到']'時,若棧訂是'[',則繼續處理,否則以不配對返迴假; *遇到'}'時,若棧訂是'{',則繼續處理,否則以不配對返迴假。在exp掃描完畢後,若棧不空,則以不配對返迴假; 否則以括號配對返迴真。本題的算*如下:&xbsp;


bool Match(char exp[],ixt x)
{LixkSt*ode *ls;
IxitStack(ls);
ixt i=0;
ElemType e;
bool flag=true;
while (i {if (exp[i]=='(' ‖ exp[i]=='[' ‖ exp[i]=='{')
Push(ls,exp[i]);//遇到'('、'['或'{',將其進棧
if (exp[i]==')')//遇到')',若棧訂是'(',繼續處理,否則以不配對返迴
{if (GetTop(ls,e))
{if (e=='(') Pop(ls,e);
else flag=false;
}
else flag=false;
}
if (exp[i]==']')//遇到']',若棧訂是'[',繼續處理,否則以不配對返迴
{if (GetTop(ls,e))
{if (e=='[') Pop(ls,e);
else flag=false;
}
else flag=false;
}
if (exp[i]=='}')//遇到'}',若棧訂是'{',繼續處理,否則以不配對返迴
{if (GetTop(ls,e))
{if (e=='{') Pop(ls,e);
else flag=false;
}
else flag=false;
}
i ;





}
if (!StackEmpty(ls)) flag=false;//若棧不空,則不配對
DestroyStack(ls);
returx flag;
}





11. 設從鍵盤輸入1序列的字符a1、a2、…、ax。設計1個算*實現這樣的功能: 若ai為數字字符,ai進隊; 若ai為小寫字母,將隊SHOU元素齣隊; 若ai為其他字符,錶示輸入結束。要求使用環形隊列。解: 先建立1個環形隊列qu,用while循環接收用戶的輸入,若輸入數字字符,將其進隊; 若輸入小寫字母,齣隊1個元素,並輸齣它; 若為其他字符,則退齣循環。本題的算*如下:&xbsp;


void fux()
{ElemType a,e;
SqQueue *qu;//定義隊列指針
IxitQueue(qu);
while (true)
{prixtf("輸入a:");
scaxf("%s",&a;);
if (a>='0' && a<='9')//為數字字符
{if (!exQueue(qu,a))&xbsp;
prixtf("隊列滿,不能進隊\x");
}
else if (a>='a' && a<='z')//為小寫字母
{if (!deQueue(qu,e))&xbsp;
prixtf("隊列空,不能齣隊\x");
else
prixtf("齣隊元素:%c\x",e);
}
else break;//為其他字符
}
DestroyQueue(qu);
}





12. 設計1個算*,將1個環形隊列(容量為x,元素下標從0到x-1)的元素倒置。例如,圖3.2(a)為倒置qiax的隊列(x=10),圖3.2(b)為倒置後的隊列。

圖3.21個環形隊列倒置qiax後的狀態

解: 使用1個臨時棧st,先將qu隊列中的所有元素齣隊並將其進棧st,直到隊列空為止。然後初始化隊列qu(隊列清空),再齣棧st的所有元素並將其進隊qu,醉後銷毀棧st。對應的算*如下:&xbsp;


void Reverse(SqQueue *&qu;)
{ElemType e;
SqStack *st;
IxitStack(st);
while (!QueueEmpty(qu))//隊不空時齣隊並進棧
{deQueue(qu,e);
Push(st,e);
}
IxitQueue(qu);//隊列初始化
while (!Sta
數據結構——原理、實現與應用 前言 在這個信息爆炸的時代,數據的規模和復雜性呈指數級增長,高效地組織、存儲和處理數據已成為解決各種計算問題的基石。本書旨在為讀者提供一套全麵而深入的數據結構理論體係,並輔以清晰易懂的實現細節和豐富多樣的實際應用案例,幫助讀者構建紮實的計算思維,掌握解決復雜問題的關鍵工具。 本書不僅適用於計算機科學、軟件工程等相關專業的學生,也對有誌於提升編程技能、深入理解算法原理的開發者具有極高的參考價值。我們將從最基礎的數據組織形式齣發,逐步深入到各種高級數據結構的設計思想、實現方法以及在不同領域的應用,力求做到理論嚴謹、實踐可行。 第一部分:基礎概念與數據組織 第一章:緒論 本章將為讀者打下堅實的數據結構基礎。我們將首先定義什麼是數據結構,並闡述其在計算機科學中的重要性。我們將探討數據結構與算法之間的緊密聯係,理解算法是解決問題的步驟,而數據結構則是組織這些步驟所需數據的載體。 數據的概念與分類: 深入剖析數據的本質,瞭解其不同類型(如數值型、字符型、布爾型等)以及它們在內存中的錶示方式。 數據結構的基本概念: 引入邏輯結構(集閤結構、綫性結構、樹形結構、圖結構)和存儲結構(順序存儲、鏈式存儲、索引存儲、散列存儲)這兩個維度,幫助讀者理解數據在抽象層麵和物理層麵上的組織方式。 算法的評價指標: 學習如何衡量一個算法的優劣,重點關注時間復雜度和空間復雜度,理解“好”算法的定義並非絕對,而是在特定場景下的最優選擇。 抽象數據類型(ADT): 介紹ADT的概念,它是一種數學模型,定義瞭一組操作以及這些操作的語義,而不考慮具體的實現細節。ADT是設計復雜數據結構的重要指導思想。 第二章:綫性結構——序列的組織與操作 本章將聚焦於最基礎也是應用最廣泛的綫性結構。我們將詳細講解如何組織和操作一係列有序的數據元素。 綫性錶的定義與運算: 定義綫性錶為一個包含有限個數據元素的序列,介紹其基本操作,如查找、插入、刪除、遍曆等。 順序存儲的綫性錶(順序錶): 探討使用數組來實現順序錶的細節,包括其優缺點、存儲空間分配以及各種操作的時間復雜度分析。我們將通過具體代碼示例展示順序錶的創建、插入、刪除等操作。 鏈式存儲的綫性錶(鏈錶): 介紹鏈式存儲的概念,特彆是單鏈錶,理解節點(數據域和指針域)的組成。深入分析鏈錶的創建、查找、插入(頭插、尾插、中間插入)、刪除(按值刪除、按位刪除)等操作的實現及效率。 循環鏈錶與雙嚮鏈錶: 拓展鏈錶的研究範圍,介紹循環鏈錶(尾指針指嚮頭節點)和雙嚮鏈錶(每個節點包含前驅和後繼指針),分析它們各自的特點和適用場景,以及在某些操作上的優化。 棧(Stack): 將棧定義為一個後進先齣(LIFO)的綫性結構,介紹其基本運算(入棧Push、齣棧Pop、棧頂Peek)。我們將分析如何利用順序錶或鏈錶實現棧,並探討棧在錶達式求值、函數調用棧等方麵的應用。 隊列(Queue): 將隊列定義為一個先進先齣(FIFO)的綫性結構,介紹其基本運算(入隊Enqueue、齣隊Dequeue、隊頭Peek)。我們將分析如何利用順序錶(循環隊列)或鏈錶實現隊列,並探討隊列在緩衝區、任務調度等方麵的應用。 第二部分:非綫性結構——多維與復雜的關係 第三章:樹形結構——層級關係的數據組織 本章將深入探討具有層級關係的數據結構——樹。樹的結構廣泛應用於文件係統、數據庫索引、組閤式數據錶示等領域。 樹的基本概念: 定義樹、節點(根節點、子節點、父節點、葉子節點)、度(節點的度、樹的度)、高度、深度等關鍵術語,理解樹的遍曆方式(前序、中序、後序)。 二叉樹(Binary Tree): 重點研究二叉樹,理解其每個節點最多有兩個子節點(左子節點和右子節點)的特性。介紹滿二叉樹、完全二叉樹的概念。 二叉樹的存儲結構: 分析順序存儲(適閤滿二叉樹或完全二叉樹)和鏈式存儲(通用且靈活)的實現方式。 二叉樹的遍曆: 詳細講解遞歸和非遞歸(利用棧)實現前序、中序、後序遍曆,理解不同遍曆順序的特點和用途,例如,中序遍曆二叉搜索樹可以得到有序序列。 綫索二叉樹(Threaded Binary Tree): 引入綫索二叉樹的概念,它將二叉鏈錶中的空指針改為指嚮其前驅或後繼節點的綫索,優化瞭查找節點的效率,尤其是中序綫索二叉樹。 樹與森林的轉換: 探討樹與森林之間的相互轉換,以及森林與多叉樹之間的相互轉換,這為處理更復雜的層級關係提供瞭理論基礎。 第四章:二叉搜索樹與平衡二叉搜索樹——高效查找的實現 本章將基於二叉樹,引入更具實際應用價值的二叉搜索樹,並探討如何解決其可能存在的性能瓶頸。 二叉搜索樹(Binary Search Tree, BST): 定義二叉搜索樹的性質:左子樹中所有節點的值小於根節點的值,右子樹中所有節點的值大於根節點的值。分析其查找、插入、刪除等基本操作的實現及平均時間復雜度。 平衡二叉搜索樹(Balanced Binary Search Tree): 深入討論二叉搜索樹在極端情況下(如插入有序序列)可能退化為鏈錶,導緻查找效率下降的問題。介紹平衡二叉搜索樹的概念,其核心思想是保持樹的高度平衡,以保證查找、插入、刪除操作的最壞時間復雜度為O(log n)。 AVL樹: 詳細講解AVL樹的定義和平衡因子,以及通過左鏇、右鏇、左右鏇、右左鏇等鏇轉操作來維持樹的平衡。分析AVL樹的插入和刪除操作如何通過鏇轉來恢復平衡。 紅黑樹(Red-Black Tree): 介紹另一種重要的平衡二叉搜索樹——紅黑樹。講解紅黑樹的五條性質,以及通過顔色翻轉和鏇轉來維護這些性質,使其在插入和刪除操作後仍然保持近似平衡。 B樹與B+樹: 拓展至多路查找樹,介紹B樹和B+樹,它們是為磁盤等外部存儲設備而優化的查找樹,在數據庫和文件係統中應用廣泛。分析它們的結構特性以及在查找、插入、刪除上的優勢。 第五章:圖結構——網絡關係的數據錶示 本章將深入探討圖這種可以錶示任意對象之間復雜關係的結構。 圖的基本概念: 定義圖、頂點(節點)、邊(弧)、鄰接、關聯、度(入度、齣度)、路徑、迴路等基本術語。區分有嚮圖和無嚮圖,簡單圖和多重圖。 圖的存儲結構: 重點講解鄰接矩陣和鄰接錶這兩種主要的圖存儲方式,分析它們的優缺點、空間開銷和操作效率。 圖的遍曆: 介紹深度優先搜索(DFS)和廣度優先搜索(BFS)兩種圖的遍曆算法。通過遞歸和棧(DFS)以及隊列(BFS)來具體實現,並分析它們在尋找連通分量、檢測環等方麵的應用。 圖的連通性: 講解連通分量(無嚮圖)和強連通分量(有嚮圖)的概念,以及如何利用DFS或BFS算法來求解。 最小生成樹(Minimum Spanning Tree, MST): 介紹在帶權無嚮圖中,連接所有頂點且權值之和最小的樹。詳細講解Prim算法和Kruskal算法的原理和實現,分析它們的貪心策略。 最短路徑(Shortest Path): 探討在帶權圖中,尋找兩頂點之間路徑權值最小的算法。講解Dijkstra算法(單源最短路徑,非負權值)和Floyd-Warshall算法(所有頂點對最短路徑),以及Bellman-Ford算法(處理負權值)。 第三部分:高級數據結構與專題 第六章:散列結構——極速查找的魔法 本章將介紹散列(Hash)結構,它通過將數據映射到固定大小的存儲空間,在平均情況下實現近乎常量的查找、插入和刪除操作。 散列的基本原理: 介紹散列函數的概念,它將任意長度的輸入映射為固定長度的輸齣(散列值)。分析一個好的散列函數應具備的特性(均勻性、簡單性)。 衝突處理: 深入探討散列衝突——不同鍵映射到同一個散列值的情況。介紹常用的衝突處理方法,如開放地址法(綫性探測、二次探測、雙重散列)和鏈地址法(拉鏈法)。 散列錶(Hash Table): 講解散列錶的構成,包括散列函數、散列桶(槽)和衝突處理機製。分析散列錶的查找、插入、刪除操作的實現和平均時間復雜度。 散列錶的性能分析: 討論裝載因子(Load Factor)對散列錶性能的影響,以及如何通過動態擴容來維持較好的性能。 第七章:排序算法——數據的有序化 本章將係統地介紹各種經典的排序算法,並分析它們的效率和適用場景。 排序的基本概念: 定義排序,理解穩定性、內部排序與外部排序、比較排序與非比較排序等概念。 簡單排序算法: 講解冒泡排序、選擇排序、插入排序的原理、實現和時間復雜度,分析它們在小規模數據或近乎有序數據上的錶現。 高級排序算法: 深入分析快速排序、歸並排序的實現原理、遞歸/分治思想,以及它們在平均情況下的O(n log n)時間復雜度。 堆排序(Heap Sort): 介紹堆(Heap)這種數據結構,特彆是最大堆和最小堆。講解如何利用堆實現高效的堆排序,其時間復雜度為O(n log n)。 非比較排序算法: 介紹計數排序、桶排序、基數排序等適用於特定類型數據的排序算法,分析它們的原理和優越性。 第八章:字符串匹配算法——高效文本搜索 本章將專注於字符串匹配算法,探討如何在長文本中高效地查找特定子串。 樸素匹配算法: 分析最簡單的字符串匹配方法,理解其原理和最壞情況下的時間復雜度。 KMP(Knuth-Morris-Pratt)算法: 重點講解KMP算法,它通過構建“部分匹配錶”(或稱“失配指針”)來避免不必要的字符比較,顯著提高瞭匹配效率。詳細分析部分匹配錶的構造方法和KMP算法的匹配過程。 BM(Boyer-Moore)算法: 介紹Boyer-Moore算法,它從後往前匹配,並通過“壞字符規則”和“好後綴規則”實現跳躍,在實際應用中通常比KMP更快。 Rabin-Karp算法: 介紹基於散列的字符串匹配算法,它利用散列函數快速比較子串,通過滾動散列來優化效率。 第九章:高級數據結構入門 本章將簡要介紹一些更復雜但功能強大的數據結構,為讀者打開更廣闊的視野。 堆(Heap): 再次迴顧堆的概念,重點介紹優先隊列(Priority Queue)這一重要應用,以及如何用堆實現優先隊列。 Trie樹(前綴樹): 介紹Trie樹,一種用於高效檢索字符串集閤的樹形結構,特彆適用於自動補全、拼寫檢查等場景。 並查集(Disjoint Set Union, DSU): 介紹並查集數據結構,用於處理不相交集閤的閤並與查找問題,在圖論算法(如Kruskal算法)中非常有用。 第四部分:實踐與展望 第十章:算法設計技術與策略 本章將總結和歸納常用的算法設計技術,幫助讀者構建解決問題的通用思維框架。 分治法(Divide and Conquer): 介紹分治法的基本思想,將問題分解為相似的子問題,遞歸解決子問題,然後閤並子問題的解。例如,歸並排序、快速排序。 動態規劃(Dynamic Programming, DP): 講解動態規劃的核心思想,通過將問題分解為重疊子問題,並存儲子問題的解(備忘錄)來避免重復計算,從而找到最優解。例如,斐波那契數列、背包問題、最長公共子序列。 貪心算法(Greedy Algorithm): 介紹貪心算法的策略,在每一步選擇當前看起來最優的解,希望最終能得到全局最優解。例如,活動選擇問題、最小生成樹(Prim、Kruskal)。 迴溯法(Backtracking): 講解迴溯法的思想,它是一種通過探索所有可能的解來找到特定解的算法,當發現當前路徑無法達到目標時,則“迴溯”到上一步,嘗試其他分支。例如,N皇後問題、數獨求解。 分支限界法(Branch and Bound): 介紹分支限界法的基本思想,與迴溯法類似,但它引入瞭限界函數來估計當前解的優劣,從而剪掉不包含最優解的分支。 第十一章:數據結構在實際應用中的挑戰與優化 本章將探討在實際開發中,數據結構的應用所麵臨的挑戰,以及如何進行性能優化。 內存管理與數據結構: 討論內存分配、緩存效率、內存對齊等對數據結構性能的影響。 並發環境下的數據結構: 介紹在多綫程或分布式環境下,如何設計綫程安全的數據結構,以及同步機製(鎖、原子操作)的作用。 大數據處理中的數據結構: 探討在大規模數據集下,傳統數據結構可能麵臨的性能瓶頸,以及如何選擇或設計更適閤大數據場景的數據結構(如稀疏矩陣、分布式哈希錶)。 性能分析與調優實踐: 強調代碼性能分析工具的使用,以及基於實際數據和場景進行數據結構和算法的選型與調優。 結語 數據結構是計算機科學的核心,是構建高效、可擴展軟件係統的基石。掌握數據結構不僅意味著理解各種抽象模型,更重要的是能夠將其靈活應用於解決實際問題。本書的編寫力求深入淺齣,既有理論的嚴謹性,也有實踐的可操作性,希望能夠成為您學習數據結構的得力助手,激發您對計算科學更深層次的探索。 附錄(可選) 常用數據結構與算法的復雜度速查錶 相關工具與資源推薦 通過對本書的學習,您將能夠: 深刻理解各種基本和高級數據結構的原理、優缺點及其適用場景。 掌握這些數據結構在不同編程語言中的實現方法。 熟練運用時間復雜度和空間復雜度等工具分析算法效率。 掌握分治、動態規劃、貪心等核心算法設計技術。 將所學知識應用於實際編程問題,提升解決復雜計算任務的能力。 我們相信,紮實的數據結構基礎將為您的編程之路奠定堅實的基礎,助您在日新月異的計算機領域取得更大的成就。

用戶評價

評分

這本書絕對是我學習數據結構以來遇到的“救星”!我之前嘗試過好幾本其他的教材,但都因為各種原因放棄瞭。要麼是排版太糟糕,代碼看得眼睛疼;要麼是講解太跳躍,剛講完一個概念,下一秒就跳到另一個我完全不理解的地方。直到我遇見瞭《數據結構教程學習指導-(第5版)》,我纔真正體會到什麼叫做“潤物細無聲”的學習過程。它不像某些書那樣強求你一口氣吃個胖子,而是非常耐心,把每一個概念都解釋得清清楚楚,並且用非常易於理解的語言,甚至有時候帶點幽默感,讓我不會覺得枯燥。比如講到樹這種結構的時候,它不是直接扔給你一個二叉樹的定義,而是從現實生活中樹的生長方式開始類比,然後逐步引入節點、父節點、子節點這些概念,這讓我一下子就抓住瞭核心。書中的插圖也非常關鍵,很多地方都用清晰的圖示來輔助理解,比純文字描述要有效得多。我感覺自己不是在被動接受知識,而是在主動探索,並且在這個過程中不斷獲得成就感。

評分

我必須說,《數據結構教程學習指導-(第5版)》這本書在細節處理上做得非常到位。很多同類的書籍,在講解數據結構和算法的時候,往往會忽略一些非常重要的細節,導緻讀者在實際編碼中會遇到很多莫名其妙的問題。但這本書在這方麵做得相當齣色。比如在講解排序算法的時候,它不僅會分析時間復雜度和空間復雜度,還會深入探討各種算法在實際應用中可能遇到的邊界條件和性能瓶頸,並且給齣相應的優化建議。我印象特彆深刻的是,關於快速排序,書中詳細分析瞭不同pivot選擇策略對性能的影響,以及如何避免最壞情況的發生,這讓我對算法的理解不再停留在錶麵,而是有瞭更深刻的認識。而且,書裏的代碼示例不僅規範,而且貼閤實際,我照著書中的代碼來寫自己的程序,往往能少走很多彎路。我感覺這本書不僅僅是在教我“怎麼做”,更是在教我“為什麼這麼做”,以及“這樣做有什麼好處和壞處”。

評分

這本書真的太牛瞭!我以前學數據結構的時候,總是感覺雲裏霧裏的,概念一大堆,代碼寫起來也磕磕絆絆。拿到這本《數據結構教程學習指導-(第5版)》之後,簡直是打開瞭新世界的大門!作者的講解方式特彆清晰,把那些抽象的概念都變得非常形象生動。比如講到鏈錶的時候,他不是乾巴巴地羅列節點和指針,而是用很貼切的比喻,讓我一下子就理解瞭節點之間的連接關係,怎麼插入、刪除、遍曆都變得直觀多瞭。而且,書裏的例子代碼都寫得特彆嚴謹,注釋也詳細到令人發指,我跟著敲一遍,再稍微改改,就能融會貫通。最讓我驚喜的是,它不隻停留在理論層麵,還結閤瞭好多實際應用場景,比如怎麼用隊列實現任務調度,怎麼用圖來錶示社交網絡,這些讓我覺得數據結構不再是枯燥的算法堆砌,而是解決現實問題的強大工具。每次看完一章,都感覺自己對這個知識點的掌握程度上瞭好幾個颱階,自信心也爆棚瞭。之前那些看瞭好幾遍都搞不懂的算法,在這本書的引導下,居然變得迎刃而解。

評分

說實話,剛拿到這本《數據結構教程學習指導-(第5版)》的時候,我並沒有抱太大的期望,畢竟數據結構這種東西,要麼是乾巴巴的理論,要麼是晦澀難懂的代碼。但這本書完全顛覆瞭我的認知。它給我最深刻的感受就是“由繁化簡”,它能把那些看起來非常復雜的算法和結構,拆解成一個個小步驟,然後用一種非常邏輯清晰、循序漸進的方式呈現齣來。尤其是圖的部分,很多其他的教程講到圖的遍曆,光是遞歸就讓人頭大,但這本書用瞭非常直觀的圖示和僞代碼,再加上詳細的解釋,讓我能夠一步步跟著推導,直到完全理解深度優先和廣度優先搜索的原理,以及它們各自的應用場景。而且,它還在章節末尾設計瞭非常有針對性的練習題,難度分布也很閤理,從基礎鞏固到進階思考,讓人在動手中鞏固知識。我經常在做完練習之後,再迴頭看看書裏的解釋,總能發現之前沒注意到的細節,或者更深層次的理解。這本書就像一個經驗豐富的導師,知道我可能在哪裏卡殼,然後會提前準備好“拐杖”,幫助我順利跨過去。

評分

這本書給我最直觀的感受就是,它非常“負責任”。很多市麵上的數據結構書,可能講完概念就完瞭,留給讀者的隻有一堆抽象的公式和代碼。但《數據結構教程學習指導-(第5版)》不一樣,它真正做到瞭“學習指導”。在每個章節的結尾,它都會提供一些非常實用的練習題,而且這些題目不僅僅是簡單的重復,而是能夠引導你思考,並且常常會引齣一些更高級的概念。更重要的是,它還給齣瞭這些題目的詳細解答和思路分析,這對於我這種自學的人來說,簡直是無價之寶。我經常會在遇到睏難的時候,翻看解答,然後恍然大悟,原來還可以這樣思考。而且,它還會在講解過程中,不經意間點齣一些學習上的“雷區”,提醒你要注意什麼,避免犯哪些常見的錯誤。這本書就像一個經驗豐富的老教授,不僅傳授知識,還傳授學習方法和經驗,讓我能夠事半功倍。

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