C++数据结构与算法(第4版)

这本书全面系统地介绍了数据结构，并以C++语言实现相关的算法。主要强调了数据结构和算法之间的联系，使用面向对象的方法介绍数据结构，其内容包括算法的复杂度分析、链表、栈、队列、递归、二叉树、图、排序和散列。本书还清晰地阐述了同类教材中较少提到的内存管理、数据压缩和字符串匹配等主题。书中包含大量的示例分析和图形，便于读者进一步理解和巩固所学的知识。

第1章 C++面向对象程序设计 1
1.1 抽象数据类型 1
1.2 封装 1
1.3 继承 5
1.4 指针 7
1.4.1 指针与数组 10
1.4.2 指针与复制构造函数 12
1.4.3 指针与析构函数 14
1.4.4 指针和引用变量 14
1.4.5 函数指针 17
1.5 多态性 18
1.6 C++和面向对象程序设计 20
1.7 标准模板库 20
1.7.1 容器 21
1.7.2 迭代器 21
1.7.3 算法 21
1.7.4 函数对象 22
1.8 标准模板库中的向量 24
1.9 数据结构与面向对象编程 29
1.10 案例分析：随机访问文件 30
1.11 习题 38
1.12 编程练习 40
参考书目 42
第2章 复杂度分析 43
2.1 计算复杂度以及渐近复杂度 43
2.2 大O表示法 44
2.3 大O表示法的性质 46
2.4 Ω表示法与Θ表示法 47
2.5 可能存在的问题 48
2.6 复杂度示例 49
2.7 确定渐近复杂度示例 50
2.8 优选、平均和最坏情况 51
2.9 摊销复杂度(amortized complexity) 54
2.10 NP完整性 57
2.11 习题 59
参考书目 61
第3章 链表 63
3.1 单向链表 63
3.1.1 插入 68
3.1.2 删除 70
3.1.3 查找 74
3.2 双向链表 74
3.3 循环链表 78
3.4 跳跃链表(skip list) 79
3.5 自组织链表 83
3.6 稀疏表 87
3.7 标准模板库中的链表 89
3.8 小结 92
3.9 案例分析：图书馆 93
3.10 习题 101
3.11 编程练习 102
参考书目 105
第4章 栈与队列 107
4.1 栈 107
4.2 队列 113
4.3 优先队列 119
4.4 标准模板库中的栈 119
4.5 标准模板库中的队列 120
4.6 标准模板库中的优先队列 121
4.7 标准模版库中的双端队列 123
4.8 案例分析：迷宫问题 127
4.9 习题 131
4.10 编程练习 133
参考书目 134
第5章 递归 135
5.1 递归定义 135
5.2 函数调用与递归实现 137
5.3 分析递归调用 139
5.4 尾递归 142
5.5 非尾递归 142
5.6 间接递归 147
5.7 嵌套递归 148
5.8 不合理递归 149
5.9 回溯 152
5.10 小结 157
5.11 案例分析：递归下降解释器 158
5.12 习题 165
5.13 编程练习 167
参考书目 169
第6章 二叉树 171
6.1 树、二叉树和二叉查找树 171
6.2 二叉树的实现 174
6.3 二叉查找树的查找 176
6.4 树的遍历 179
6.4.1 广度优先遍历 179
6.4.2 深度优先遍历 180
6.4.3 不使用栈的深度优先遍历 186
6.5 插入 191
6.6 删除 193
6.6.1 合并删除 194
6.6.2 复制删除 196
6.7 树的平衡 198
6.7.1 DSW算法 200
6.7.2 AVL树 202
6.8 自适应树(self-adjusting tree) 207
6.8.1 自重新构造树(self-restructuring tree) 207
6.8.2 “张开”策略(splaying) 208
6.9 堆 212
6.9.1 将堆作为优先队列 213
6.9.2 用数组实现堆 215
6.10 treap树 218
6.11 k-d树 221
6.12 波兰表示法和表达式树 225
6.13 案例分析：计算单词出现的频率 229
6.14 习题 235
6.15 编程练习 239
参考书目 242
第7章 多叉树 245
7.1 B树家族 245
7.1.1 B树 247
7.1.2 B树 254
7.1.3 B+树 255
7.1.4 前缀B+树 257
7.1.5 k-d B树 259
7.1.6 位树 264
7.1.7 R树 265
7.1.8 2-4树 267
7.1.9 标准模板库中的集合(set)以及多重集合(multiset) 278
7.1.10 标准模板库中的映射(map)和多映射(multimap) 282
7.2 trie 286
7.3 小结 292
7.4 案例分析：拼写检查器 292
7.5 习题 300
7.6 编程练习 301
参考书目 304
第8章 图 307
8.1 图的表示法 308
8.2 图的遍历 309
8.3 最短路径 312
8.4 环的检测 319
8.5 生成树 322
8.6 连通性 324
8.6.1 无向图中的连通性 324
8.6.2 有向图中的连通性 326
8.7 拓扑排序 328
8.8 网络 329
8.8.1 优选流 329
8.8.2 成本大力度优惠的优选流 337
8.9 匹配 340
8.9.1 稳定匹配问题 344
8.9.2 分配问题 346
8.9.3 非二分图中的匹配集合 348
8.10 欧拉(Eulerian)图与汉密尔顿 (Hamiltonian)图 349
8.10.1 欧拉图 349
8.10.2 汉密尔顿图 352
8.11 图的上色问题 356
8.12 图论中的NP完整性问题 359
8.12.1 派系问题 359
8.12.2 三色问题 360
8.12.3 顶点覆盖问题 361
8.12.4 汉密尔顿环问题 361
8.13 案例分析：专享代表 363
8.14 习题 372
8.15 编程练习 376
参考书目 377
第9章 排序 381
9.1 基本的排序算法 382
9.1.1 插入排序 382
9.1.2 选择排序 384
9.1.3 冒泡排序 386
9.1.4 梳排序 388
9.2 决策树 389
9.3 高效排序算法 392
9.3.1 希尔排序 392
9.3.2 堆排序 395
9.3.3 快速排序 397
9.3.4 归并排序 402
9.3.5 基数排序 405
9.3.6 计数排序 408
9.4 标准模板库中的排序 410
9.5 小结 414
9.6 案例分析：多项式相加 414
9.7 习题 420
9.8 编程练习 422
参考书目 423
第10章 散列 427
10.1 散列函数 427
10.1.1 除余法 428
10.1.2 折叠法 428
10.1.3 平方取中法 429
10.1.4 提取法 429
10.1.5 基数转换法 429
10.1.6 全域散列法 429
10.2 冲突解决方法 430
10.2.1 开放定址法 430
10.2.2 链接法 435
10.2.3 桶定址 436
10.3 删除 437
10.4 理想散列函数 438
10.4.1 Cichelli方法 438
10.4.2 FHCD算法 440
10.5 再散列 442
10.6 可扩展文件的散列函数 444
10.6.1 可扩展散列 445
10.6.2 线性散列 446
10.7 案例分析：使用桶的散列 449
10.8 习题 456
10.9 编程练习 457
参考书目 458
第11章 数据压缩 461
11.1 数据压缩的条件 461
11.2 Huffman编码 463
11.3 Run-Length编码方式 473
11.4 Ziv-Lempel编码方式 474
11.5 案例分析：Huffman方法和Run-Length编码方式 476
11.6 习题 485
11.7 编程练习 486
参考书目 487
第12章 内存管理 489
12.1 sequential-fit方法 490
12.2 nonsequential-fit方法 491
12.3 垃圾回收 497
12.3.1 标记和清除 498
12.3.2 复制方法 504
12.3.3 递增的垃圾回收 505
12.3.4 分代垃圾回收 510
12.4 小结 513
12.5 案例分析 514
12.6 习题 521
12.7 编程练习 522
参考书目 524
第13章 字符串匹配 527
13.1 字符串的准确匹配 527
13.1.1 简单的算法 527
13.1.2 Knuth-Morris-Pratt算法 530
13.1.3 Boyer-Moore算法 536
13.1.4 多次搜索 545
13.1.5 面向位的方法 546
13.1.6 单词集合的匹配 550
13.1.7 正则表达式的匹配 555
13.1.8 后缀trie和树 558
13.1.9 后缀数组 563
13.2 字符串的模糊匹配 564
13.2.1 字符串的近似性 565
13.2.2 有k个错误的字符串匹配 570
13.3 案例分析：最长的共有子字符串 573
13.4 习题 580
13.5 编程练习 581
参考书目 582
附录A 计算大O 585
附录B 标准模板库中的算法 591
附录C NP完整性 599