计算机程序设计艺术 卷3 排序与查找（第2版） pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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高德纳（Donald，E.，Knuth） 著，贾洪峰 译

图书标签:

• 计算机科学
• 算法
• 排序
• 查找
• 数据结构
• 编程
• 经典
• 计算机程序设计艺术
• Donald Knuth
• 第2版

出版社： 人民邮电出版社

ISBN：9787115360656

版次：1

商品编码：12139096

包装：精装

丛书名： 图灵计算机科学丛书

开本：16开

出版时间：2017-02-01

用纸：胶版纸

页数：618

正文语种：中文

编辑推荐

“计算机科学既壮观又幽美，我尝试尽自己所能，以十分恰当的方式来解释我所了解的某些片断。很显然，我自己并没有任何超自然能力，但的确很喜欢讲述那些似乎静静地等待着人们去讲出来的故事。写书跟讲故事十分类似。”
——图灵访谈之专访Donald E. Knuth

《计算机程序设计艺术》系列著作被公认为是对经典计算机科学的经典论述，曾在1999年被《美国科学家》期刊评选为20世纪相当重要的12部学术专著之一。这一宏伟浩大的工程始于1962年，计划出版7卷，目前已经出版了4卷。数十年来，这本书一直是广大学生、研究人员和业内人士学习程序设计理论和实践的无价之宝，书中各处无不体现着作者渊博的学识、严谨的治学态度，以及深刻的洞察力。该套书自出版以来，广受众多科学家的赞许，并对无数读者产生了极其深远的影响。

《计算机程序设计艺术》堪称计算机科学领域的瑰宝。从事研究的人惊艳于其精美优雅的分析，而普通程序员则一直在卓有成效地利用书中提供的各种方案解决日常问题。这些书展现了作者的博观、清晰和幽默，所有的人都钦佩不已。高德纳是算法和程序设计领域的先驱者，对计算机科学发展史也有着深入的研究，书中在介绍众多理论的同时，也给出了相关的历史和发展历程，成为本书的一大特色。

内容简介

《计算机程序设计艺术》系列被公认为计算机科学领域的经典之作，深入阐述了程序设计理论，对计算机领域的发展有着极为深远的影响。本书为该系列的第3卷，全面讲述了排序和查找算法。书中扩展了卷1中数据结构的处理方法，并对各种算法的效率进行了大量的分析。

作者简介

高德纳（Donald E. Knuth）知名计算机科学家，算法与程序设计技术的先驱者、斯坦福大学计算机系荣休教授、计算机排版系统TEX和METAFONT字体系统的发明人，因诸多成就以及大量富于创造力和具有深远影响的著作（19部书，160篇论文）而誉满全球。近些年，他将精力全部投入到《计算机程序设计艺术》七卷集的史诗般创作中。Knuth教授获得过许多奖项和荣誉，包括美国计算机协会图灵奖、美国国家科学奖章、美国数学学会的斯蒂尔奖，以及因发明先进技术于1996年荣获的京都奖。1996年，设立了以其名字命名的Donald E. Knuth奖，授予那些为计算机科学基础做出杰出贡献的人。

目录

第5 章排序． ． ． ． ． ． ． ． ． 1
*5．1　排序的组合性质． ． ． 　8
*5．1．1　反序． ． ． ． ． ． ． 　8
*5．1．2　多重集的排列． ． ． 　16
*5．1．3　游程． ． ． ． ． ．． ．　36
5．2　内部排序． ． ． ． ． ． ．　56
5．2．1　插入排序． ． ． ． ． ．　61
5．2．2　交换排序． ． ． ． ． ．　81
5．2．3　选择排序． ． ． ． ． ．　107
5．2．4　合并排序． ． ． ． ． ．　123
5．2．5　分布排序． ． ． ． ． ．　131
5．3　最优排序． ． ． ． ． ． ．　140
5．3．1　比较次数最少的排序．　140
*5．3．2　比较次数最少的合并． 153
*5．3．3　比较次数最少的选择． 161
*5．3．4　排序网络． ． ． ．． ．　171
5．4　外部排序． ． ． ． ． ． ．　194
5．4．1　多路合并和替代选择．　197
*5．4．2　多阶段合并． ． ． ． 　208
*5．4．3　级联合并． ． ． ． ． 　226
*5．4．4　反向读取磁带． ． ． 　235
*5．4．5　振荡排序． ． ． ． ． 　245
*5．4．6　磁带合并的实践考虑． 250
*5．4．7　外部基数排序． ． ． ． 269
*5．4．8　双磁带排序． ． ． ． 273
*5．4．9　磁盘与磁鼓． ． ． ． 　279
5．5　小结、历史与文献． ． ．　297
第6　章查找． ． ． ． ． ． ． ．　306
6．1　顺序查找． ． ． ． ． ． ． 308
6．2　通过键的比较进行查找． ．318
6．2．1　查找有序表． ． ． ． ． 318
6．2．2　二叉树查找． ． ． ． ．　332
6．2．3　平衡树． ． ． ． ． ． ．　358
6．2．4　多路树． ． ． ． ． ． ．　376
6．3　数字查找． ． ． ． ． ． ．　385
6．4　散列． ． ． ． ． ． ． ． ． ．402
6．5　辅助键的查找． ． ． ． ． ．437

《计算机程序设计艺术》卷三：排序与查找（第二版） 引言 在计算机科学的浩瀚星空中，数据结构的组织与操作构成了算法设计的基石。而排序与查找，作为数据处理领域中最核心、最普遍的两大技术，其重要性不言而喻。它们不仅是无数应用程序的基础，更是衡量一个程序效率的关键指标。本书，作为“计算机程序设计艺术”系列的第三卷，深入探讨了排序与查找的理论、算法及其在实际应用中的诸多细节，旨在为读者构建一个清晰、系统且深刻的理解框架。 本卷并非对现有排序与查找算法的简单罗列，而是从基础原理出发，循序渐进地剖析各种方法的内在逻辑，并着重于其性能分析、优化策略以及在不同场景下的适用性。通过对经典算法的细致讲解，以及对现代优化技术的探讨，本书力求展现排序与查找的艺术性，以及其在解决复杂计算问题中的强大力量。 第一部分：排序的基石——理解核心概念与基础算法 本部分将带领读者回到排序的本质，从最基本的比较排序开始，深入理解其工作原理。 排序的定义与目标： 首先，我们会明确排序的定义，即按照特定规则重新排列一组数据，使其满足单调递增或递减的顺序。接着，我们将探讨排序的目标，例如数据的有序性、可搜索性、以及对后续处理的便利性。 比较排序模型： 大部分排序算法都依赖于对数据项之间的比较操作。我们将详细介绍比较排序模型，分析其理论下界——O(n log n)的复杂度，并解释为何许多高效的排序算法都逼近这个界限。 插入排序 (Insertion Sort)： 作为最直观的排序算法之一，插入排序的原理是将待排序的元素逐个插入到已排序序列的适当位置。我们会分析其在近乎有序数组上的高效率，以及其在小规模数据或在线排序场景下的实用性。 选择排序 (Selection Sort)： 选择排序的核心思想是不断地从未排序的部分选择最小（或最大）的元素，并将其放到已排序部分的末尾。我们将探讨其简单性、对交换次数的最小化，以及其在某些特定硬件环境下的优势。 冒泡排序 (Bubble Sort)： 冒泡排序通过重复地遍历待排序的列表，一次比较两个元素并交换顺序，直到整个列表排序完成。我们将分析其“冒泡”过程的直观性，同时也指出其在大规模数据集上的低效率。 希尔排序 (Shell Sort)： 希尔排序是插入排序的一种改进，它通过对数组进行分组，并对不同组的元素进行插入排序，逐渐减小分组间隔，直到最后进行一次全局的插入排序。我们将深入研究不同间隔序列对希尔排序性能的影响，以及其相对于简单插入排序的性能提升。 第二部分：追求高效——高级排序算法的探索 在掌握了基础排序算法后，本部分将着重介绍那些能够突破 O(n^2) 复杂度限制的高级排序算法。 快速排序 (Quick Sort)： 快速排序是一种基于分治思想的高效排序算法。它的核心在于“分区”操作，选择一个“基准”元素，将数组分为两部分，一部分所有元素小于基准，另一部分所有元素大于基准，然后递归地对这两部分进行排序。我们将详细讲解各种分区方案（如Hoare方案、Lomuto方案），分析其平均情况下的O(n log n)性能，并探讨最坏情况下的退化问题及其解决方法（如随机化选择基准）。 归并排序 (Merge Sort)： 归并排序也是一种基于分治思想的算法，它将数组递归地分成两半，分别进行排序，然后将两个已排序的子数组合并成一个有序数组。我们将分析归并排序的稳定性，其稳定的O(n log n)时间复杂度，以及其空间复杂度方面的考量。 堆排序 (Heap Sort)： 堆排序利用了“堆”这一数据结构。首先构建一个最大堆（或最小堆），然后将堆顶元素（最大或最小）与堆的最后一个元素交换，并重新调整堆，重复此过程直到堆为空。我们将深入讲解堆的构建（heapify）和调整过程，分析堆排序的O(n log n)时间复杂度，以及其原地排序的特性。 计数排序 (Counting Sort)： 计数排序是一种非比较排序算法，它适用于数据范围有限且整数类型的数据。其原理是统计每个元素出现的次数，然后根据统计结果直接确定每个元素在排序后的位置。我们将分析计数排序的线性时间复杂度 O(n+k)（其中k是数据范围），并探讨其空间需求。 桶排序 (Bucket Sort)： 桶排序也是一种非比较排序算法，它将待排序的数据分散到有限数量的桶中，然后对每个桶中的数据进行排序（通常使用插入排序或递归调用桶排序），最后按顺序连接所有桶中的元素。我们将分析桶排序的效率，以及其对输入数据分布的依赖性。 基数排序 (Radix Sort)： 基数排序是一种非比较排序算法，它按照元素的每一位（或每一组位）进行排序，通常采用LSD（Least Significant Digit）或MSD（Most Significant Digit）的策略。我们将深入讲解基数排序的工作流程，分析其在特定数据类型上的高效性，以及其与计数排序和桶排序的联系。 第三部分：查找的艺术——高效检索数据的奥秘 排序与查找是相辅相成的，在数据有序的情况下，查找的效率将得到极大的提升。本部分将聚焦于各种查找算法，并深入分析其性能。 查找的定义与目标： 首先，我们将明确查找的定义，即在数据集中寻找满足特定条件的元素。接着，我们将探讨查找的目标，例如查找元素的索引、判断元素是否存在、以及获取与元素相关联的信息。 顺序查找 (Sequential Search)： 作为最简单直接的查找方法，顺序查找从列表的第一个元素开始，逐个进行比较，直到找到目标元素或遍历完整个列表。我们将分析其在无序数据上的O(n)时间复杂度。 二分查找 (Binary Search)： 二分查找是一种基于分治思想的高效查找算法，它要求数据必须是有序的。其原理是不断地将搜索区间减半，直到找到目标元素或搜索区间为空。我们将详细讲解二分查找的实现细节，分析其O(log n)的时间复杂度，并探讨其在各种数据结构（如数组、链表）上的实现差异。 插值查找 (Interpolation Search)： 插值查找是二分查找的一种改进，它根据待查找关键字在查找范围内的比例来估算关键字的位置，从而更快速地缩小搜索范围。我们将分析插值查找的性能，以及其对数据分布的敏感性。 斐波那契查找 (Fibonacci Search)： 斐波那契查找也是一种基于分治思想的查找算法，它利用斐波那契数列来确定查找的分割点。我们将介绍斐波那契数列与查找的结合方式，并分析其在某些特定场景下的优势。 第四部分：实践中的挑战与优化 本部分将超越理论，探讨在实际应用中排序与查找所面临的挑战，以及针对这些挑战的优化策略。 算法的稳定性： 我们将详细解释排序算法的稳定性概念，即相等元素的相对顺序在排序后是否保持不变，并探讨哪些算法是稳定的，哪些不是，以及稳定性在实际应用中的重要性。 空间复杂度分析： 除了时间复杂度，空间复杂度也是评估算法效率的重要维度。我们将分析各种算法所需的额外存储空间，并讨论原地排序（in-place sorting）的意义。 外部排序 (External Sorting)： 对于无法一次性载入内存的大规模数据集，我们需要使用外部排序算法。我们将介绍多路归并等外部排序的基本思想和实现策略。 查找结构： 除了数组，其他数据结构（如二叉搜索树、哈希表）也提供了高效的查找机制。我们将简要介绍这些数据结构，并将其与数组上的查找算法进行对比。 并行排序与查找： 在多核处理器日益普及的今天，如何利用并行计算来加速排序与查找是一个重要课题。我们将探讨并行排序算法的基本思想。 实际应用案例分析： 通过分析数据库索引、文件系统排序、搜索引-擎检索等实际应用场景，我们将展示排序与查找算法如何在现实世界中发挥关键作用。 结论 《计算机程序设计艺术》卷三：排序与查找（第二版）力求为读者提供一个全面、深入且富有启发性的学习体验。通过对各种排序与查找算法的细致剖析，以及对它们内在联系和实际应用的探讨，本书旨在帮助读者掌握这些 fundamental 的计算机科学概念，并能灵活运用它们来解决实际问题，最终提升程序的效率和质量。理解并掌握排序与查找的艺术，将为每一位有志于深入探索计算机科学领域的学习者奠定坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

这本《计算机程序设计艺术 卷3 排序与查找（第2版）》实在是太厚实了！封面那个熟悉的沉甸甸的感觉，就已经预示着这是一部不容小觑的鸿篇巨制。我拿到它的时候，简直就像抱住了一块宝藏。第一眼扫过目录，各种排序算法的名字就映入眼帘，冒泡、插入、选择、希尔……这些我曾经在各种教材上瞥过的名字，在这里仿佛被赋予了生命，准备一一揭开它们神秘的面纱。更不用说那些更高级的，比如堆排序、归并排序、快速排序，光是听名字就觉得充满力量感。而查找的部分，线性查找、二分查找，这些基础的已经足以让人脑洞大开，更何况还有那些我还没怎么接触过的，比如散列查找，感觉自己即将踏上一段探索信息组织和检索的奇妙旅程。这本书的出版，感觉就像在计算机科学这个浩瀚的海洋中，为我点亮了一盏指引方向的明灯。我迫不及待地想翻开每一页，去理解那些精妙的逻辑，去感受算法的优雅，去解锁数据处理的无限可能。我已经准备好，迎接一场思想的盛宴，一场对计算本质的深度挖掘。

评分☆☆☆☆☆

不得不说，这本书的内容真是包罗万象，让人应接不暇。刚开始接触的时候，我完全被它那种严谨到极致的论述方式所吸引。每一段文字，都像是在精心搭建一座逻辑的殿堂，每一个公式，都像是构建这座殿堂的基石。它不像那些轻松易读的入门书籍，而是更像一个资深的老师傅，手把手地教你最扎实的技艺。我感觉自己不是在“学”算法，而是被它深深地“浸入”了算法的世界。那些对算法的时间复杂度和空间复杂度的分析，简直是令人叹为观止。它不仅仅告诉你怎么实现一个排序，更重要的是告诉你为什么这样实现，它有什么优点和缺点，在什么情况下表现最优。这种深度的剖析，让我对每一个算法都有了前所未有的认知。而且，它的例子也非常丰富，各种伪代码的展示，让我能够清晰地理解算法的执行过程。我常常捧着这本书，一会儿对比这个算法，一会儿又研究那个算法，感觉大脑被不断地激活，思维也在不断的扩展。

评分☆☆☆☆☆

坦白说，这本书的风格非常“硬核”。如果你是初学者，可能需要一定的耐心和基础知识才能完全消化。它不会给你提供那种“拿来就用”的便捷，而是要求你深入思考，去理解每一个算法背后的数学原理和逻辑推理。我记得有一次，我花了整整一个下午的时间，去理解书中关于快速排序的某个优化技巧，那种感觉就像是在钻研一道复杂的数学难题。但是，正是这种挑战，才让我体会到了攻克难关的乐趣。当你最终理解了那个精妙的优化，并看到它带来的性能提升时，那种成就感是无与伦比的。这本书就像一位严厉但循循善诱的老师，它不断地挑战你的极限，但也让你在挑战中不断成长。它不讲废话，只讲干货，每一次阅读，都像是进行一次头脑的风暴，让我受益匪浅。

评分☆☆☆☆☆

拿到这本书后，我最直观的感受就是它的“系统性”。它不仅仅罗列了各种排序和查找算法，更重要的是，它将这些算法置于一个更大的框架之下进行阐述。从基础的比较排序，到非比较排序，再到各种查找策略，以及它们之间的联系和区别，都被梳理得井井有条。我感觉自己就像是在学习一门完整的学科，而不是零散的知识点。它让我理解了为什么会有这么多种类的排序算法，它们各自的优势和劣势是什么，以及在不同的场景下如何进行取舍。这种系统化的学习方式，让我对计算机科学中数据结构和算法的核心概念有了更扎实的掌握。我不再是被动地接受信息，而是能够主动地去构建和理解知识体系。这本书的出现，让我在学习过程中少走了很多弯路，也让我对未来的学习方向更加清晰。

评分☆☆☆☆☆

这本书的价值，远不止于理论的陈述。我发现它在实践层面给我的启发也同样巨大。当你真正去尝试理解那些精密的算法，并试图将其应用于实际问题时，才会深刻体会到这本书的精髓。比如，书中对不同排序算法在各种数据分布下的性能分析，让我对“没有银弹”这句话有了更深刻的理解。它教会我如何在实际的编程场景中，根据数据的特点来选择最合适的排序或查找算法，从而优化程序的效率。我曾经在工作中遇到一个查找效率低下的问题，翻阅这本书后，找到了散列查找的思路，并根据书中的提示进行了一些调整，最终大大提升了系统的响应速度。这种从理论到实践的无缝连接，是这本书最让我感到惊喜的地方。它不仅仅是一本技术手册，更像是一个经验丰富的顾问，能在我遇到瓶颈时，提供宝贵的解决方案和指导。

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正版，质量很好。

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想要提高？买这本书一定没有错，你一定不能错过的算法好书

评分☆☆☆☆☆

新书翻着就是舒服，比图书馆好多了～

评分☆☆☆☆☆

计算机程序设计艺术 卷3 排序与查找（第2版）

评分☆☆☆☆☆

还不错，希望可以静下心来学习！加油！

评分☆☆☆☆☆

书不错，慢慢看

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经典之作就不用过多评价了！

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学编程，对自己很有启发，还可以作为工具书！

评分☆☆☆☆☆

书不错啊，等有空在看，哈哈哈