挑戰程序設計競賽2 算法和數據結構 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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[日] 渡部有隆 著，支鵬浩 譯

圖書標籤:

• 算法
• 數據結構
• 程序設計競賽
• 挑戰程序設計
• ACM
• OI
• C++
• STL
• 動態規劃
• 圖論
• 搜索

齣版社： 人民郵電齣版社

ISBN：9787115431615

版次：1

商品編碼：11983939

包裝：平裝

叢書名： 圖靈程序設計叢書

開本：16開

齣版時間：2016-09-01

用紙：膠版紙

頁數：404

正文語種：中文

産品特色

編輯推薦

1.暢銷書《挑戰程序設計競賽》第2彈！

2.網羅算法和數據結構的關鍵知識點！

3.係統學習基礎知識——適閤初學者的入門書
　有效運用在綫評測——適閤挑戰者的參考書

4.全書練習均可藉助在綫評測係統（AIZU ONLINE JUDGE）
　與競賽相同的自動審查係統，有效檢測Bug和算法效率
　大量習題及往年真題，體驗各類題型、總結答題技巧
　與世界各地選手相互切磋、共同成長

5.入門、挑戰、進階，享受收集算法的樂趣！

內容簡介

本書分為準備篇、基礎篇和應用篇三大部分，藉助在綫評測係統Aizu Online Judge以及大量例題，詳細講解瞭算法與復雜度、初等和高等排序、搜索、遞歸和分治法、動態規劃法、二叉搜索樹、堆、圖、計算幾何學、數論等與程序設計競賽相關的算法和數據結構，既可以作為挑戰程序設計競賽的參考書，也可以用來引導初學者係統學習算法和數據結構的基礎知識。本書適閤所有程序設計人員、程序設計競賽愛好者以及高校計算機專業師生閱讀。

作者簡介

渡部有隆（作者）
齣生於1979年，計算機理工學博士。會津大學計算機理工學部信息係統學部門副教授。專業領域為可視化編程語言。AIZU ONLINE JUDGE開發者。

Ozy（審校）
本名岡田佑一，齣生於日本大阪的短碼高手。他花費相當長的時間提升短碼編程技術，進而將其發展成一種技能，曾獲得程序設計大賽的冠軍。他開辦過程序設計方麵的培訓班，目前緻力於數學教育和程序設計師的培養工作。曾著有《短碼之美：變成達人的心得技法》（人民郵電齣版社）。

鞦葉拓哉（審校）
2011年考入東京大學研究生院。以iwi的昵稱活躍在程序設計競賽中。TopCoder評級好成績為世界第四（2013年）。《挑戰程序設計競賽（第2版）》（人民郵電齣版社）作者之一。

目錄

目錄

第1部分　[準備篇]攻剋程序設計競賽的學習方法 1
第1章　有效運用在綫評測係統 3
1．1　攻剋程序設計競賽的學習方法 3
1．2　什麼是在綫評測 7
1．3　用戶注冊 9
1．4　瀏覽問題 10
1．5　解答問題 12
1．6　個人頁麵 18
1．7　如何運用本書 19
第2部分　[基礎篇]為程序設計競賽做準備的算法與數據結構 21
第2章　算法與復雜度 23
2．1　算法是什麼 23
2．2　問題與算法示例 23
2．3　僞代碼 25
2．4　算法的效率 26
2．5　入門問題 28
第3章　初等排序 33
3．1　挑戰問題之前——排序 33
3．2　插入排序法 35
3．3　冒泡排序法 40
3．4　選擇排序法 44
3．5　穩定排序 48
3．6　希爾排序法 52
第4章　數據結構 57
4．1　挑戰問題之前——什麼是數據結構 57
4．2　棧 59
4．3　隊列 64
4．4　鏈錶 70
4．5　標準庫的數據結構 77
4．6　數據結構的應用——計算麵積 86
第5章　搜索 89
5．1　挑戰問題之前——搜索 89
5．2　綫性搜索 91
5．3　二分搜索 94
5．4　散列法 98
5．5　藉助標準庫搜索 102
5．6　搜索的應用——計算最優解 106
第6章　遞歸和分治法 109
6．1　挑戰問題之前——遞歸與分治 109
6．2　窮舉搜索 111
6．3　科赫麯綫 114
第7章　高等排序 119
7．1　歸並排序 120
7．2　分割 125
7．3　快速排序 129
7．4　計數排序 133
7．5　利用標準庫排序 137
7．6　逆序數 139
7．7　最小成本排序 143
第8章　樹 147
8．1　挑戰問題之前——樹結構 148
8．2　有根樹的錶達 150
8．3　二叉樹的錶達 154
8．4　樹的遍曆 159
8．5　樹遍曆的應用——樹的重建 163
第9章　二叉搜索樹 167
9．1　挑戰問題之前——二叉搜索樹 168
9．2　二叉搜索樹——插入 169
9．3　二叉搜索樹——搜索 174
9．4　二叉搜索樹——刪除 177
9．5　通過標準庫管理集閤 182
第10章　堆 189
10．1　挑戰問題之前——堆 190
10．2　完全二叉樹 191
10．3　最大/最小堆 193
10．4　優先級隊列 197
10．5　通過標準庫實現優先級隊列 201
第11章　動態規劃法 203
11．1　挑戰問題之前——動態規劃法的概念 203
11．2　斐波那契數列 204
11．3　最長公共子序列 208
11．4　矩陣鏈乘法 211
第12章　圖 217
12．1　挑戰問題之前——圖 218
12．2　圖的錶示 221
12．3　深度優先搜索 224
12．4　廣度優先搜索 232
12．5　連通分量 237
第13章　加權圖 241
13．1　挑戰問題之前——加權圖 242
13．2　最小生成樹 244
13．3　單源最短路徑 249
第3部分　[應用篇]程序設計競賽的必備程序庫 261
第14章　高等數據結構 263
14．1　互質的集閤 264
14．2　範圍搜索 269
14．3　其他問題 278
第15章　高等圖算法 279
15．1　所有點對間最短路徑 280
15．2　拓撲排序 284
15．3　關節點 290
15．4　樹的直徑 295
15．5　最小生成樹 299
15．6　其他問題 303
第16章　計算幾何學 305
16．1　幾何對象的基本元素與錶現 306
16．2　直綫的正交/平行判定 312
16．3　投影 314
16．4　映象 316
16．5　距離 317
16．6　逆時針方嚮 321
16．7　判斷綫段相交 324
16．8　綫段的交點 326
16．9　圓與直綫的交點 328
16．10　圓與圓的交點 331
16．11　點的內包 333
16．12　凸包 335
16．13　綫段相交問題 339
16．14　其他問題 343
第17章　動態規劃法 345
17．1　硬幣問題 346
17．2　背包問題 349
17．3　最長遞增子序列 353
17．4　最大正方形 357
17．5　最大長方形 360
17．6　其他問題 364
第18章　數論 367
18．1　質數檢驗 368
18．2　最大公約數 372
18．3　冪乘 376
18．4　其他問題 378
第19章　啓發式搜索 381
19．1　八皇後問題 382
19．2　九宮格拼圖 386
19．3　十六格拼圖 391
附錄 399
通過本書可以獲得的技能 400
挑戰以往的程序設計競賽真題！ 402
參考文獻 404

《算法謎題：數據結構與邏輯的奇趣探險》 簡介 在信息技術飛速發展的今天，算法和數據結構如同支撐起一座座數字摩天大樓的基石，它們不僅是計算機科學的精髓，更是解決現實世界復雜問題的強大武器。然而，對於許多渴望精進技術的開發者、鑽研學術的研究者，以及對邏輯思維充滿好奇的探索者而言，如何真正掌握這些核心概念，並將其靈活運用於實戰，往往是一個充滿挑戰的旅程。 《算法謎題：數據結構與邏輯的奇趣探險》正是這樣一本應運而生的著作，它並非一本枯燥乏味的理論教科書，而是一次充滿智慧火花的奇趣探險。本書以一種獨特而引人入勝的方式，將深奧的算法與數據結構概念，巧妙地融入一係列精心設計的“謎題”之中。這些謎題源於真實世界中的應用場景，從高效的信息檢索、路徑規劃，到智能的數據分析、模式識彆，每一個都蘊含著算法與數據結構的應用精髓。 本書的目標是帶領讀者，在解謎的樂趣中，潛移默化地理解各種算法的原理、數據結構的特性，以及它們在解決實際問題時的強大威力。我們堅信，學習不應是單嚮的灌輸，而應是雙嚮的互動與探索。因此，我們摒棄瞭傳統的章節式理論講解，轉而采用“問題驅動”的學習模式。讀者將首先麵對一個挑戰，這個挑戰可能是一個看似棘手的問題，一個等待優化的流程，或者是一個需要高效存儲和訪問的數據集閤。而解決這個挑戰的關鍵，正是隱藏在背後的算法與數據結構。 內容預覽 本書的篇章設計，緊密圍繞著對核心算法與數據結構主題的深入剖析，但其呈現方式則彆具匠心： 第一部分：數據結構——信息的組織之道 “迷宮的守衛者”：棧與隊列的奧秘 想象一下，你置身於一個巨大的、充滿分支的迷宮，需要找到齣口。如何在有限的記憶空間裏，高效地記錄下你走過的路徑，並能在需要時迴溯？“迷宮的守衛者”謎題將帶領你領略棧（LIFO）後進先齣和隊列（FIFO）先進先齣的獨特魅力。你將學習如何利用棧來處理遞歸調用、錶達式求值，以及實現深度優先搜索（DFS）等經典的算法。而隊列，則會在模擬排隊係統、廣度優先搜索（BFS）中展現其不可或缺的作用。本書將通過一係列圖形化示例，讓你直觀理解其工作原理，並提供實際的代碼實現，讓你能夠親手構建並測試這些基本但強大的數據結構。 “連接的藝術”：鏈錶與數組的變奏 在管理一係列相互關聯的數據時，是使用連續的內存空間，還是靈活的指針連接？“連接的藝術”將深入探討數組的優勢與局限，以及鏈錶的動態擴展能力。你將學習單嚮鏈錶、雙嚮鏈錶，甚至循環鏈錶的各種操作，如插入、刪除、查找，並理解它們在內存分配和訪問效率上的權衡。通過模擬音樂播放列錶的管理、任務調度器的實現等場景，你將體會鏈錶在需要頻繁插入刪除時的優雅。 “有序的宇宙”：樹與圖的層次與關係 現實世界充滿瞭層級結構和復雜的關係網。從文件係統的目錄結構，到社交網絡中的人際關係，再到生物體的進化樹，樹和圖是描述這些結構的最自然的方式。“有序的宇宙”將帶你走進二叉查找樹（BST）、平衡樹（如AVL樹、紅黑樹）的世界，理解它們如何實現高效的查找、插入和刪除操作，並解決如查找重復元素、範圍查詢等問題。隨後，你將探索圖的奧秘，學習有嚮圖和無嚮圖的錶示方法（鄰接矩陣、鄰接錶），以及如何解決“最短路徑問題”（如Dijkstra算法）、“最小生成樹問題”（如Prim算法、Kruskal算法）等經典圖論難題。 “高效的倉庫”：哈希錶與集閤的快速訪問 當數據量龐大，且需要極快的查找速度時，我們該如何設計一個“高效的倉庫”？哈希錶，以其近乎常數時間的平均查找復雜度，成為解決這類問題的利器。“高效的倉庫”謎題將揭示哈希函數的設計原則、衝突解決方法（如鏈地址法、開放尋址法），以及如何構建一個能夠快速存儲和檢索海量數據的哈希錶。你還將學習集閤（Set）這種數據結構，它如何利用哈希錶來存儲不重復的元素，並高效地執行成員檢測、並集、交集等操作，這在數據去重、版權驗證等場景中至關重要。 第二部分：算法——解決問題的策略 “搜索的智慧”：從綫性到二分的尋路 在茫茫數據海洋中，如何快速找到目標？“搜索的智慧”將從最基礎的綫性搜索入手，引齣其效率瓶頸，然後深入到二分搜索（Binary Search）的精妙設計。你將理解二分搜索對有序數據的強大依賴，並學習其在查找特定值、確定插入位置等場景的應用。通過模擬在一個巨大通訊錄中查找聯係人，或者在一個有序列錶中找到第一個大於某個值的元素，你將深刻體會算法效率的巨大差異。 “排序的藝術”：從冒泡到快速的效率革命 將無序的數據整理成有序的狀態，是許多算法的基礎。“排序的藝術”將帶你領略各種排序算法的魅力，從直觀但效率較低的冒泡排序、選擇排序、插入排序，到更高效的歸並排序、堆排序，再到經典的快速排序。本書將詳細解析每種算法的工作原理、時間復雜度與空間復雜度，並通過實際案例，如學生成績排名、文件按日期排序等，讓你理解何時選擇哪種排序算法最為恰當，並認識到“分而治之”策略在算法設計中的力量。 “動態規劃的思辨”：化繁為簡的遞推之道 麵對一些具有重疊子問題和最優子結構性質的問題時，如何避免重復計算，找到最優解？“動態規劃的思辨”將是本書的亮點之一。你將學習如何將復雜問題分解為規模更小的子問題，並通過構建狀態轉移方程，利用備忘錄（Memoization）或遞推（Tabulation）的方式，自底嚮上或自頂嚮下地求解。從經典的“斐波那契數列”、“背包問題”，到“最長公共子序列”、“編輯距離”，本書將引導你一步步掌握動態規劃的思維模式，讓你能夠解決一係列看似睏難的最優化問題。 “貪心算法的直覺”：局部最優與全局最優的權衡 在某些情況下，每一步都做齣當前看起來最優的選擇，最終也能達到全局最優。“貪心算法的直覺”將介紹貪心算法的核心思想，並通過“活動選擇問題”、“最小生成樹問題”（Prim、Kruskal算法的貪心證明）、“找零錢問題”等經典案例，讓你理解貪心算法的應用範圍和局限性。你將學會如何識彆問題的貪心性質，並設計齣簡潔而高效的貪心策略。 “圖論的探索”：從遍曆到優化的路徑 繼“有序的宇宙”中對圖的初步認識，本部分將深入圖算法的世界。“圖論的探索”將帶你掌握深度優先搜索（DFS）和廣度優先搜索（BFS）在圖中的應用，如查找連通分量、判斷圖的連通性等。你將學習如何使用Dijkstra算法解決單源最短路徑問題，以及Bellman-Ford算法處理存在負權邊的情況。此外，你還將探索拓撲排序在有嚮無環圖（DAG）中的應用，例如任務依賴關係的調度。 第三部分：綜閤應用與進階 “字符串的魔法”：模式匹配與編碼解密 在文本處理、數據壓縮、生物信息學等領域，字符串扮演著至關重要的角色。“字符串的魔法”將介紹KMP（Knuth-Morris-Pratt）算法等高效的字符串匹配算法，讓你能夠快速查找一個模式串在文本串中的齣現位置。你還將瞭解Trie（字典樹）在字符串前綴搜索中的應用，以及如何利用哈希技術進行字符串的校驗和查找。 “高級數據結構與算法的碰撞”：從堆到B樹 本書還將觸及更高級的數據結構，如優先隊列（Priority Queue）及其基於堆的實現，它在任務調度、圖算法中的應用。你還將初步瞭解B樹及其變種（如B+樹），它們是如何在磁盤等外部存儲介質上實現高效的數據檢索，這對於數據庫和文件係統至關重要。 “算法設計思維的培養”：從“如何開始”到“如何優化” 本書的最終目標，不僅僅是教會讀者具體的算法和數據結構，更是培養一種解決問題的思維模式。在各個章節中，我們都會強調“如何分析問題”、“如何選擇閤適的數據結構”、“如何設計算法”、“如何分析算法效率”以及“如何進行優化”等關鍵步驟。我們將引導讀者學會從問題的本質齣發，而不是被現有的算法束縛，從而能夠獨立地設計齣更優的解決方案。 本書特色 謎題驅動： 每個概念都通過一個引人入勝的“謎題”引入，激發讀者的好奇心和解決問題的欲望。 情境化學習： 謎題的設計貼近實際應用場景，讓讀者理解算法與數據結構為何重要，以及它們能解決什麼樣的問題。 循序漸進： 從基礎概念到高級應用，難度逐步提升，適閤不同水平的讀者。 代碼實戰： 提供清晰、可運行的代碼示例，幫助讀者將理論轉化為實踐。 思維導圖： 章節中穿插思維導圖和總結，幫助讀者梳理知識脈絡。 避免枯燥： 以生動有趣的語言和比喻，將抽象的概念形象化，讓學習過程充滿樂趣。 目標讀者 計算機科學與技術專業的學生： 鞏固和深化算法與數據結構知識，為後續課程和項目打下堅實基礎。 軟件開發者： 提升編程技能，掌握更高效的算法和數據結構，編寫更優化的代碼，解決實際開發中的難題。 準備技術麵試的求職者： 係統性地復習算法和數據結構知識，提升在麵試中的競爭力。 對算法和邏輯思維感興趣的讀者： 拓展思維方式，體驗解決問題的樂趣，培養嚴謹的邏輯分析能力。 《算法謎題：數據結構與邏輯的奇趣探險》是一次將嚴謹的計算機科學理論與探索未知世界的樂趣完美結閤的旅程。我們相信，通過這本書，您將不僅僅是學會算法和數據結構，更能培養齣一顆善於分析、勇於探索、精於解決問題的智慧之心。現在，就讓我們一同踏上這場智力與樂趣並存的探險吧！

評分☆☆☆☆☆

這本書絕對是改變瞭我對算法理解的敲門磚！雖然我不是科班齣身，但接觸過一些基礎的編程，總覺得很多問題卡在“如何更高效地解決”這個瓶頸。以前看其他書，總是概念一大堆，光是理解那些抽象的定義就花瞭半天。這本書的厲害之處在於，它不是上來就給你灌輸理論，而是通過一係列精心設計的“挑戰”，讓你在解決問題的過程中，自然而然地去學習和掌握相關的算法和數據結構。 我記得最清楚的是關於圖論那一章，之前我一直對最短路徑、最小生成樹之類的概念模模糊糊，總覺得離自己很遠。但這本書裏，它沒有直接講Dijkstra或者Prim算法，而是先拋齣瞭一個“城市交通規劃”的問題，讓你去思考如何纔能用最少的代價連接所有城市。然後，在解決這個問題的過程中，它巧妙地引入瞭並查集和Kruskal算法，並詳細解釋瞭它們為什麼能高效地解決這個問題。這種“先有問題，後有解決方案”的學習方式，讓我覺得特彆接地氣，而且印象深刻。每次遇到新的題目，我腦子裏就會迴想起書中的那些“挑戰”，試著套用學到的思路去解決，感覺自己真的像個偵探一樣，一步步解開謎題。而且，書中不僅講瞭怎麼做，還經常會討論不同算法的優缺點，以及在什麼情況下選擇哪種算法更閤適，這讓我對算法的理解更加深入和全麵，而不是死記硬背。

評分☆☆☆☆☆

對於我來說，這本書就像是打開瞭一扇通往更高階編程世界的大門。在讀這本書之前，我總覺得自己的代碼能力就那樣瞭，遇到稍微復雜一點的題目就束手無策。這本書的齣現，徹底改變瞭我的看法。它不是那種泛泛而談的理論書籍，而是把大量精煉且實用的算法和數據結構知識，通過一係列精心設計的競賽題目展現齣來。每個題目都像一個小型挑戰，你需要運用書中講解的算法和數據結構纔能攻剋。 我特彆喜歡它對動態規劃部分的講解。以前我一聽“動態規劃”就頭疼，覺得這東西太繞瞭，很難理解。但是這本書，它沒有上來就給你一堆遞推公式，而是通過一些非常直觀的例子，比如“爬樓梯”或者“背包問題”，讓你一步步理解狀態轉移方程是怎麼來的。它會告訴你，為什麼需要定義這樣的狀態，以及如何從小的子問題推導齣大問題的解。這種循序漸進的教學方式，讓我茅塞頓開，感覺自己終於抓住瞭動態規劃的核心。而且，書中對題目的分析非常透徹，不僅給齣瞭最優解，還會分析其他可能的解法以及它們的效率差異，這讓我不僅學會瞭“怎麼做”，更學會瞭“為什麼這麼做”。這對於提升我的編程思維和解決問題的能力，起到瞭至關重要的作用。

評分☆☆☆☆☆

從一個已經參加過幾次編程競賽的過來人的角度看，這本書簡直是必備的“聖經”。我之前在比賽中吃瞭不少虧，主要是因為在算法和數據結構的掌握上不夠紮實，遇到一些常見的題型，總會卡殼或者想到效率很低的解法。這本書恰好彌補瞭我的這些短闆。它不像一些教材那樣，隻是羅列概念和公式，而是把它們融入到真實的競賽場景中。 讓我印象特彆深刻的是關於字符串匹配的那幾章。在比賽中，字符串問題很常見，但很多時候我隻會用最簡單粗暴的暴力匹配，效率低得可憐。這本書裏，它詳細講解瞭KMP算法，並且通過一個“文本編輯器查找功能”的類比，把這個算法的原理講得非常清楚。它不僅解釋瞭為什麼KMP的預處理（next數組）能大大提升匹配效率，還一步步教你如何構建這個next數組。我當時花瞭點時間去理解，但一旦理解瞭，做起字符串匹配的題目就順暢多瞭。而且，它還介紹瞭後綴數組和後綴樹等更高級的字符串處理技巧，雖然這些一開始看起來有點難度，但書中提供的清晰講解和典型例題，讓我覺得是可以掌握的。總的來說，這本書的選題非常貼閤實際競賽需求，而且講解的深度和廣度都恰到好處，絕對是提升比賽實力的不二之選。

評分☆☆☆☆☆

說實話，剛開始拿到這本書的時候，我還有點擔心自己能不能啃得動。畢竟“算法和數據結構”這個話題聽起來就挺硬核的。但翻開第一頁，我就被它那種獨特的講解風格吸引瞭。它不是那種學院派的教科書，上來就告訴你這是什麼、那是什麼，而是通過一係列精心設計的“問題”來引齣相關的概念。 我尤其喜歡它處理樹結構那一章節的方式。在之前的學習中，我對於二叉樹、平衡樹之類的概念，總是感覺模模糊糊的，不知道它們在實際應用中有何意義。這本書，它沒有直接講AVL樹或者紅黑樹，而是先拋齣瞭一個“文件係統目錄結構”的問題，讓你思考如何高效地存儲和查找文件。然後，它自然而然地引齣瞭二叉搜索樹的概念，並解釋瞭為什麼它能加速查找。更棒的是，它還進一步講解瞭如何通過平衡樹來解決二叉搜索樹在極端情況下性能退化的問題。這種“問題驅動”的學習模式，讓我覺得每一頁的知識都是有用的，都是為瞭解決某個實際問題的。而且，它還提供瞭很多不同難度的例題，讓我可以在學完理論後立刻上手練習，鞏固所學。這種實踐與理論相結閤的方式，極大地提升瞭我的學習興趣和效率。

評分☆☆☆☆☆

作為一個對計算機科學充滿好奇心的學習者，我一直渴望能夠深入理解算法和數據結構的奧秘。這本書就像一位經驗豐富的嚮導，帶領我踏上瞭這場令人興奮的探索之旅。它不是那種枯燥乏味的理論堆砌，而是通過一個個引人入勝的“挑戰”，將抽象的算法概念變得生動有趣。 我特彆贊賞它在講解遞歸和分治算法時的方式。以往我接觸到的遞歸，總覺得像是在一個無底洞裏打轉，很難把握。但這本書，它用“漢諾塔”這樣一個經典的例子，從最簡單的場景開始，一步步引導我理解遞歸的本質——問題的自相似性和分解。然後，它又巧妙地引入瞭分治法的思想，比如快速排序和歸並排序。通過清晰的圖示和逐步的推導，我不僅理解瞭這些排序算法的執行過程，更重要的是，我體會到瞭如何將一個復雜的問題分解成更小的、易於解決的子問題，然後再將子問題的解閤並起來，從而得到整個問題的解。這種思維方式，讓我覺得編程不僅僅是寫代碼，更是一種解決問題的藝術。

評分☆☆☆☆☆

書很好，內容很棒

評分☆☆☆☆☆

物流非常給力，圖靈書籍品質值得信賴

評分☆☆☆☆☆

很好的書，對算法學習有幫助

評分☆☆☆☆☆

書不錯，不過物流速度相對於平時慢瞭一倆天~

評分☆☆☆☆☆

來的時候還有塑封，完全沒想到，很驚喜。

評分☆☆☆☆☆

好好好好好好好好好好好好好好好好好好好好

評分☆☆☆☆☆

ACM世界冠軍寫的，強烈推薦

評分☆☆☆☆☆

書很好，包裝完整，物流很快

評分☆☆☆☆☆

哈哈哈哈哈哈哈還好還好哈