Data structures and algorithm analysis in C++

第1章 引论. 1

1.1 本书讨论的内容 1

1.2 数学知识复习 2

1.2.1 指数 2

1.2.2 对数 2

1.2.3 级数 3

1.2.4 模运算 4

1.2.5 证明方法 4

1.3 递归的简单介绍 6

1.4 c++类 9

1.4.1 基本class语法 9

1.4.2 特别的构造函数语法与访问函数 10

1.4.3 接口与实现的分离 11

1.4.4 vector和string 13

1.5 c++细节 14

1.5.1 指针 14

1.5.2 参数传递 15

1.5.3 返回值传递 16

1.5.4 引用变量 16

1.5.5 三大函数：析构函数、复制构造函数和operator= 17

.1.5.6 c风格的数组和字符串 20

1.6 模板 21

1.6.1 函数模板 22

1.6.2 类模板 22

1.6.3 object、comparable和例子 24

1.6.4 函数对象 25

1.6.5 类模板的分离编译 26

1.7 使用矩阵 27

1.7.1 数据成员、构造函数和基本访问函数 27

1.7.2 operator[] 28

1.7.3 析构函数、复制赋值和复制构造函数 29

小结 29

练习 29

参考文献 30

第2章 算法分析 32

2.1 数学基础 32

2.2 模型 34

2.3 要分析的问题 34

2.4 运行时间计算 36

2.4.1 一个简单的例子 37

2.4.2 一般法则 37

2.4.3 最大子序列和问题的解 39

2.4.4 运行时间中的对数 44

2.4.5 检验你的分析 46

2.4.6 分析结果的准确性 47

小结 48

练习 48

参考文献 52

第3章 表、栈和队列 53

3.1 抽象数据类型（adt） 53

3.2 表adt 53

3.2.1 表的简单数组实现 54

3.2.2 简单链表 54

3.3 stl中的向量和表 55

3.3.1 迭代器 56

3.3.2 示例：对表使用erase 57

3.3.3 const_iterator 58

3.4 向量的实现 59

3.5 表的实现 63

3.6 栈adt 71

3.6.1 栈模型 71

3.6.2 栈的实现 72

3.6.3 应用 72

3.7 队列adt 78

3.7.1 队列模型 78

3.7.2 队列的数组实现 78

3.7.3 队列的应用 80

小结 81

练习 81

第4章 树 85

4.1 预备知识 85

4.1.1 树的实现 86

4.1.2 树的遍历及应用 87

4.2 二叉树 90

4.2.1 实现 90

4.2.2 一个例子——表达式树 91

4.3 查找树adt——二叉查找树 93

4.3.1 contains 94

4.3.2 findmin和findmax 96

4.3.3 insert 97

4.3.4 remove 98

4.3.5 析构函数和复制赋值操作符 99

4.3.6 平均情况分析 99

4.4 avl树 102

4.4.1 单旋转 104

4.4.2 双旋转 106

4.5 伸展树 111

4.5.1 一个简单的想法（不能直接使用） 112

4.5.2 伸展 113

4.6 树的遍历 118

4.7 b树 119

4.8 标准库中的set和map 123

4.8.1 set 123

4.8.2 map 124

4.8.3 set和map的实现 125

4.8.4 使用几个map的例子 126

小结 130

练习 130

参考文献 135

第5章 散列 137

5.1 基本思想 137

5.2 散列函数 137

5.3 分离链接法 139

5.4 不使用链表的散列表 142

5.4.1 线性探测 142

5.4.2 平方探测 144

5.4.3 双散列 148

5.5 再散列 148

5.6 标准库中的散列表 150

5.7 可扩散列 151

小结 153

练习 154

参考文献 156

第6章 优先队列（堆） 158

6.1 模型 158

6.2 一些简单的实现 159

6.3 二叉堆 159

6.3.1 结构性质 159

6.3.2 堆序性质 160

6.3.3 基本的堆操作 161

6.3.4 堆的其他操作 164

6.4 优先队列的应用 167

6.4.1 选择问题 167

6.4.2 事件模拟 168

6.5 d堆 169

6.6 左式堆 170

6.6.1 左式堆性质.. 170

6.6.2 左式堆操作 171

6.7 斜堆 175

6.8 二项队列 177

6.8.1 二项队列结构 177

6.8.2 二项队列操作 178

6.8.3 二项队列的实现 180

6.9 标准库中的优先队列 183

小结 185

练习 185

参考文献 189

第7章 排序 191

7.1 预备知识 191

7.2 插入排序 192

7.2.1 算法 192

7.2.2 插入排序的stl实现 192

7.2.3 插入排序的分析 194

7.3 一些简单排序算法的下界 194

7.4 谢尔排序 195

7.5 堆排序 198

7.6 归并排序 200

7.7 快速排序 204

7.7.1 选取枢纽元 206

7.7.2 分割策略 206

7.7.3 小数组 208

7.7.4 实际的快速排序例程 208

7.7.5 快速排序的分析 209

7.7.6 选择问题的线性期望时间算法 213

7.8 间接排序 213

7.8.1 vector＜comparable*＞不运行 215

7.8.2 智能指针类 216

7.8.3 重载operator＜ 217

7.8.4 使用“*”解引用指针 217

7.8.5 重载类型转换操作符 217

7.8.6 随处可见的隐式类型转换 217

7.8.7 双向隐式类型转换会导致歧义 218

7.8.8 指针减法是合法的 218

7.9 排序算法的一般下界 218

7.10 桶排序 220

7.11 外部排序 220

7.11.1 为什么需要新算法 220

7.11.2 外部排序模型 221

7.11.3 简单算法 221

7.11.4 多路合并 222

7.11.5 多相合并 223

7.11.6 替换选择 223

小结 224

练习 225

参考文献 229

第8章 不相交集类 231

8.1 等价关系 231

8.2 动态等价性问题 231

8.3 基本数据结构 233

8.4 灵巧求并算法 235

8.5 路径压缩 237

8.6 按秩求并和路径压缩的最坏情形 239

8.7 一个应用 243

小结 245

练习 245

参考文献 246

第9章 图论算法 248

9.1 若干定义 248

9.2 拓扑排序 250

9.3 最短路径算法 252

9.3.1 无权最短路径 254

9.3.2 dijkstra算法 257

9.3.3 具有负边值的图 262

9.3.4 无环图 263

9.3.5 所有顶点对的最短路径 265

9.3.6 最短路径举例 266

9.4 网络流问题 267

9.5 最小生成树 271

9.5.1 prim算法 272

9.5.2 kruskal算法 273

9.6 深度优先搜索的应用 275

9.6.1 无向图 276

9.6.2 双连通性 276

9.6.3 欧拉回路 279

9.6.4 有向图 282

9.6.5 查找强分支 283

9.7 np完全性介绍 284

9.7.1 难与易 285

9.7.2 np类 286

9.7.3 np完全问题 286

小结 288

练习 288

参考文献 293

第10章 算法设计技巧 296

10.1 贪心算法 296

10.1.1 一个简单的调度问题 297

10.1.2 赫夫曼编码 299

10.1.3 近似装箱问题 303

10.2 分治算法 310

10.2.1 分治算法的运行时间 310

10.2.2 最近点问题 312

10.2.3 选择问题 315

10.2.4 一些算术问题的理论改进 317

10.3 动态规划 320

10.3.1 用表代替递归 320

10.3.2 矩阵乘法的顺序安排 322

10.3.3 最优二叉查找树 325

10.3.4 所有点对最短路径 327

10.4 随机化算法 329

10.4.1 随机数生成器 330

10.4.2 跳跃表 333

10.4.3 素性测试 335

10.5 回溯算法 337

10.5.1 公路收费点重建问题 337

10.5.2 博弈 341

小结 346

练习 346

参考文献 351

第11章 摊还分析 355

11.1 一个无关的智力问题 355

11.2 二项队列 356

11.3 斜堆 359

11.4 斐波那契堆 361

11.4.1 切除左式堆中的结点 362

11.4.2 二项队列的懒惰合并 364

11.4.3 斐波那契堆操作 366

11.4.4 时间界的证明 367

11.5 伸展树 368

小结 371

练习 371

参考文献 372

第12章 高级数据结构及其实现 374

12.1 自顶向下伸展树 374

12.2 红黑树 379

12.2.1 自底向上插入 380

12.2.2 自顶向下红黑树 381

12.2.3 自顶向下删除 385

12.3 确定性跳跃表 387

12.4 aa树 392

12.5 treap树 396

12.6 k-d树 399

12.7 配对堆 401

小结 405

练习 406

参考文献 408

附录 类模板的分离编译 411

索引... 414