目　　录 第1章 基础 ...........................................................1 1.1　基础编程模型 ............................................4 1.1.1　Java程序的基本结构 .....................4 1.1.2　原始数据类型与表达式 ................6 1.1.3 语句 ................................................8 1.1.4 简便记法 ........................................9 1.1.5 数组 ..............................................10 1.1.6 静态方法 ......................................12 1.1.7 API ................................................16 1.1.8 字符串 ................................... .......20 1.1.9 输入输出 ......................................21 1.1.10 二分查找 ....................................28 1.1.11 展望 ............................................30 1.2 数据抽象 ..................................................38 1.2.1 使用抽象数据类型 ......................38 1.2.2 抽象数据类型举例 ......................45 1.2.3 抽象数据类型的实现 ..................52 1.2.4 更多抽象数据类型的实现 ..........55 1.2.5 数据类型的设计 ..........................60 1.3 背包、队列和栈 ......................................74 1.3.1 API ................................................74 1.3.2 集合类数据类型的实现 ..............81 1.3.3 链表 ..............................................89 1.3.4 综述 ..............................................98 1.4 算法分析 ................................................108 1.4.1 科学方法 ....................................108 1.4.2 观察 ............................................108 1.4.3 数学模型 ....................................112 1.4.4 增长数量级的分类 ....................117 1.4.5 设计更快的算法 ........................118 1.4.6 倍率实验 ....................................121 1.4.7 注意事项 ....................................123 1.4.8 处理对于输入的依赖 ................124 1.4.9 内存 ............................................126 1.4.10 展望 ..........................................129 1.5 案例研究：union-find算法 ...................136 1.5.1 动态连通性 ................................136 1.5.2 实现 ............................................140 1.5.3 展望 ............................................148 第2章 排序 .......................................................152 2.1 初级排序算法 ........................................153 2.1.1 游戏规则 ....................................153 2.1.2 选择排序 ....................................155 2.1.3 插入排序 ....................................157 2.1.4 排序算法的可视化 ....................159 2.1.5 比较两种排序算法 ....................159 2.1.6 希尔排序 ....................................162 2.2 归并排序 ................................................170 2.2.1 原地归并的抽象方法 ................170 2.2.2 自顶向下的归并排序 ................171 2.2.3 自底向上的归并排序 ................175 2.2.4 排序算法的复杂度 ....................177 2.3 快速排序 ................................................182 2.3.1 基本算法 ....................................182 2.3.2 性能特点 ....................................185 2.3.3 算法改进 ....................................187 2.4 优先队列 ................................................195 2.4.1 API ..............................................195 2.4.2 初级实现 ....................................197 2.4.3 堆的定义 ....................................198 2.4.4 堆的算法 ....................................199 2.4.5 堆排序 ........................................205 2.5 应用 ........................................................214 2.5.1 将各种数据排序 ........................214 2.5.2 我应该使用哪种排序算法 ........218 2.5.3 问题的归约 ................................219 2.5.4 排序应用一览 ............................221 第3章　查找 .......................................................227 3.1　符号表 ....................................................228 3.1.1　API ..............................................228 3.1.2　有序符号表 ................................230 3.1.3　用例举例 ....................................233 3.1.4　无序链表中的顺序查找 ............235 3.1.5　有序数组中的二分查找 ............238 3.1.6　对二分查找的分析 ....................242 3.1.7　预览 ............................................244 3.2　二叉查找树 ............................................250 3.2.1　基本实现 ....................................250 3.2.2　分析 ............................................255 3.2.3　有序性相关的方法与删除 操作 ............................................257 3.3　平衡查找树 ............................................269 3.3.1　2-3查找树 ...................................269 3.3.2　红黑二叉查找树 ........................275 3.3.3　实现 ............................................280 3.3.4　删除操作 ....................................282 3.3.5　红黑树的性质 ............................284 3.4　散列表 ....................................................293 3.4.1　散列函数 ....................................293 3.4.2　基于拉链法的散列表 ................297 3.4.3　基于线性探测法的散列表 ........300 3.4.4　调整数组大小 ............................304 3.4.5　内存使用 ....................................306 3.5　应用 ........................................................312 3.5.1　我应该使用符号表的哪种 实现 ............................................312 3.5.2　集合的API ..................................313 3.5.3　字典类用例 ................................315 3.5.4　索引类用例 ................................318 3.5.5　稀疏向量 ....................................322 第4章 图 ...........................................................329 4.1 无向图 ....................................................331 4.1.1 术语表 ........................................331 4.1.2 表示无向图的数据类型 ............333 4.1.3 深度优先搜索 ............................338 4.1.4 寻找路径 ....................................342 4.1.5 广度优先搜索 ............................344 4.1.6 连通分量 ....................................349 4.1.7 符号图 ........................................352 4.1.8 总结 ............................................358 4.2 有向图 ....................................................364 4.2.1 术语 ............................................364 4.2.2 有向图的数据类型 ....................365 4.2.3 有向图中的可达性 ....................367 4.2.4 环和有向无环图 ........................369 4.2.5 有向图中的强连通性 ................378 4.2.6 总结 ............................................385 4.3 最小生成树 ............................................390 4.3.1 原理 ............................................391 4.3.2 加权无向图的数据类型 ............393 4.3.3 最小生成树的API和测试 用例 ............................................396 4.3.4 Prim算法 ....................................398 4.3.5 Prim算法的即时实现 ................401 4.3.6 Kruskal算法 ...............................404 4.3.7 展望 ............................................407 4.4 最短路径 ................................................412 4.4.1 最短路径的性质 ........................413 4.4.2 加权有向图的数据结构 ............414 4.4.3 最短路径算法的理论基础 ........420 4.4.4 Dijkstra算法 ...............................421 4.4.5 无环加权有向图中的最短 路径算法 ....................................425 4.4.6 一般加权有向图中的最短 路径问题 ....................................433 4.4.7 展望 ............................................445 第5章 字符串 ...................................................451 5.1 字符串排序 ............................................455 5.1.1 键索引计数法 ............................455 5.1.2 低位优先的字符串排序 ............458 5.1.3 高位优先的字符串排序 ............461 5.1.4 三向字符串快速排序 ................467 5.1.5 字符串排序算法的选择 ............470 5.2 单词查找树 ............................................474 5.2.1 单词查找树 ................................475 5.2.2 单词查找树的性质 ....................483 5.2.3 三向单词查找树 ........................485 5.2.4 三向单词查找树的性质 ............487 5.2.5 应该使用字符串符号表的 哪种实现 ....................................489 5.3 子字符串查找 ........................................493 5.3.1 历史简介 ....................................493 5.3.2 暴力子字符串查找算法 ............494 X 目　　录 5.3.3 Knuth-Morris-Pratt子字符串 查找算法 ....................................496 5.3.4 Boyer-Moore字符串查找算 法 ................................................502 5.3.5 Rabin-Karp指纹字符串查找 算法 ............................................505 5.3.6 总结 ............................................509 5.4 正则表达式 ............................................514 5.4.1 使用正则表达式描述模式 ........514 5.4.2 缩略写法 ....................................516 5.4.3 正则表达式的实际应用 ............517 5.4.4 非确定有限状态自动机 ............518 5.4.5 模拟NFA的运行 ........................520 5.4.6 构造与正则表达式对应的 NFA ............................................522 5.5 数据压缩 ................................................529 5.5.1 游戏规则 ....................................529 5.5.2 读写二进制数据 ........................530 5.5.3 局限 ............................................533 5.5.4 热身运动：基因组 ....................534 5.5.5 游程编码 ....................................537 5.5.6 霍夫曼压缩 ................................540 第6章 背景 .......................................................558 索引 ......................................................................611