本书是《Data Structures and Algorithm Analysis in C》一书第2版的简体中译本。原书曾被评为20世纪顶尖的30部计算机著作之一，作者Mark Allen Weiss在数据结构和算法分析方面卓有建树，他的数据结构和算法分析的著作尤其畅销，并受到广泛好评．已被世界500余所大学用作教材。
在本书中，作者更加精炼并强化了他对算法和数据结构方面创新的处理方法。通过C程序的实现，着重阐述了抽象数据类型的概念，并对算法的效率、性能和运行时间进行了分析。
全书特点如下：
●专用一章来讨论算法设计技巧，包括贪婪算法、分治算法、动态规划、随机化算法以及回溯算法
●介绍了当前流行的论题和新的数据结构，如斐波那契堆、斜堆、二项队列、跳跃表和伸展树
●安排一章专门讨论摊还分析，考查书中介绍的一些高级数据结构
●新开辟一章讨论高级数据结构以及它们的实现，其中包括红黑树、自顶向下伸展树。treap树、k-d树、配对堆以及其他相关内容
●合并了堆排序平均情况分析的一些新结果
本书是国外数据结构与算法分析方面的标准教材，介绍了数据结构(大量数据的组织方法)以及算法分析(算法运行时间的估算)。本书的编写目标是同时讲授好的程序设计和算法分析技巧，使读者可以开发出具有最高效率的程序。
本书可作为高级数据结构课程或研究生一年级算法分析课程的教材，使用本书需具有一些中级程序设计知识，还需要离散数学的一些背景知识。
Mark Allen Weiss 是佛罗里达国际大学计算机学院教授．普林斯 顿大学计算机科学博士。除本书外．他编写的关于数据结构与算法方面的知名教材还有：Data Structures and Algorithm Analysis:in Java、Data Structures and Algorithm Analysis: in C十十以及Data Structures and Problem Solving: Using Java、Data Structures and Problem Solving: Using C十十等。他目前是AP(Advanced Placement)考试计算机学科委员会的主席。
目的/目标
本书讨论数据结构和算法分析。数据结构主要研究组织大量数据的方法，而算法分析则是对算法运行时间的评估。随着计算机的速度越来越快，对于能够处理大量输入数据的程序的需求变得日益急切。可是，由于在输入量很大的时候，程序的低效率现象变得非常明显，因此这又要求对效率问题给予更仔细的关注。通过在实际编程之前对算法的分析，学生可以决定一个特定的解法是否可行。例如，学生在本书中将读到一些特定的问题并看到精心的实现方法是如何把对大量数据的时间限制从16年减至不到1秒的。因此，若无运行时间的阐释，就不会有算法和数据结构的提出。在某些情况下，对于影响算法实现的运行时间的一些微小细节都需要认真地探究。
一旦解法被确定，程序还是必须要编写的。随着计算机的日益强大，它们必须解决的问题就变得更加巨大和复杂，这就要求开发更加复杂的程序。本书的目的是同时教授学生良好的程序设计技巧和算法分析能力，使得他们能够开发这样的具有最高效率的程序。
本书适合作为高级数据结构(CS7)课程或是研究生第一年算法分析课程的教材。学生应该具有中等程度的程序设计知识，包括像指针和递归这样一些内容，还要具有离散数学的某些知识。
方法
我相信，对于学生重要的是学习如何自己动手编写程序，而不是从书上拷贝程序。但另一方面，讨论现实程序设计问题而不套用样本程序实际上是不可能的。由于这个原因，本书通常提供实现方法的大约一半到四分之三的内容并鼓励学生补足其余的部分。第12章是这一版新加的一章，讨论主要侧重于实现细节的一些附加的数据结构。
本书中的算法均以ANSI C表示，尽管有些欠缺，但它仍然是最流行的系统程序设计语言。C代替Pascal的使用使得动态分配数组成为可能(可见第5章中的“再散列”)。它还在几处地方将代码简化，这通常是因为与(＆＆)操作走捷径的缘故。
对C的大多数批评集中在用它写出的程序代码可读性差的事实上。仅仅少击几次键，却牺牲了程序清晰性，而程序的速度又没有增加。因此，诸如同时赋值以及通过if(x=y)测试是否为0等技巧一般不在本书中使用。相信本书将证明只要细心练习是可以避免那些难以读懂的代码的。
内容提要
第1章包含离散数学和递归的一些复习材料。我相信对递归做到泰然处之的惟一办法是反复不断地看一些好的用法。因此，除第5章外，递归遍及本书每一章的例子之中。
第2章处理算法分析。这一章阐述渐进分析和它的主要弱点。这里提供了许多例子，包括对对数运行时间的深入解释。通过直观地把一些简单递归程序转变成迭代程序而对它们进行分析。介绍了更为复杂的分治程序，不过有些分析(求解递归关系)要推迟到第7章再详细讨论。
第3章包括表、栈和队列。重点放在使用ADT对这些数据结构编程，这些数据结构的快速实现，以及介绍它们的某些用途上。课文中几乎没有什么程序(只有些例程)，而程序设计作业的许多思想基本上体现在练习之中。
第4章讨论树，重点在查找树，包括外部查找树(B-树)。UNIX文件系统和表达式树是作为例子来介绍的。AVL树和伸展树只作了介绍而没有分析。程序写出75％，其余部分留给学生完成。查找树的实现细节见第12章。树的另外一些内容，如文件压缩和博弈树，延迟到第10章讨论。外部媒体上的数据结构作为几章中的最后论题来讨论。
第5章是相对较短的一章，主要讨论散列表。这里进行了某些分析，本章末尾讨论了可扩散列。
第6章是关于优先队列的。二叉堆也在这里讲授，还有些附加的材料论述优先队列某些理论上有趣的实现方法。斐波那契堆在第11章讨论，配对堆在第12章讨论。
第7章讨论排序。它特别关注编程细节和分析。讨论并比较所有通用的排序算法。对以下四种算法详细地进行了分析：插入排序、希尔排序、堆排序以及快速排序。堆排序平均情形运行时间的分析对于这一版来说是新的内容。本章末尾讨论了外部排序。
第8章讨论不相交集算法并证明其运行时间。这是短且特殊的一章，如果不讨论Kruskal算法则该章可跳过。
第9章讲授图论算法。图论算法的重要性不仅因为它们在实践中经常用到，而且还因为它们的运行时间强烈地依赖于数据结构的恰当使用。实际上，所有标准算法都是和相应的数据结构、伪代码以及运行时间的分析一起介绍的。为把这些问题放进一本适当的教材中，我们对复杂性理论(包括NP-完全性和不可判定性)进行了简短的讨论。
第10章通过考查一般的问题求解技巧讨论算法设计。这一章添加了大量的实例。这里及后面各章使用的伪代码使得学生更好地理解例子，而避免被实现的细节所困扰。
第11章处理摊还分析。对来自第4章到第6章的三种数据结构以及本章介绍的斐波那契堆进行了分析。
第12章是这一版新加的一章，讨论查找树算法、k-d树和配对堆。不同于其他各章，本章给出了查找树和配对堆完全的仔细的实现。材料的安排使得教师可以把一些内容纳入到其他各章的讨论之中。例如，第12章中的自顶向下红黑树可以在(第4章的)AVL树下讨论。
第1章到第9章为大多数的一学期数据结构课程提供了足够的材料。如果时间允许，那么第10章也可以包括进来。研究生的算法分析课程可以使用第7章到第11章的内容。第11章所分析的高级数据结构可以容易地在前面各章中查到。第9章中对NP-完全性的讨论对于这门课来说太过简要，Garey和Johnson的论NP-完全性的书(有张立昂等翻译的中文译本：计算机和难解性，科学出版社，1987——译者注)可以补充本书的不足。
练习
在每章末尾提供的练习与书中讲授的内容顺序相匹配。最后的一些练习是针对整个一章而不是特定的某一节。难做的练习标以一个星号，更难的练习标有两个星号。
教师可从Addison-Wesley出版公司得到包含几乎所有练习答案的解题指南。
参考文献
参考文献位于每章的最后。一般说来，这些参考文献或者是历史性的，代表着书中材料的原始来源，或者阐述对书中给出的结果的扩展和改进。有些文献论述了一些练习的解法。
代码的获得
本书中的程序代码通过匿名ftp可在aw．com网站得到。这个网站也可以通过WorldWide Web来访问；其URL为http：／／www．aw．com／cseng／(从此处继续链接)。该资料的准确位置可能变化。
致谢
在本丛书几部著作的准备过程中，本人得到许多朋友的帮助。有些人在本书的其他版本中提到过；谢谢诸位。
对于这一版，我要感谢Addison-Wesley的编辑Carter Shanklin和Susan Hartman。TeriHyde对此书做出了完美的工作，而Matthew Harris和他在Publication Services的同事出色地完成了本书最后的定稿任务。
M．A．W．
Miami，Florida
1996年7月
(美)Mark Allen Weiss：Mark Allen Weiss: 佛罗里达国际大学计算机学院教授，普林斯顿大学计算机科学博士。著名的计算机教育专家，著有Data Structures and Algorithm Analysis以及《Data Structures and Problem Solving: Using Java》、《Data Structures and Problem Solving: Using C++》等多本教材。目前是AP(Advanced Placement)考试计算机学科委员会的主席。
冯舜玺：冯舜玺: 男，1942年生。天津师范大学数学科学学院教授（计算数学与计算机科学），曾先后担任天津师范大学数学科学学院学术委员会委员、概率及运筹学教研室副主任、计算数学与计算机科学教研室主任、天津市计算数学学会常务理事。研究方向：数值代数，决策论，计算机密码学，共发表专业论文19篇，科研成果3项，著作5部。
随着速度的不断提高和存储容量的持续增长，计算机的功能日益强大，从而处理数据和解决问题的规模和复杂程度与日俱增。这不仅带来了需要认真研究的新课题，而且突出了原有数据结构和算法效率低下的缺点。程序的效率问题不是由于计算机功能的强大而受到冷落，相反地，倒是被人们提到前所未有的重视程度，因为大型问题的解决所涉及到的大容量存储和高速度运算容不得我们对效率有丝毫的忽视。本书正是在阐述数据结构基本概念的同时深入地分析了算法的效率。书中详细介绍了当前流行的论题和新的变化，讨论了算法设计技巧，并在研究算法的性能、效率以及对运行时间分析的基础上考查了一些高级数据结构，从历史的角度和近年的进展对数据结构的活跃领域进行了简要的概括。由于本书选材新颖，方法实用，题例丰富，取舍得当，因此，自从出版以来受到广泛欢迎，已被世界许多知名大学用作教材。
本书的目的是培养学生良好的程序设计技巧和熟练的算法分析能力，使得他们能够开发出高效率的程序。从服务于实践又锻炼学生实际能力出发，书中提供了大部分算法的C程序和伪码例程，但并不是全部。一些程序可从互联网上获得。
承蒙卢开澄教授、陈贤舜先生、温丽芳女士的鼓励，译者有幸将国外几部优秀原著介绍给我国的读者；蒋讳先生认真的工作使本书译文免除不少疏漏和错误；杨海玲女士的监督使翻译工作比预想的顺利。译者在此表示衷心的感谢。译者还愿意借此机会感谢挚友孙华先生，他对本书的翻译工作自始至终给予热心的关怀和无私的帮助。
由于时间及水平所限，书中译文不当之处，统祈学术界同仁及广大读者赐正。
译 者
2003年9月
第1章 引论
1．1 本书讨论的内容
1．2 数学知识复习
1．2．1 指数
1．2．2 对数
1．2．3 级数
1．2．4 模运算
1．2．5 证明方法
1．3 递归简论
总结
练习
参考文献
第2章 算法分析
2．1 数学基础
2．2 模型
2．3 要分析的问题
2．4 运行时间计算
2．4．1 一个简单的例子
2．4．2 一般法则
2．4．3 最大子序列和问题的解
2．4．4 运行时间中的对数
2．4．5 检验你的分析
2．4．6 分析结果的准确性
总结
练习
参考文献
第3章 表、栈和队列
3．1 抽象数据类型(ADT)
3．2 表ADT
3．2．1 表的简单数组实现
3．2．2 链表
3．2．3 程序设计细节
3．2．4 常见的错误
3．2．5 双链表
3．2．6 循环链表
3．2．7 例子
3．2．8 链表的游标实现
3．3 栈ADT
3．3．1 栈模型
3．3．2 栈的实现
3．3．3 应用
3．4 队列ADT
3．4．1 队列模型
3．4．2 队列的数组实现
3．4．3 队列的应用
总结
练习
第4章 树
4．1 预备知识
4．1．1 树的实现
4．1．2 树的遍历及应用
4．2 二叉树
4．2．1 实现
4．2．2 表达式树
4．3 查找树ADT--二叉查找树
4．3．1 MakeEmpty
4．3．2 Find
4．3．3 FindMin和FindMax
4．3．4 Insert
4．3．5 Delere
4．3．6 平均情形分析
4．4 AVL树
4．4．1 单旋转
4．4．2 双旋转
4．5 伸展树
4．5．1 一个简单的想法
4．5．2 展开
4．6 树的遍历
4．7 B-树
总结
练习
参考文献
第5章 散列
5．1 一般想法
5．2 散列函数
5．3 分离链接法
5．4 开放定址法
5．4．1 线性探测法
5．4．2 平方探测法
5．4．3 双散列
5．5 再散列
5．6 可扩散列
总结
练习
参考文献
第6章 优先队列(堆)
6．1 模型
6．2 一些简单的实现
6．3 二叉堆
6．3．1 结构性质
6．3．2 堆序性质
6．3．3 基本的堆操作
6．3．4 其他的堆操作
6．4 优先队列的应用
6．4．1 选择问题
6．4．2 事件模拟
6．5 d-堆
6．6 左式堆
6．6．1 左式堆的性质
6．6．2 左式堆的操作
6．7 斜堆
6．8 二项队列
6．8．1 二项队列结构
6．8．2 二项队列操作
6．8．3 二项队列的实现
总结
练习
参考文献
第7章 排序
7．1 预备知识
7．2 插入排序
7．2．1 算法
7．2．2 插入排序的分析
7．3 一些简单排序算法的下界
7. 4 希尔排序
7．4．1 希尔排序的最坏情形分析
7．5 堆排序
7．5．1 堆排序的分析
7．6 归并排序
7．6．1 归并排序的分析
7．7 快速排序
7．7．1 选取枢纽元
7．7．2 分割策略
7．7．3 小数组
7．7．4 实际的快速排序例程
7．7．5 快速排序的分析
7．7．6 选择的线性期望时间算法
7．8 大型结构的排序
7．9 排序的一般下界
7．9．1 决策树
7．10 桶式排序
7．11 外部排序
7．11．1 为什么需要新的算法
7．11．2 外部排序模型
7．11．3 简单算法
7．11．4 多路合并
7．11．5 多相合并
7．11．6 替换选择
总结
练习
参考文献
第8章 不相交集ADT
8．1 等价关系
8．2 动态等价性问题
8．3 基本数据结构
8．4 灵巧求并算法
8．5 路径压缩
8．6 按秩求并和路径压缩的最坏情形
8．6．1 Union／Find算法分析
8．7 一个应用
总结
练习
参考文献
第9章 图论算法
9．1 若干定义
9．1．1 图的表示
9．2 拓扑排序
9．3 最短路径算法
9．3．1 无权最短路径
9．3．2 Dijkstra算法
9．3．3 具有负边值的图
9．3．4 无圈图
9．3．5 所有点对最短路径
9．4 网络流问题
9．4．1 一个简单的最大流算法
9．5 最小生成树
9．5．1 Prim算法
9．5．2 Kruskal算法
9．6 深度优先搜索的应用
9．6．1 无向图
9．6．2 双连通性
9．6．3 欧拉回路
9．6．4 有向图
9．6．5 查找强分支
9．7 NP-完全性介绍
9．7．1 难与易
9．7．2 NP类
9．7．3 NP-完全问题
总结
练习
参考文献
第10章 算法设计技巧
10．1 贪婪算法
10．1．1 一个简单的调度问题
10．1．2 Huffman编码
10．1．3 近似装箱问题
10．2 分治算法
10．2．1 分治算法的运行时间
10．2．2 最近点问题
10．2．3 选择问题
10．2．4 一些运算问题的理论改进
10．3 动态规划
10．3．1 用一个表代替递归
10．3．2 矩阵乘法的顺序安排
10．3．3 最优二叉查找树
10．3．4 所有点对最短路径
10．4 随机化算法
10．4．1 随机数发生器
10．4．2 跳跃表
10．4．3 素性测试
10．5 回溯算法
10．5．1 收费公路重建问题
10．5．2 博弈
总结
练习
参考文献
第11章 摊还分析
11．1 一个无关的智力问题
11．2 二项队列
11．3 斜堆
11．4 斐波那契堆
11．4．1 切除左式堆中的节点
11．4．2 二项队列的懒惰合并
11．4．3 斐波那契堆操作
11．4．4 时间界的证明
11．5 伸展树
总结
练习
参考文献
第12章 高级数据结构及其实现
12．1 自顶向下伸展树
12．2 红黑树
12．2．1 自底向上插入
12．2．2 自顶向下红黑树
12．2．3 自顶向下删除
12．3 确定性跳跃表
12．4 AA-树
12．5 treap树
12．6 k-d树
12．7 配对堆
总结
练习
参考文献
索引
