本书是国外数据结构与算法分析方面的经典教材，使用卓越的Java编程语言作为实现工具讨论了数据结构(组织大量数据的方法)和算法分析(对算法运行时间的估计)。
　　随着计算机速度的不断增加和功能的日益强大，人们对有效编程和算法分析的要求也不断增长。本书把算法分析与最有效率的Java程序的开发有机地结合起来，深入分析每种算法，内容全面、缜密严格，并细致讲解精心构造程序的方法。

第2版的特色如下：
　　全面阐述新的Java 5.0编程语言和Java Collections库。
　　改进内部设计，用图和实例阐述算法的实施步骤。
　　第3章对表、栈和队列的讨论进行了全面修订。
　　用一章专门讨论摊还分析和一些高级数据结构的实现。
　　每章末尾的大量练习按照难易程度编排，以增强对关键概念的理解。

无

本书目标
　　本书新的Java版论述数据结构——组织大量数据的方法， 以及算法分析——算法运行时间的估计。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迫切。可是， 由于在输入量很大的时候程序的低效率变得非
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， 学生可以确定一个特定的解法是否可行。例如， 在本书中学生可查阅一些特定的问题并看到巧妙的实现是如何能够把处理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， 对于影响实现的运行时间的一些微小细节都需要认真探究。
　　一旦确定了解法， 接着就要编写程序。随着计算机功能的日益强大， 它们必须解决的问题也变得更加庞大和复杂， 这就要求我们开发更加复杂的程序。本书的目的是在教授学生良好的程序设计技巧和算法分析能力的同时， 使得他们也能够开发出这种极为有效的程序。
　　本书适用于高级数据结构（CS7）课程或是第一年研究生的算法分析课程。学生应该具有中等程度的程序设计知识， 包括面向对象程序设计和递归这样一些内容， 此外， 还要具有离散数学的一些知识。
　　处理方法
　　虽然本书的内容大部分都与语言无关， 但是， 程序设计还是需要使用某种特定的语言。正如书名指出的， 我们为本书选择了Java。
　　Java是相对较新的语言， 它常常用来和C++进行比较。Java具有许多的优点，编程人员常常把Java看成是一种比C++更安全、 更具有可移植性并且更容易使用的语言。因此， 这使得它成为讨论和实现基础数据结构的一种优秀的核心语言。Java的其他方面， 诸如线程和GUI（图形用户界面）， 虽然很重要， 但是本书并不需要， 因此也就不再讨论。
　　使用Java和C++对数据结构进行的完善描述均在互联网上提供了现成的材料。我们采用类似的编码约定以使得这两种语言之间的对等性更加明显。

　　本版中最显著的变化
　　本版(第2版)消除了一些程序中的错误， 并对书中的许多部分进行了修订， 以使阐述更加清晰。此外：
 为了体现Java 5.0现代化的特色， 我们对书中的程序代码进行了必要的更新。
 对第3章进行了全面修改， 包括对标准ArrayList类和LinkedList类（以及它们的迭代器）用法的讨论， 以及对标准ArrayList类和LinkedList类的实现的讨论。

 第4章也得到了修订， 包括对TreeSet类和TreeMap类的讨论， 同时用

一个宽泛的实例阐述了它们在有效算法设计中的使用。第9章还包括一个例子， 利用标准Tr

eeMap类来实现最短路径算法。
 第7章包含对一些标准sort算法的讨论， 包括对在实现重载的标准sor

t算法中所涉及的一些技巧的阐释。

概述

第1章包含离散数学和递归的一些复习材料。我相信熟练掌握递归的唯一办法是反复不断地

研读一些好的用法。因此， 除第5章外， 递归遍及本书每一章的例子之中。第1章还介绍

了一些相关知识， 作为对基本Java的复习和回顾， 包括对Java 5泛型的讨论。

第2章讨论算法分析。本章阐述渐近分析及其主要缺点。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。

此外， 还介绍了更复杂的分治程序， 不过有些分析（求解递推关系）要推迟到第7章再进

行详细的讨论。

第3章包括表、 栈和队列。这一章进行了全面的修订。现在的新版包括对Collect

ions API ArrayList类和LinkedList类的讨论， 提供了Collections API ArrayList类和Li

nkedList类的一个重要子集的若干实现。

第4章讨论树， 重点是查找树， 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。本章还介绍了AVL树和伸展树。查找树实现细节更仔细的处理可在第12章

找到。树的另外一些内容， 如文件压缩和博弈树， 推迟到第10章讨论。外部介质上的数据

结构作为几章中的最后论题来考虑。这一版新增的内容有对Collections API Tre

eSet类和TreeMap类的讨论， 包括一个重要的例子， 描述为求解一个问题而使用

三种单独的映射。

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章论述排序。这一章特别关注编程细节和分析。所有重要的通用排序算法均在该章进行

了讨论和比较。此外， 还对四种排序算法做了详细的分析， 它们是：插入排序、 希尔排

序、 堆排序以及快速排序。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。这是简短且特殊的一章， 如果不讨论Kruskal

算法则该章可跳过。

第9章讲授图论算法。图论算法的吸引力不仅因为它们在实践中经常发生， 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。该章通过大量的实例而得以强化。这一

章及后面各章使用的伪代码使得学生在理解例子时不致被实现的细节所困扰。

第11章处理摊还分析， 对来自第4章和第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整仔细的实现。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和（第4章的）AVL树一起讨论。

第1章到第9章为大多数一学期的数据结构课程提供了足够的材料。如果时间允许， 那么第1

0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

析的高级数据结构在前面各章中可以容易地查到。第9章里所讨论的NP完全性对本书来说

太过简单， 你会发现对NP完全性再做一些额外的工作以扩充本书内容将是有益的。

练习

每章末尾提供的练习与正文中所述内容的顺序相一致。最后的一些练习是将一章作为一个整

体来处理而不是针对特定的某一节来考虑的。难度较大的练习标记一个星号， 更难的练

习标有两个星号。

参考文献

参考文献列于每章的最后。通常， 这些参考文献或者是历史性质的， 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。有些文献提供了一些练习的解法。
代码的获得

下面的补充材料在www.aw.com/cssupport对所有读者公开：

 例子程序的源代码
此外， 下述材料仅提供给采用本书作为教材的教师。有意者请按照书后所附的“教学支持

说明表”中的联系方式联络培生教育出版集团北京代表处。
 部分练习的解答。
 来自本书的一些附图。

致谢

在该丛书几部著作的准备过程中， 作者得到许多朋友的帮助。有些人在本书的其他版本中

曾经提到过， 谢谢所有的朋友。

如同往常一样， AddisonWesley专家们的努力使得本书写作过程更加轻松。愿借此机

会

感谢编辑Michael Hirsch、 制作编辑Marilyn Lloyd。我还想感谢Paul Anagnostopoulos和

他在Windfall Software的同事， 感谢他们使最后的散稿成书的出色工作。贤妻Jill因其所

做的每一件事情应该得到我特别的感谢。

最后， 我还想感谢广大的读者， 他们发来Email并指出前面各版中一些错误和矛盾之处

。我的网页http://www.cis.fiu.edu/～weiss还将包含更新后的源代码（用Ja

va、　C++和C语言编写）、 勘误表以及提交问题报告的一个链接。

M.A.W.
Miami， Florida

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。

计算机功能的增强、 速度的提高和应用的普及， 增长了人们对实用算法分析和高效编程实现的需求。在Java语言广泛使用的今天， 希望我们这样一本兼顾普及和提高的数据结构与算法分析教材能够对广大读者有所裨益。
　　本书为《Data Structures and Algorithm Analysis in Java》第2版的中译本。这里， 原著者Mark Allen Weiss对第1版进行了全面的修订， 将书中的算法、 技巧与精心编制的高效Java程序有机地结合起来， 通过图示和实例清楚地阐释对每种算法缜密、 严格和深入的分析。
　　应该指出， 书中改进最大的方面是用Java 5.0对内容所作的全面更新， 尤其是各章的程序。当然， 以介绍Java基础为重要内容的第1章发生显著变化则是必然的。再有， 第3章对表、 栈、 队列的讨论已被全面修订。第4章也有些相应的变化， 包括对TreeSet类和TreeMap类的讨论。其他各章或多或少都有些相关的更新。众所周知， Java 5.0是Java自发布以来到目前为止改动最大的版本， 其强大的新特性和新功能使Java性能产生了巨大的飞跃。
　　因此， 本书经过Java 5.0的全面改进， 其意义是显而易见的。此外， 对前1版中发现的错误， 这次第2版均已得到纠正。至于有关第2版更多的信息， 读者可从因特网特别是前言中提到的作者Weiss的网站上查到。
　　在本书翻译过程中， 王永柿老师阅读了初稿的大部分章节并提出宝贵的意见和建议， 马蒙蒙老师仔细比较并标注了原著第1版和第2版之间的差别， 译者衷心感谢他们对翻译工作真诚的帮助。此外， 译者特别要感谢广大读者对第1版的深切关爱， 并企盼着对本书（第2版）进一步的批评和指正。

　　译　者

出版者的话
译者序
前言


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　证明的方法
　1.3　递归简论
　1.4　实现泛型特性构件pre-Java 5
　　1.4.1　使用Object表示泛型
　　1.4.2　基本类型的包装
　　1.4.3　使用接口类型表示泛型
　　1.4.4　数组类型的兼容性
　1.5　利用Java 5泛性实现泛型特性成分
　　1.5.1　简单的泛型类和接口
　　1.5.2　自动装箱/拆箱
　　1.5.3　带有限制的通配符
　　1.5.4　泛型static方法
　　1.5.5　类型限界
　　1.5.6　类型擦除
　　1.5.7　对于泛型的限制
　1.6　函数对象
　小结
　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求解
　　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
　小结
　练习
　参考文献
第3章　表、 栈和队列
　3.1　抽象数据类型
　3.2　表ADT
　　3.2.1　表的简单数组实现
　　3.2.2　简单链表
　3.3　Java Collections API中的表
　　3.3.1　Collection接口
　　3.3.2　Iterator接口
　　3.3.3　List接口、 ArrayList类和LinkedList类
　　3.3.4　例：remove方法对LinkedList类的使用
　　3.3.5　关于ListIterator接口
　3.4　ArrayList类的实现
　　3.4.1　基本类
　　3.4.2　迭代器、Java嵌套类和内部类
　3.5　LinkedList类的实现
　3.6　栈ADT
　　3.6.1　栈模型
　　3.6.2　栈的实现
　　3.6.3　应用
　3.7　队列ADT
　　3.7.1　队列模型
　　3.7.2　队列的数组实现
　　3.7.3　队列的应用
　小结
　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　例子： 表达式树
　4.3　查找树ADT——二叉查找树
　　4.3.1　contains方法

　　4.3.2　findMin方法和findMax方法
　　4.3.3　insert方法
　　4.3.4　remove方法
　　4.3.5　平均情况分析
　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（不能直接使用）
　　4.5.2　展开
　4.6　树的遍历
　4.7　B树
　4.8　标准库中的集合与映射
　　4.8.1　关于Set接口
　　4.8.2　关于Map接口
　　4.8.3　TreeSet类和TreeMap类的实现

　　4.8.4　使用多个映射的例
　小结
　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　不用链表的散列表
　　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　标准库中的散列表
　5.7　可扩散列
　小结
　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　左式堆性质
　　6.6.2　左式堆操作
　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
　6.9　标准库中的优先队列
　小结
　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
　7.5　堆排序
　7.6　归并排序
　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　选择问题的线性期望时间算法
　7.8　排序算法的一般下界
　7.9　桶式排序
　7.10　外部排序
　　7.10.1　为什么需要一些新的算法
　　7.10.2　外部排序模型
　　7.10.3　简单算法
　　7.10.4　多路合并
　　7.10.5　多相合并
　　7.10.6　替换选择
　小结
　练习题
　参考文献


第8章　不相交集类
　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　路径压缩和按秩求并的最坏情形
　8.7　一个应用
　小结
　练习题
　参考文献


第9章　图论算法
　9.1　若干定义
　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
　　9.3.6　最短路径的例子

　9.4　网络流问题
　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
　小结

　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　哈夫曼编码

　　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　一些算术问题的理论改进
　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

　小结

　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

　小结

　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　自底向上的插入
　　12.2.2　自顶向下红黑树

　　12.2.3　自顶向下的删除

　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

　小结

　练习

　参考文献
索引
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