算法（第4版）

出版时间：2012-10  出版社：人民邮电出版社  作者：[美] Robert Sedgewick,[美]Kevin Wayne  页数：636  字数：1115000  译者：谢路云  
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前言

本书力图研究当今最重要的计算机算法并将一些最基础的技能传授给广大求知者。它适合用做计算机科学进阶教材，面向已经熟悉了计算机系统并掌握了基本编程技能的学生。本书也可用于自学，或是作为开发人员的参考手册，因为书中实现了许多实用算法并详尽分析了它们的性能特点和用途。这本书取材广泛，很适合作为该领域的入门教材。算法和数据结构的学习是所有计算机科学教学计划的基础，但它并不只是对程序员和计算机系的学生有用。任何计算机使用者都希望计算机能运行得更快一些或是能解决更大规模的问题。本书中的算法代表了近50年来的大量优秀研究成果，是人们工作中必备的知识。从物理中的N体模拟问题到分子生物学中的基因序列问题，我们描述的基本方法对科学研究而言已经必不可少；从建筑建模系统到模拟飞行器，这些算法已经成为工程领域极其重要的工具；从数据库系统到互联网搜索引擎，算法已成为现代软件系统中不可或缺的一部分。这仅是几个例子而已，随着计算机应用领域的不断扩张，这些基础方法的影响也会不断扩大。在开始学习这些基础算法之前，我们先要熟悉全书中都将会用到的栈、队列等低级抽象的数据类型。然后依次研究排序、搜索、图和字符串方面的基础算法。最后一章将会从宏观角度总结全书的内容。独特之处本书致力于研究有实用价值的算法。书中讲解了多种算法和数据结构，并提供了大量相关的信息，读者应该能有信心在各种计算环境下实现、调试并应用它们。本书的特点涉及以下几个方面。算法　书中均有算法的完整实现，并讨论了程序在多个样例上的运行状况。书中的代码都是可以运行的程序而非伪代码，因此非常便于投入使用。书中程序是用Java语言编写的，但其编程风格方便读者使用其他现代编程语言重用其中的大部分代码来实现相同算法。数据类型我们在数据抽象上采用了现代编程风格，将数据结构和算法封装在了一起。应用每一章都会给出所述算法起到关键作用的应用场景。这些场景多种多样，包括物理模拟与分子生物学、计算机与系统工程学，以及我们熟悉的数据压缩和网络搜索等。学术性我们非常重视使用数学模型来描述算法的性能。我们用模型预测算法的性能，然后在真实的环境中运行程序来验证预测。广度本书讨论了基本的抽象数据类型、排序算法、搜索算法、图及字符串处理。我们在算法的讨论中研究数据结构、算法设计范式、归纳法和解题模型。这将涵盖20世纪60年代以来的经典方法以及近年来产生的新方法。我们的主要目标是将今天最重要的实用算法介绍给尽可能广泛的群体。这些算法一般都十分巧妙奇特，20行左右的代码就足以表达。它们展现出的问题解决能力令人叹为观止。没有它们，创造计算智能、解决科学问题、开发商业软件都是不可能的。本书网站本书的一个亮点是它的配套网站algs4.cs.princeton.edu。这一网站面向教师、学生和专业人士，免费提供关于算法和数据结构的丰富资料。一份在线大纲　包含了本书内容的结构并提供了链接，浏览起来十分方便。全部实现代码　书中所有的代码均可以在这里找到，且其形式适合用于程序开发。此外，还包括算法的其他实现，例如高级的实现、书中提及的改进的实现、部分习题的答案以及多个应用场景的客户端代码。我们的重点是用真实的应用环境来测试算法。习题与答案　网站还提供了一些附加的选择题（只需要一次单击便可获取答案）、很多算法应用的例子、编程练习和答案以及一些有挑战性的难题。动态可视化　书是死的，但网站是活的，在这里我们充分利用图形类演示了算法的应用效果。课程资料　网站包含和本书及网上内容对应的一整套幻灯片，以及一系列编程作业、核对表、测试数据和备课手册。相关资料链接　网站包含大量的链接，提供算法应用的更多背景知识以及学习算法的其他资源。我们希望这个站点和本书互为补充。一般来说，建议读者在第一次学习某种算法或是希望获得整体概念时看书，并把网站作为编程时的参考或是在线查找更多信息的起点。作为教材本书为计算机科学专业进阶的教材，涵盖了这门学科的核心内容，并能让学生充分锻炼编程、定量推理和解决问题等方面的能力。一般来说，此前学过一门计算机方面的先导课程就足矣，只要熟悉一门现代编程语言并熟知现代计算机系统，就都能够阅读本书。虽然本书使用Java实现算法和数据结构，但其代码风格使得熟悉其他现代编程语言的人也能看懂。我们充分利用了Java的抽象性（包括泛型），但不会依赖这门语言的独门特性。书中涉及的多数数学知识都有完整的讲解（少数会有延伸阅读），因此阅读本书并不需要准备太多数学知识，不过有一定的数学基础当然更好。应用场景都来自其他学科的基础内容，同样也在书中有完整介绍。本书涉及的内容是任何准备主修计算机科学、电气工程、运筹学等专业的学生应了解的基础知识，并且对所有对科学、数学或工程学感兴趣的学生也十分有价值。背景介绍这本书意在接续我们的一本基础教材《Java程序设计：一种跨学科的方法》，那本书对计算机领域做了概括性介绍。这两本书合起来可用做两到三个学期的计算机科学入门课程教材，为所有学生在自然科学、工程学和社会科学中解决计算问题提供必备的基础知识。本书大部分内容来自Sedgewick的算法系列图书。本质上，本书和该系列的第1版和第2版最接近，但还包含了作者多年教学和学习的经验。Sedgewick的《C算法（第3版）》、《C++算法（第3版）》、《Java算法（第3版）》更适合用做参考书或是高级课程的教材，而本书则是专门为大学一、二年级学生设计的一学期教材，也是最新的基础入门书或从业者的参考书。致谢本书的编写花了近40年时间，因此想要一一列出所有参与人是不可能的。本书的前几版一共列出了好几十人，其中包括（按字母顺序）Andrew Appel、Trina Avery、Marc Brown、Lyn Dupré、PhilippeFlajolet、Tom Freeman、Dave Hanson、Janet Incerpi、Mike Schidlowsky、Steve Summit和Chris VanWyk。我要感谢他们所有人，尽管其中有些人的贡献要追溯到几十年前。至于第4版，我们要感谢试用了本书样稿的普林斯顿及其他院校的数百名学生，以及通过本书网站发表意见和指出错误的世界各地的读者。我们还要感谢普林斯顿大学对于高质量教学的坚定支持，这是本书得以面世的基础。Peter Gordon几乎从本书写作之初就提出了很多有用的建议，这一版奉行的“归本溯源”的指导思想也是他最早提出的。关于第4版，我们要感谢Barbara Wood认真又专业的编辑工作，Julie Nahil对生产过程的管理，以及Pearson出版公司中为本书的付梓和营销辛勤工作的朋友。所有人都在积极地追赶进度，而本书的质量并没有受到丝毫影响。

内容概要

　　 《算法（第4版）》全面讲述算法和数据结构的必备知识，具有以下几大特色。
　　 1、 算法领域的经典参考书：Sedgewick畅销著作的最新版，反映了经过几十年演化而成的算法核心知识体系
　　 2、内容全面：全面论述排序、搜索、图处理和字符串处理的算法和数据结构，涵盖每位程序员应知应会的50种算法
　　 3、全新修订的代码：全新的Java实现代码，采用模块化的编程风格，所有代码均可供读者使用
　　 4、与实际应用相结合：在重要的科学、工程和商业应用环境下探讨算法，给出了算法的实际代码，而非同类著作常用的伪代码
　　
5、富于智力趣味性：简明扼要的内容，用丰富的视觉元素展示的示例，精心设计的代码，详尽的历史和科学背景知识，各种难度的练习，这一切都将使读者手不释卷
　　 6、科学的方法：用合适的数学模型精确地讨论算法性能，这些模型是在真实环境中得到验证的
　　
7、与网络相结合：配套网站algs4.cs.princeton.edu提供了本书内容的摘要及相关的代码、测试数据、编程练习、教学课件等资源

作者简介

　　 Robert Sedgewick，斯坦福大学博士，导师为Donald E.
Knuth，从1985年开始一直担任普林斯顿大学计算机科学系教授，曾任该系主任，也是Adobe
Systems公司董事会成员，曾在Xerox PARC、国防分析研究所（Institute for Defense
Analyses）和法国国家信息与自动化研究所（INRIA）从事研究工作。他的研究方向包括解析组合学、数据结构和算法的分析与设计、程序可视化等。
　　 Kevin
Wayne，康奈尔大学博士，普林斯顿大学计算机科学系高级讲师，研究方向包括算法的设计、分析和实现，特别是图和离散优化。

书籍目录

第1章　 基础
1.1　基础编程模型
1.1.1　Java程序的基本结构
1.1.2　原始数据类型与表达式
1.1.3　 语句
1.1.4　 简便记法
1.1.5　 数组
1.1.6　 静态方法
1.1.7　 API
1.1.8　 字符串
1.1.9　 输入输出
1.1.10　 二分查找
1.1.11　 展望
1.2　 数据抽象
1.2.1　 使用抽象数据类型
1.2.2　 抽象数据类型举例
1.2.3　 抽象数据类型的实现
1.2.4　 更多抽象数据类型的实现
1.2.5　 数据类型的设计
1.3　 背包、队列和栈
1.3.1　 API
1.3.2　 集合类数据类型的实现
1.3.3　 链表
1.3.4　 综述
1.4　 算法分析
1.4.1　 科学方法
1.4.2　 观察
1.4.3　 数学模型
1.4.4　 增长数量级的分类
1.4.5　 设计更快的算法
1.4.6　 倍率实验
1.4.7　 注意事项
1.4.8　 处理对于输入的依赖
1.4.9　 内存
1.4.10　 展望
1.5　 案例研究：union-find算法
1.5.1　 动态连通性
1.5.2　 实现
1.5.3　 展望
第2章　 排序
2.1　 初级排序算法
2.1.1　 游戏规则
2.1.2　 选择排序
2.1.3　 插入排序
2.1.4　 排序算法的可视化
2.1.5　 比较两种排序算法
2.1.6　 希尔排序
2.2　 归并排序
2.2.1　 原地归并的抽象方法
2.2.2　 自顶向下的归并排序
2.2.3　 自底向上的归并排序
2.2.4　 排序算法的复杂度
2.3　 快速排序
2.3.1　 基本算法
2.3.2　 性能特点
2.3.3　 算法改进
2.4　 优先队列
2.4.1　 API
2.4.2　 初级实现
2.4.3　 堆的定义
2.4.4　 堆的算法
2.4.5　 堆排序
2.5　 应用
2.5.1　 将各种数据排序
2.5.2　 我应该使用哪种排序算法
2.5.3　 问题的归约
2.5.4　 排序应用一览
第3章　查找
3.1　符号表
3.1.1　API
3.1.2　有序符号表
3.1.3　用例举例
3.1.4　无序链表中的顺序查找
3.1.5　有序数组中的二分查找
3.1.6　对二分查找的分析
3.1.7　预览
3.2　二叉查找树
3.2.1　基本实现
3.2.2　分析
3.2.3　有序性相关的方法与删除操作
3.3　平衡查找树
3.3.1　2-3查找树
3.3.2　红黑二叉查找树
3.3.3　实现
3.3.4　删除操作
3.3.5　红黑树的性质
3.4　散列表
3.4.1　散列函数
3.4.2　基于拉链法的散列表
3.4.3　基于线性探测法的散列表
3.4.4　调整数组大小
3.4.5　内存使用
3.5　应用
3.5.1　我应该使用符号表的哪种实现
3.5.2　集合的API
3.5.3　字典类用例
3.5.4　索引类用例
3.5.5　稀疏向量
第4章　 图
4.1　 无向图
4.1.1　 术语表
4.1.2　 表示无向图的数据类型
4.1.3　 深度优先搜索
4.1.4　 寻找路径
4.1.5　 广度优先搜索
4.1.6　 连通分量
4.1.7　 符号图
4.1.8　 总结
4.2　 有向图
4.2.1　 术语
4.2.2　 有向图的数据类型
4.2.3　 有向图中的可达性
4.2.4　 环和有向无环图
4.2.5　 有向图中的强连通性
4.2.6　 总结
4.3　 最小生成树
4.3.1　 原理
4.3.2　 加权无向图的数据类型
4.3.3　 最小生成树的API和测试用例
4.3.4　 Prim算法
4.3.5　 Prim算法的即时实现
4.3.6　 Kruskal算法
4.3.7　 展望
4.4　 最短路径
4.4.1　 最短路径的性质
4.4.2　 加权有向图的数据结构
4.4.3　 最短路径算法的理论基础
4.4.4　 Dijkstra算法
4.4.5　 无环加权有向图中的最短路径算法
4.4.6　 一般加权有向图中的最短路径问题
4.4.7　 展望
第5章　 字符串
5.1　 字符串排序
5.1.1　 键索引计数法
5.1.2　 低位优先的字符串排序
5.1.3　 高位优先的字符串排序
5.1.4　 三向字符串快速排序
5.1.5　 字符串排序算法的选择
5.2　 单词查找树
5.2.1　 单词查找树
5.2.2　 单词查找树的性质
5.2.3　 三向单词查找树
5.2.4　 三向单词查找树的性质
5.2.5　 应该使用字符串符号表的哪种实现
5.3　 子字符串查找
5.3.1　 历史简介
5.3.2　 暴力子字符串查找算法
5.3.3　 Knuth-Morris-Pratt子字符串查找算法
5.3.4　 Boyer-Moore字符串查找算法
5.3.5　 Rabin-Karp指纹字符串查找算法
5.3.6　 总结
5.4　 正则表达式
5.4.1　 使用正则表达式描述模式
5.4.2　 缩略写法
5.4.3　 正则表达式的实际应用
5.4.4　 非确定有限状态自动机
5.4.5　 模拟NFA的运行
5.4.6　 构造与正则表达式对应的
5.5　 数据压缩
5.5.1　 游戏规则
5.5.2　 读写二进制数据
5.5.3　 局限
5.5.4　 热身运动：基因组
5.5.5　 游程编码
5.5.6　 霍夫曼压缩
第6章　 背景
索引

章节摘录

版权页：   插图：   警告：这段类型转换的用例代码和1.3.2.2节所示的有所不同。你可能会以为需要使用Object而非Stack。在使用泛型时，Java会在编译时检查类型的安全性，但会在运行时抛弃所有这些信息。因此在运行时语句右侧就变成了Stack（）或者只剩下了Stack（），因此我们必须将它们转化为Stack（）。 问 在栈为空时调用pop（）会发生什么？ 答 这取决于实现。对于我们在算法1.2中给出的实现，你会得到一个NullPointerException异常。对于我们在本书的网站上给出的实现，我们会抛出一个运行时异常以帮助用户定位错误。一般来说，在应用广泛的代码中这类检查越多越好。 问 既然有了链表，为什么还要学习如何调整数组的大小？ 答 我们还将会学习若干抽象数据类型的示例实现，它们需要使用数组来实现一些链表难以实现的操作。ResizingArrayStack是控制它们的内存使用的样板。 问 为什么将Node声明为嵌套类？为什么使用private？ 答 将Node声明为私有的嵌套类之后，我们可以将Node的方法和实例变量的访问范围限制在包含它的类中。私有嵌套类的一个特点是只有包含它的类能够直接访问它的实例变量，因此无需将它的实例变量声明为public或是private。专业背景较强的读者注意：非静态的嵌套类也被称为内部类，因此从技术上来说我们的Node类也是内部类，尽管非泛型的类也可以是静态的。 问 当我输入javac Stack.java运行算法1.2和其他程序时，我发现了Stack.class和Stack$Node.class两个文件。第二个文件是做什么用的？ 答 第二个文件是为内部类Node创建的。Java的命名规则会使用$分隔外部类和内部类。 问 Java标准库中有栈和队列吗？ 答 有，也没有。Java有一个内置的库，叫做java.util.Stack，但你需要栈的时候请不要使用它。它新增了几个一般不属于栈的方法，例如获取第i个元素。它还允许从栈底添加元素（而非栈顶），所以它可以被当做队列使用！尽管拥有这些额外的操作看起来可能很有用，但它们其实是累赘。我们使用某种数据类型不仅仅是为了获得我们能够想象的各种操作，也是为了准确地指定我们所需要的操作。这么做的主要好处在于系统能够防止我们执行一些意外的操作。java.util.Stack的API是宽接口的一个典型例子，我们通常会极力避免出现这种情况。

编辑推荐

Sedgewick之巨著，与高德纳TAOCP一脉相承几十年多次修订，经久不衰的畅销书涵盖所有程序员必须掌握的50种算法

用户评论 (总计122条)

•   很棒一本算法设计的书，其实就是数据结构的算法实现版，用JAVA语言实现了很多好的算法，很喜欢
•   比起算法导论看的下去多了~j讲的也很好~ava语言描述~理解算法的同时也帮助了代码的提高~比起伪码表述的更喜欢这种
•   其实算不上重学，三年前大二时学过清华版的数据结构与算法，当时没心学，现在追悔莫及，要靠这本JAVA版的补回来。希望这次能学好。
•   算法相关的经典之作，用java实现各种算法，书的质量也很好
•   算法经典，计算机从业人员必备书籍。值得反复研读。
•   Java版算法很好，例子比较多，还得慢慢学啊
•   利用java实现各种基础算法，对掌握java很有帮助。
•   经典的算法讲解工具书，程序员必备
•   关于Java算法的书里非常全面的一部
•   是一本比较好的算法编程书，适合基础的学生使用
•   Java为基础的算法书很少，经典的算法书更加少，这本相当经典了
•   算法领域的权威巨著，读了它的人一定会获益匪浅！
•   全面的介绍软件经典算法，不错
•   程序员必读的书，比《算法导论》较易懂些，值得拥有
•   超级简单的算法书，程序员算法入门与进阶指南不过不是全彩或者双色的看起来不如英文版的，ps：英文版的是不是有可以在线看？
•   算法面面俱到，所有你想要的都能学到
•   包含了优秀程序猿必须懂的一些基础算法
•   算法学习必备的好书很实用
•   这本书集众多经典算法，是深入学习的不二法门
•   很基础的算法书籍适合所有的coding人员
•   这是一本经典算法书籍，通俗易懂，值得购买学习啊。
•   算法学习的书籍！经典的算法学习参考书籍！
•   算法经典书籍
•   经典算法书很不错
•   大量的插图能够使人更加容易理解复杂的算法
•   等了很久才等到这本书出版，书中所描述的算法比较基础。
•   相比老高的《算法导论》这本要看得懂些。老高那本太难啃了，先把这本啃完在啃老高的。
•   和算法导论一块看。。。。。。
•   如果只买一本算法书，我选择这本
•   刚收到浏览一下感觉还行，书中有java代码，不错
•   基本是java实例讲解的，适合java程序员
•   大概翻了翻，这本需要一定的java基础，数学也得好，否则很难明白
•   还用多解释吗？多好的书啊！打下扎实编程基础由此开始！
•   对学java的很有帮助
•   该书的写作用了40年!这是作者的原话，真希望当初早日读到这样的书，配套网站也不错，作者也是红黑树的发明人！
•   还可以，但是配套网站里的课后答案没有了
•   在计算机方面有兴趣的同学可以多读一读哈，很好的
•   很适合初学者的书，即使不会java也可以读得懂，思路清晰很详细
•   java语言描述880820
•   不适合菜鸟，它是专门写给有一定java基础的童鞋的。反正我目前是看不懂。
•   很多案例，分析的很透彻，正在学习哦！
•   书很厚，内容非常详细，值得去学
•   这本书太经典了，把它学透就够用了
•   这本书讲的很 详细，配合英语版的看就更好了，卖家发货有点不及时。。。。。但是书质量不错。。。赞一个
•   作者老师的书都是影印版，看英文吃力，还是先读读学生的书。
•   书不错，内容很全，正在学习中
•   内容应该也很不错！值得购买！
•   听很多朋友介绍，今天大只翻了几章，内容很不错，物有所值。
•   不错，算是一本好书，内容很好
•   网络上推荐的，拿到后感觉不错！！！
•   挺好的一本书。学完了应该帮助很大
•   经典书籍，希望能够看懂
•   书是经典的。
•   经典翻译质量不错
•   大师的经典之作，慢慢读……
•   这本书还不错，给别人买的。
•   东西挺不错的，这本书也值得买，就是送的慢了点
•   这本书写的很好，虽然看不太懂但是我还是尽力的去看它理解它，给我很多的帮助，还在看中真心推荐
•   这本书，正在看，前面讲的很基础，就当温故一下
•   是最想看的一本书了。
•   非常不错，非常不错，非常不错，非常不错，相当的好~是平时闲暇时的最佳选择
•   正版图书，前面还有彩页插图，还不错
•   很好，书不错很好，书不错
•   以前有本英文的，这次买了中文的，对应着好，不错。
•   通俗易懂，对于初学者来说易理解。
•   中文版和英文版全买了，对照起来读！
•   吃饭之前先看书，儿子的精神食粮。
•   地铁上不好意思拿出来看。
•   可以值得一看的书
•   讲的很全、很细，偶尔当资料书翻看一下，应该是很不错的。
•   清楚不晦涩
•   图文并茂，值得珍藏
•   书是好书，配着英文的在读。但是送来的货角上有点破了！！不爽啊啊啊！
•   书很好，非常喜欢。但刚阅读就发现25页的表 1.1.17 public class Out static void write(int[], String name)印刷错误，希望后面不会再有
•   必修书籍！！
•   写得很细，习题很多，而且有答案
•   短时间内可以看完
•   很厚实，好书吧
•   期待很久了，终于等来了打折！
•   已经有了第三版，再看看第四版有啥新意
•   基础需要打捞，此时值得学习
•   挺好，以后还可以在这买
•   不错的算法书，堪称经典！
•   還沒看，看了目錄，感覺不錯，圖也很多
•   刚拿到手,有待慢慢体会。
•   很多图解，更容易理解
•   深入浅出，很好的书~大赞
•   很不错哦，速度快，书也很好
•   很好的书籍，值得一买，配合TAOCP更佳
•   给同事买的，说不错的哟！！！！！！！！！！！！！
•   印刷好，质量有保障
•   还行不错，需要深入学习了
•   很好的书，就是语言有点难懂
•   本书还是偏重于从计算机科学的角度来阐述问题，而非数学角度。当然了，作为搞软件开发的人员来说，学习到这个层次就够了，但是若是搞算法研究，则远远不够。
•   对复杂算法过程，用图示的方式描述得很清晰，源码为Java。遗憾的是，部分章节翻译有失水准。
•   以比较通俗易懂的语言描述了必知必会的算法。温故而知新，把当年学的内容，重新拾起来。
•   算法很全，易懂。就是我太懒了，呵呵
•   有一本算法导论了，这本也是不错的书，买下来好好细看
•   自己已经有一本了，这本买了送同事。内容挺不错，就是太厚了，得静下心来慢慢读，慢慢研究。
•   拿到书,不得不承认它从分量,与内容难度上都超出了我当初对它的期盼,,,,很好!学习中