高级数据结构:算法实现与分析

需积分: 9 3 下载量 146 浏览量 更新于2024-07-27 收藏 2.03MB PDF 举报
"Advanced Data Structure 是一本由 Peter Brass 撰写的高级数据结构教材,涵盖了搜索树、堆、字符串等高级数据结构的操作与分析,旨在深入探讨数据结构在应用算法中的特殊角色。书中通过丰富的代码示例(C语言)和超过500条参考文献,为读者提供了一本不可或缺的学习资料。作者 Peter Brass 在德国不伦瑞克技术大学获得数学博士学位,并在纽约城市学院计算机科学系担任副教授,曾任海森堡研究学者。" 在这本《高级数据结构》中,作者探讨了数据结构实现查询和更新操作的各种高效方法,这些操作主要针对数值集、区间集或字符串集。以下是一些核心知识点的详细说明: 1. **搜索树**:搜索树是一种能够快速查找、插入和删除元素的数据结构。书中可能涵盖了二叉搜索树、AVL树、红黑树等自平衡搜索树,以及B树和B+树等多路搜索树,这些树型结构能保持平衡,从而保证高效的查找性能。 2. **堆**:堆是一种特殊的完全二叉树,分为最大堆和最小堆,其中父节点的值总是大于或等于(或小于或等于)其子节点的值。堆常用于优先队列的实现,以及在排序算法如堆排序中的应用。 3. **区间数据结构**:处理区间集合的数据结构,如区间树、区间索引等,它们支持区间查询、覆盖查询等操作,广泛应用于时间轴事件管理、统计分析等领域。 4. **正交范围搜索结构**:这类结构允许对二维或多维空间中的对象进行快速的范围查询,例如矩形区域内的对象搜索,常用于地图信息系统和图像处理。 5. **并查集(Union-Find)结构**:用于维护一组无序分组的数据结构,支持快速查找元素所属的组以及合并两个组的操作,常见于图论问题和网络连接状态的表示。 6. **动态化与持久化**:数据结构的动态化是指在不影响历史状态的情况下,对结构进行修改的能力;持久化则是保存数据结构在不同时刻的状态,以便后续回溯。这两种特性在数据库和版本控制系统中有重要应用。 7. **字符串数据结构**:包括Trie树(字典树)、Suffix Tree(后缀树)和Aho-Corasick自动机等,用于高效地处理字符串查询和模式匹配问题。 8. **哈希表**:哈希表通过散列函数将键映射到数组的特定位置,实现快速查找、插入和删除操作。哈希冲突的解决策略,如开放寻址法和链地址法,也是重点讨论的内容。 这本书不仅介绍了各种高级数据结构,还深入分析了它们的效率和实现细节,适合希望提升算法能力,特别是数据结构理解与应用的读者。通过学习,读者可以掌握如何根据实际问题选择合适的数据结构,以及如何设计和优化算法,提升程序的性能。