本书是《数据结构基础》的 C 语言版。用C 语言讲授数据结构，原因不止一 个。首先，或者说至关重要的原因是，C 语言适用于各种机型，就是说，无论个 人计算机（如 PC 机和 Mac 机），或者基于 Unix 的系统，C 语言均为主流 开发语言。其次，C 语言本身也在不断进化，时至今日， C 编译器功能愈发强 大、C 编程开发环境越来越广泛，我们理应为数据结构的初学者贡献一个 C 语 言版本的数据结构教材。还有，在计算机科学的教学体系中，C 语言的地位也相 当重要，举例来说，在程序设计课程里讲授的许多重要概念，诸如虚拟存储、文 件系统、自动语法生成、词法分析、网络编程等等，都是由 C 语言实现的。因 此，当前通行的教学理念是，尽早介绍 C 语言，这样可以为学生预备足够的时 间磨练 C 语言的编程技能，从而可以保证，学生在学习各种重要概念之前，就 做好了必要准备。 本书所有 C 语言程序都符合 ANSI C 标准。ANSI C 标准的制订始于 1983 年， 目的是增强早期的 C 语言功能，为此 ANSI 标准增加了一些新的语言特征，例 如，函数首部引入了类型信息，这样不但令程序更易读，还使程序更加可靠。 本书保留了第 1 版以及其它程序设计语言版本的特色，依然包括算法与计算时 间复杂度的详细讨论。而且，本书的章节组织与文体风格也尽量与第 1 版保持 一致。然而，我们并未墨守陈规，本书也有一些改进之处。举例来说，指针与动 态存储分配这两部分内容是 C 语言最常用的概念和技术，现在提前到了第一章； 另外，程序中的出错信息现在统一写到stderr 设备；还有，系统功能调用 结束之后，例如，在调用 malloc之后，现在都要检查返回状态，判断是 否成功返回。为了避免程序过于繁琐而不易理解，书中特别定义了若干宏语句， 以便程序简短而且易读，例如，宏语句MALLOC在调用malloc 的同时 还要判断返回结果是否正确。如果程序正常结束则调用exit(EXIT_SUCCESS)，如果程序非正常结束则调用exit(EXIT_FAILURE)。书中有关串的内容现在提前到介绍数组概念的一章。 另外还有一些改动，就不涉及 C 语言了。本书的习题现安排在各章节之后，习 题编号前的记号 ? 表明该习题有难度，适合用作编程大作业。另外， 每章内容或多或少都有调整，基本内容都调整到了前面，而那些较难理解的内容、 或者供选讲的内容，现在都移到了最后。 与第一版对比，本书最显著的新特点是引入了抽象数据类型概念。抽象数据类型 将数据类型的规范声明（specification）与实现分离。C++ 语言与 Java 语言 支持这种声明与实现的分离，但 C 语言却不提供现成的支持。我们设计了一套 简单自明的记号，用来描述抽象数据类型。基本思路是：先给出数据类型中数据 对象的定义，接着给出数据类型中各函数的名称及其调用参量。我们建议，教师 在讲解数据类型的实现细节以及相关算法的效率之前，最好应事先指导学生讨论 数据类型的规范声明。 在过去的十年，数据结构研究领域并未停滞，目前，数据结构越来越成熟。各种 实用的新型数据结构不断涌现，而且，崭新的复杂性度量方法也相继出现，这本 新书力图与这些研究进展保持同步。例如，在第2章和第3章，我们新增了利用动态数组及 其数组加倍技术实现多项式、矩阵、栈和队列的方法；第6章增 加了求最短路径的 Bellman-Ford 算法；ref{chap:chapter09}专门讨论优先级 队列，并新增了对偶堆、对称最小最大堆、区间堆等节目，取代了原先仅讨论最 小最大堆与双端堆的编排方式。 原书第一版的第10章用来讲查找结构，这本新书把原来的一章篇幅扩张成三章，第10章现在用来专讲二叉查找结构，现在的红-黑树不再由2-3 树和2-3-4 树导出。此外，这个新版还引入了自顶向下Splay 树，同时还讨论其性能优于自底向上Splay 树的原因。第11章用来讲多路查找树，B^+ 树一节是新增内容。第12章用来讲Trie 树，基本思想与第10章类似。由于 Trie 树的应用越来越广泛，因此相应篇幅大大增加了。第12章也新增了一节，内容包括后缀树以及Trie树在互联网包转发技术中的应用。 本书新版本详细讨论了分摊时间复杂度，而且大多数算法都给出了计算时间在最 优、最差情形的复杂度分析，有一些算法还包括平均情形的计算复杂度分析。分 摊时间复杂度考察给定操作序列连续执行的总效率，由 R.Tarjan 提出，与传 统的复杂度度量结果相比，分摊复杂度的度量结果在大多数情形都更加精确。 访问网址 http://www.cise.ufl.edu/~sahni/fdsc2ed 可获得本书其它信息。 课程安排 如果本书用作一学期（semister）教材，教学安排可分为中速进度和快速进度两 类。中速进度教学安排参见图1，适用于计算机专业低年级学生，最好设置为专业教学规划中的第二门课程或第三门课程。使用本书的大部分教师，包括本书作者，都选用这样的中速进度。以下大纲以 ACM 推荐的教学纲目为依据。 周次　 内容　 阅读材料 1 算法与数据结构引论 第1章 2 数组 第2章 3 数组（串） 第一次作业截止日期 4 栈与队列 第3章 5 链表（单向链表和双向链表） 第4章 6 链表 第二次作业截止日期 7 树（基本概念，二叉树） 第5章 8 树（查找，堆） 9 期中考试 10 图（基本概念，存储表示） 第6章 11 图（最短路径，生成树，拓扑排序） 第三次作业截止日期 12 内部排序（插入排序，快速排序和归并排序） 第7章 13 内部排序（堆排序，基数排序） 第四次作业截止日期 14 Hash 法 第8章 15 高级材料选讲 第9~12章 16 高级材料选讲 第9~12章 图1 一学期课程安排（中速进度）} 围绕整个课程的教学环节，教师应布置一些编程作业，时间间隔最好均匀分布。 第一次编程作业的主要目的是熟悉编程环境。第二次编程应强调表结构的训练， 相关内容是第4章，作业可选用该章最后的习题。外部排序的内 容可不讲，把时间留给 Hash 法，Hash 法很重要，数据结构课程之后的许多课 程都要用到 Hash 法，因此最好在本课程讲授。讲完 Hash 法，还可以从第9~12章中挑选一些内容选讲，做为提高专题。 快速进度的教学安排是为研究生制订的，图2教学大纲，建议最好在研究生的第一学年开设。快速进度也可用作本科生提高课程。 编程作业与中速进度教学安排相同，不再赘述。由于课程进度较快，讲授第9~12章的时间只有四周，可按需要挑选内容选讲。 周次　 内容　 阅读材料 1 算法与数据结构引论 第1 章 2 数组 第 2 章 3 栈与队列 第 3 章 第一次作业截止日期 4 链表 第 4 章 5 树 第 5 章 6 树（续） 第二次作业截止日期 7 期中考试 8 图 第 6 章 9 图（续） 第三次作业截止日期 10 内部排序 第 7 章 11 外部排序 第 7 章 12 Hash 法 第 8章 13 优先级队列（选讲） 第 9 章 第四次作业截止日期 14 高效二叉查找树（选讲） 第 10 章 15 多路查找树（选讲） 第 11 章 16 数字树查找结构（选讲） 第 12 章 图2一学期课程安排（快速进度） 数据结构的提高课程可采用图3 的教学安排，选课学生应学过数据结构的基本内容，最好有表、树、图各种数据结构的基础。 周次　 内容　 阅读材料 1 树的复习与串讲 第 5 章 2 图的复习与串讲 第 6 章 3 外部排序 第 7 章 4 外部排序（续） 5 Hash 法（复习基本 Hash 技术 第 8 章 Bloom 滤波器，动态 Hash 法） 第一次作业截止日期 6 优先级队列（左倾树，对称最小-最大堆，区间堆） 第 9 章 7 优先级队列（分摊复杂度，二项式堆） 第 9 章 8 优先级队列（Fibonacci 堆，对偶堆） 第二次作业截止日期 9 高效二叉查找树（最优 BST 树，AVL 树） 第 10 章 10 期中考试 11 高效二叉查找树（红-黑树，Splay 树） 12 多路查找树（$B$-树，$B^+$ 树） 第 11 章 13 数字查找结构（数字查找树，二路 Trie 树，Patricia 树） 第二次作业截止日期 14 多路 Trie 树 15 后缀树 第四次作业截止日期 16 Trie 树与互联网包中继 图3学期课程安排（数据结构提高课程） 有些学校一学年分四个小学期（quarter system），对于这种学期设置，完整的 数据结构课程需要占用两个小学期，教学安排可参考图4 和图5。选课学生应学过高级程序设计课程，并在这门先修课中学过算法分析与数据结构的基本内容。 周次　 内容　 阅读材料 1 算法与数组复习 第 1、2 章 2 栈与队列 第 3 章 3 链表（栈、队列、多项式） 第 4 章 4 链表 5 树（遍历、集合的表示） 第 5 章 第一次作业截止日期 6 树（堆，查找） 期中考试 7 图（遍历，连通分量） 第 6 章 8 图（最小生成树） 第 6 章 9 图（最短路径） 第 6 章 10 图（活动网络） 第二次作业截止日期 图4 第一个小学期 周次　 内容　 阅读材料 1 内部排序（插入排序，快速排序 第 7 章 排序的界，$O(1)$ 空间归并，归并排序） 2 排序（堆排序，基数排序，链表排序，表排序） 3 外部排序 第 7 章 4 Hash 法 第 8 章 期中考试 6 优先级队列（左倾树，对称最小-最大堆，区间堆） 第 9 章 7 优先级队列（分摊复杂度，二项式堆，Fibonacci 堆） 第 9 章 8 高效二叉查找树（AVL 树或红-黑树，Splay 树） 9 多路查找树（B-树，B^+ 树） 第 11 章 第二次作业截止日期 10 数字查找结构（Trie 树，后缀树） 第 12 章 图5 第二个小学期 l 借此新书出版机会，我们再一次感谢为本书第 1 版提供过帮助和支持的各位同 事。感谢 Illinois Wesleyan University 的 Lisa Brown 教授，感谢 Lisa Brown 教授 Programming III 课程的选课学生，感谢 Colorado School of Mines 的 Dinesh Mehta 博士为本书第一版纠错，感谢 Illinois Wesleyan University 的 Computer Services 机构及其员工 Trey Short 和 Curtis Kelch，感谢他们提供的技术帮助。还要感谢 AT&T 贝尔实验室 的 Narain Gehani，Arcadia University 的 Tomasz M"uldner，以及 Trinity University 的 Ronald Prather，感谢他们审阅本书初稿。特别要感谢 Friedman 夫妇，Art 与 Barbara，他们从开始就是本书的出版业务负责人，此 书从初期雏形到最后出版，是经他们之手促成的。 Ellis Horowitz Sartaj Sahni Susan Anderson-Freed

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