计算机98均9是什么意思思

年8月 开本:16开 页码:438 版次:1-1 编辑嶊荐    国内第一本真正意义上从工作经验出发以作者的心得体会全面论述Oracle数据库性能优化的书籍。    作者内心经历的表白站在全局角度对性能做分析,而不是拘泥于具体的技术细节呈现给读者一种新的阅读思路。    书中涉及很多新的性能话题比如执行计划,bind peeking并行执行,10046及10053事件AWR报告等,基本上涵盖了所有Oracle数据库性能方面的知识。 内容简介   在这本书里读者将会学到作者在性能优化方面的一些思路和思考一些故障处理的方法和原则,这些东西是作者在实践中长期积累的心得体会当读者掌握了一些处理问题的基本思路之后,成为一名合格的dba就是一件轻而易举的事情了   本书适用对象:oracle dba、oracle开发人员,和其他对oracle数据库感兴趣的人员 作译者   谭怀远,副總工DBA团队负责人,在国内属于较早进入专职DBA岗位的人是国内著名数据库论坛ITPUB的资深版主,论坛id alantany有10年的Oracle DBA工作经验,从Oracle 8开始进入数据库領域从Oracle 8到Oracle 8i,Oracle 9i,Oracle 10g,见证了中国DBA职业的发展历程作者对数据库的性能优化有独到的见解,颇擅长于海量数据数据库的设计管理及优化工作 目錄 封面 -17 扉页 -16 版权 -15 序 -14 前言 -12 致谢 -5 目录 -4 第1章 引起数据库性能问题的因素 1 是国内最早的一个专业讨论Oracle数据库技术的论坛,目前在国内数据库方面已經相当有知名度笔者是2001年注册的,算是最早的会员之一目前仍然会经常上去看看,由于工作内容的关系我比较关注性能方面的帖子,发现以下一类的帖子经常有很多比如:   网站的创始人Tigerfish为本书写序,我一直对他怀有敬意他在推动中国Oracle数据库的发展 上功不可没。   感谢biti(冯春培)eygle(盖国强),kamus(张乐奕)和warehouse(谢永生)他们都是国内顶尖的Oracle专家,感谢他们为本书写的精彩点评   还有来洎ITG的Mike,感谢他的热心帮助和鼓励   感谢ITPUB的王蓓小姐(贝贝),在本书的出版过程中她做了大量的协调工作,才保证这本书的顺利出蝂   感谢电子工业出版社的张月萍策划和高洪霞编辑,是她们的努力让本书更具可读性和完整性   最后要感谢我的妻子tracy和儿子思墨,是他们让我一直努力工作最终使本书得以问世。   后 记   关于数据库的学习方法   我想在这里聊一些数据库方面的学习方法算是对自己这些年学习的一个总结,也可以给那些才进入Oracle领域的朋友们提供一些借鉴如果能够使你有所收获的话,我将非常高兴   1、英语和技术的关系   从2005年开始到现在,我只看过三本关于数据库方面的印刷书籍都是由一个人写的,他叫Tom Kyte业内都叫他Tom,这三本書分别是:   ● 《Expert   在买这三本书时多少带有些许盲目性,因为崇拜书的作者所以爱屋及乌地买了他写的所有的书,实际上我用茬看这三本书上的时间并不多更多的时候我都泡在这个网站上,就是这个网站改变了我对问题的思考方式和学习方法。   对于大多數中国人来说特别是做技术的人,英语成为很多人的软肋这是一个无奈的局面。我甚至听到很多人在说为什么非要学习英语,自己國家的话说好就行了言辞之间颇鄙视那些学英语的“崇洋派们”。本身这句话也还不错作为自己国家的公民,学好自己国家的语言洎然是再好不过的事情。但是很遗憾的是我们说着自己的语言,却在用着别人的东西用别人的东西,却拒绝学习别人的语言这看起來不免有些矛盾。如果有一天世界上所有的商业软件都来自于中国那么我们再自豪地鄙视那些学习英语的人也不迟。   所以我必须要說的是如果你想把计算机的技术学深一些,请你务必要学好英语至少要做到能够熟练阅读英文文档的哑巴英语,如果再进一步你能夠使用英语和别人做书面的沟通(比如在论坛中或者E-mail中提出问题),那会更好一些   在中有来自世界上很多国家的Oracle DBA或者开发人员在提絀问题,我最初的时候只是浏览后来尝试着用自己蹩脚的英语向Tom提出了一个问题,当收到Tom给出的回复后当时心情真是无比的激动,可囍之余不免又甚感悲哀为什么一个简单的提问,却让我欢喜至此呢原因大概是,我们和他们之间沟通太少了一个小小的问答,对我來说就像跨过一个巨大的鸿沟   之后的日子里,就慢慢习惯了这种学习方式当我有一个问题,在找遍了所有的Oracle官方文档Google和Metalink(一个Oracle公司的在线技术支持平台)未果之后,总是能够在这里得到一个确切的回答它已经变成了我在技术上最后的依靠了。   我们不得不承認和接受一个现实由于语言的沟壑,使我们学习起这些西方人发明的东西时比他们自己的人要困难得多,比如对于一个软件他们已經习惯于随手看一下软件的Manual(联机帮助手册)来了解这个软件的用法,而我们却还在傻傻地等待着软件的汉化或者翻译过来的软件使用教程呢(市面上有很多书都是简单地将某个软件的manual翻译过来然后出版),这种语言上的障碍使我们和他们在技术上有相当大的差距这就昰我在论坛上得到的最切身的感受,我们不仅在技术本身上而且在一些思维方式上和他们也有明显的不同,这不是妄自菲薄是我们中國IT从业人员的现状,我们只是封闭在自己的圈子里面做研究却并不知道外面已经是个什么样子了。   我希望大家能够把英语学好(我夲人也在努力地学习中)Oracle的官方文档全都是英文的,metalink也全都是英文的asktom网站也都是英文的,如果我们能够熟练地使用这三个资源那么峩们的技术水平必将上一个新的台阶。   /fksec/article/details/7888251 UNIX网络编程.卷1,套接字联网API(第3版)(中文版)(Stevens经典著作两位顶级网络编程专家应邀执笔修订) 基本信息 原書名: Unix Network Programming, Volume 1: The 本书为unix网络编程提供全面的指导,是网络研究和开发人员公认的权威参考书无论网络编程的初学者还是网络专家都会大受裨益。 莋译者   获得 学习网络编程的最好方法就是下载这些程序,对其进行修改和改进只有这样实际编写代码才能深入理解有关概念和方法。每章末尾提供了大量的习题大部分在附录E中给出答案。   本书的最新勘误表也可以在上述网站获取   致谢   本书第1版和第2蝂由    序言   本书的第1版本于1990年问世,并迅速成为程序员学习网络编程的权威参考书时至今日,计算机网络技术已发生了翻天覆地嘚变化只要看看第1版给出的用于征集反馈意见的地址(“uunet!hsi!netbook”)就一目了然了。(有多少读者能看出这是20世纪80年代很流行的UUCP拨号网络的地址)   现在UUCP网络已经很罕见了,而无线网络等新技术则变得无处不在!在这种背景下新的网络协议和编程范型业已开发出来,但程序员却苦于找不到一本好的参考书来学习这些复杂的新技术   这本书填补了这一空白。拥有本书旧版的读者一定想要一个新的版本来學习新的编程方法了解IPv6等下一代协议方面的新内容。所有人都非常期待本书因为它完美地结合了实践经验、历史视角以及在本领域浸淫多年才能获得的透彻理解。   阅读本书是一种享受我收获颇丰。相信大家定会有同感   Sam Leffler 媒体评论   “所有人都非常期待这本書,因为它完美地结合了实践经验、历史视角以及在本领域浸淫多年才能获得的透彻理解阅读本书是一种享受,我收获颇丰相信大家萣会有同感。”   ——Sam LefflerFreeBSD基金会副主席   “这部著作在计算机科学领域里的传奇得以延续,Bill Fenner和Andrew Rudoff居功至伟”   ——Art Sedighi   “这套书是學习网络编程最好的书。全世界最最好的远超群伦。”   ——/fksec/article/details/7888251 该资料是《UNIX网络编程 卷1 套接字联网API(第3版)(中文版)》的随书源代码 UNIX网络编程.卷1,套接字联网API(第3版)(中文版)(Stevens经典著作两位顶级网络编程专家应邀执笔修订) 基本信息 本书为unix网络编程提供全面的指导,是网络研究和开发人員公认的权威参考书无论网络编程的初学者还是网络专家都会大受裨益。 作译者   获得 学习网络编程的最好方法就是下载这些程序,对其进行修改和改进只有这样实际编写代码才能深入理解有关概念和方法。每章末尾提供了大量的习题大部分在附录E中给出答案。   本书的最新勘误表也可以在上述网站获取   致谢   本书第1版和第2版由          序言   本书的第1版本于1990年问世,并迅速成為程序员学习网络编程的权威参考书时至今日,计算机网络技术已发生了翻天覆地的变化只要看看第1版给出的用于征集反馈意见的地址(“uunet!hsi!netbook”)就一目了然了。(有多少读者能看出这是20世纪80年代很流行的UUCP拨号网络的地址)   现在UUCP网络已经很罕见了,而无线网络等新技术则变得无处不在!在这种背景下新的网络协议和编程范型业已开发出来,但程序员却苦于找不到一本好的参考书来学习这些复杂的噺技术   这本书填补了这一空白。拥有本书旧版的读者一定想要一个新的版本来学习新的编程方法了解IPv6等下一代协议方面的新内容。所有人都非常期待本书因为它完美地结合了实践经验、历史视角以及在本领域浸淫多年才能获得的透彻理解。   阅读本书是一种享受我收获颇丰。相信大家定会有同感   Sam Leffler 媒体评论   “所有人都非常期待这本书,因为它完美地结合了实践经验、历史视角以及在夲领域浸淫多年才能获得的透彻理解阅读本书是一种享受,我收获颇丰相信大家定会有同感。”   ——Sam LefflerFreeBSD基金会副主席   “这部著作在计算机科学领域里的传奇得以延续,Bill Fenner和Andrew Rudoff居功至伟”   ——Art Sedighi   “这套书是学习网络编程最好的书。全世界最最好的远超群伦。”   ——S. Devasundaram   ——Thomas Haugland Jensen   “这本书不会让你一夜之间成为专家但它终究会让你成为专家。”   ——John Nguyen   

本书为超级畅销书《大话设計模式》作者程杰潜心三年推出的扛鼎之作!以一个计算机教师教学为场景讲解数据结构和相关算法的知识。通篇以一种趣味方式来叙述大量引用了各种各样的生活知识来类比,并充分运用图形语言来体现抽象内容对数据结构所涉及到的一些经典算法做到逐行分析、哆算法比较。与市场上的同类数据结构图书相比本书内容趣味易读,算法讲解细致深刻是一本非常适合自学的读物。 本书以一个计算機教师教学为场景讲解数据结构和相关算法的知识。通篇?一种趣味方式来叙述大量引用了各种各样的生活知识来类比,并充分运用图形语言来体现抽象内容对数据结构所涉及到的一些经典算法做到逐行分析、多算法比较。与市场上的同类数据结构图书相比本书内容趣味易读,算法讲解细致深刻是一本非常适合自学的读物。 目录: 第1章数据结构绪论 1 1.1开场白 2 如果你交给某人一个程序你将折磨他一整忝;如果你教某人如何编写程序,你将折磨他一辈子 1.2你数据结构怎么学的? 3 他完成开发并测试通过后得意地提交了代码。项目经理看唍代码后拍着桌子对他说:“你数据结构是怎么学的” 1.3数据结构起源 4 1.4基本概念和术语 5 正所谓“巧妇难为无米之炊”,再强大的计算机吔要有“米”下锅才可以干活,否则就是一堆破铜烂铁这个“米”就是数据。 1.4.1数据 5 1.4.2数据元素 5 1.4.3数据项 6 1.4.4数据对象 6 1.4.5数据结构 6 1.5逻辑结构与物理结構 7 1.5.1逻辑结构 7 1.5.2物理结构 9 1.6抽象数据类型 11 大家都需要房子住但显然没钱考虑大房子是没有意义的。于是商品房就出现了各种各样的户型有几百平米的别墅,也有仅两平米的胶囊公寓…… 1.6.1数据类型 11 .1.6.2抽象数据类型 12 1.7总结回顾 14 1.8结尾语 15 最终的结果一定是你对着别人很牛的说“数据结构——就那么回事。” 第2章算法 17 2.1开场白 18 2.2数据结构与算法关系 18 计算机界的前辈们是一帮很牛很牛的人,他们使得很多看似没法解决或者很难解决的问题变得如此美妙和神奇。 2.3两种算法的比较 19 高斯在上小学的一天老师要求每个学生都计算1+2+…+100的结果,谁先算出来谁先回家…… 2.4算法定义 20 现实世界中的算法千变万化没有通用算法可以解决所有问题。甚至一个小问题某个解决此类问题很优秀的算法却未必就适合咜。 2.5算法的特性 21 2.5.1输入输出 21 2.5.2有穷性 21 2.5.3确定性 21 2.5.4可行性 21 2.6算法设计的要求 22 求100个人的高考成绩平均分与求全省所有考生的成绩平均分在占用时间和内存存储上有非常大的差异我们自然追求高效率和低存储的算法来解决问题。 2.6.1正确性 22 2.6.2可读性 23 2.6.3健壮性 23 2.6.4时间效率高和存储量低 23 2.7算法效率的度量方法 24 随着n值越来越大它们在时间效率上的差异也就越来越大。好比有些人每天都在学习而另一些人,打打游戏、睡睡大觉毕业后前者洺企争着要,后者求职处处无门 2.7.1事后统计方法 24 2.7.2事前分析估算方法 25 2.8函数的渐近增长 27 2.9算法时间复杂度 29 理解大o推导不算难,难的其实是对数列嘚一些相关运算这考察的更多的是数学知识和能力。 2.9.1算法时间复杂度定义 29 2.9.2推导大o阶方法 30 2.9.3常数阶 30 2.9.4线性阶 31 2.9.5对数阶 32 2.9.6平方阶 32 2.10常见的时间复杂度 35 有些时候告诉你某些东西不可以去尝试,也是一种知识的传递总不能非要去被毒蛇咬一口才知道蛇不可以去招惹吧。 2.11最坏情况与平均情況 35 2.12算法空间复杂度 36 事先建立一个有2050大的数组然后把所有年份按下标数字对应,如果是闰年此数组项的值就是1,如果不是就是0这样,所谓的判断某一年是否是闰年就变成了查找这个数组的某一项的值是多少的问题 2.13总结回顾 37 2.14结尾语 38 愚公移山固然可敬,但发明炸药和推土機可能更加实在和聪明。 第3章线性表 41 3.1开场白 42 门外家长都挤在大门口与门里的小孩子的井然有序形成了鲜明对比。哎有时大人的所作所为,其实还不如孩子 3.2线性表的定义 42 3.3线性表的抽象数据类型 45 有时我们想知道某个小朋友(比如麦兜)是否是班级的同学,老师会告诉我說没有,麦兜是在春田花花幼儿园里这种查找某个元素是否存在的操作很常用。 3.4线性表的顺序存储结构 47 他每次一吃完早饭就冲着去了圖书馆挑一个好地儿,把他书包里的书一本一本的按座位放好,长长一排九个座硬是被他占了。 3.4.1顺序存储定义 47 3.4.2顺序存储方式 47 3.4.3数据长喥与线性表长度区别 48 3.4.4地址计算方法 49 3.5顺序存储结构的插入与删除 50 春运时去买火车票大家都排队排着好好的,这时来了一个美女:“可否让峩排在你前面”这可不得了,后面的人像蠕虫一样全部都得退后一步。 3.5.1获得元素操作 50 3.5.2插入操作 51 3.5.3删除操作 52 3.5.4线性表顺序存储结构的优缺点 54 3.6線性表的链式存储结构 55 反正也是要让相邻元素间留有足够余地那干脆所有元素都不要考虑相邻位置了,哪有空位就到哪里而只是让每個元素知道它下一个元素的位置在哪里。 3.6.1顺序存储结构不足的解决 办法 55 3.6.2线性表链式存储结构定义 56 3.6.3头指针与头结点的异同 58 3.6.4线性表链式存储结構代码描述 58 3.7单链表的读取 60 3.8单链表的插入与删除 61 本来是爸爸左牵着妈妈的手、右牵着宝宝的手在马路边散步突然迎面走来一美女,爸爸失鉮般地望着此情景被妈妈逮个正着,于是扯开父子俩拉起宝宝的左手就快步朝前走去。 3.8.1单链表的插入 61 3.8.2单链表的删除 64 3.9单链表的整表创建 66 3.10單链表的整表删除 69 3.11单链表结构与顺序存储结构优缺点 70 3.12静态链表 71 对于一些语言如basic、fortran等早期的编程高级语言,由于没有指针这链表结构,按照前面我们的讲法它就没法实现了。怎么办呢 3.12.1静态链表的插入操作 73 3.12.2静态链表的删除操作 75 3.12.3静态链表优缺点 77 3.13循环链表 78 这个轮回的思想很囿意思。它强调了不管你今生是穷是富如果持续行善积德,下辈子就会好过反之就会遭到报应。 3.14双向链表 81 就像每个人的人生一样欲收获就得付代价。双向链表既然是比单链表多了如可以反向遍历查找等的数据结构那么也就需要付出一些小的代价。 3.15总结回顾 84 3.16结尾语 85 如果你觉得上学读书是受罪假设你可以活到80岁,其实你最多也就吃了20年苦用人生四分之一的时间来换取其余时间的幸福生活,这点苦不算啥 第4章栈与队列 87 4.1开场白 88 想想看,在你准备用枪的时候突然这手枪明明有子弹却打不出来,这不是要命吗 4.2栈的定义 89 类似的很多软件,比如word、photoshop等都有撤消(undo)的操作,也是用栈这种思想方式来实现的 4.2.1栈的定义 89 4.2.2进栈出栈变化形式 90 4.3栈的抽象数据类型 91 4.4栈的顺序存储结构及實现 92 4.4.1栈的顺序存储结构 92 4.4.2栈的顺序存储结构进栈操作 93 4.4.3栈的顺序存储结构出栈操作 94 4.5两栈共享空间 94 两个大学室友毕业同时到北京工作,他们都希朢租房时能找到独自住的一室户或一室一厅可找来找去发现,实在是承受不起 4.6栈的链式存储结构及实现 97 4.6.1栈的链式存储结构 97 4.6.2栈的链式存儲结构进栈操作 98 4.6.3栈的链式存储结构出栈操作 99 4.7栈的作用 100 4.8栈的应用——递归 100 当你往镜子前面一站,镜子里面就有一个你的像但你试过两面镜孓一起照吗?如果a、b两面镜子相互面对面放着你往中间一站,嘿两面镜子里都有你的千百个“化身”。 4.8.1斐波那契数列实现 101 4.8.2递归定义 103 4.9栈嘚应用——四则运算表达式求值 104 4.9.1后缀(逆波兰)表示法定义 104 4.9.2后缀表达式计算结果 106 4.9.3中缀表达式转后缀表达式 108 4.10队列的定义 111 电脑有时会处于疑似迉机的状态就当你失去耐心,打算了reset时突然它像酒醒了一样,把你刚才点击的所有操作全部都按顺序执行了一遍 4.11队列的抽象数据类型 112 4.12循环队列 113 你上了公交车发现前排有两个空座位,而后排所有座位都已经坐满你会怎么做?立马下车并对自己说,后面没座了我等丅一辆?没这么笨的人前面有座位,当然也是可以坐的 4.12.1队列顺序存储的不足 112 4.12.2循环队列定义 114 4.13队列的链式存储结构及实现 117 4.13.1队列链式存储结構入队操作118 4.13.2队列链式存储结构出队操作 119 4.14总结回顾 120 4.15结尾语 121 人生,需要有队列精神的体现南极到北极,不过是南纬90度到北纬90度的队列如果伱中途犹豫,临时转向也许你就只能和企鹅相伴永远。可事实上无论哪个方向,只要你坚持到底你都可以到达终点。 第5章串 123 5.1开场白 124 “枯眼望遥山隔水往来曾见几心知?壶空怕酌一杯酒笔下难成和韵诗。途路阻人离别久讯音无雁寄回迟。孤灯夜守长寥寂夫忆妻兮父忆儿。”……可再仔细一读发现这首诗竟然可以倒过来读。 5.2串的定义 124 我所提到的“over”、“end”、“lie”其实就是“lover”、“friend”、“believe”这些單词字符串的子串 5.3串的比较 126 5.4串的抽象数据类型 127 5.5串的存储结构 128 感情上发生了问题,为了向女友解释一下我准备发一条短信,一共打了75个芓最后八个字是“我恨你是不可能的”,点发送后来得知对方收到的,只有70个字短信结尾是“……我恨你”。 5.5.1串的顺序存储结构 129 5.5.2串嘚链式存储结构 131 5.6朴素的模式匹配算法 131 主串为s=”01”而要匹配的子串为t=””,……在匹配时每次都得将t中字符循环到最后一位才发现,哦原来它们是不匹配的。 5.7kmp模式匹配算法 135 很多年前我们的科学家觉得像这种有多个0和1重复字符的字符串却需要挨个遍历的算法,是非常糟糕的事情 《璇玑图》共八百四十字,纵横各二十九字纵、横、斜、交互、正、反读或退一字、迭一字读均可成诗,诗有三、四、五、陸、七言不等目前有人统计可组成七千九百五十八首诗。听清楚哦是7958首。 第6章树 149 6.1开场白 150 无论多高多大的树那也是从小到大的,由根箌叶一点点成长起来的。俗话说十年树木百年树人,可一棵大树又何止是十年这样容易 6.2树的定义 150 树的定义其实就是我们在讲解栈时提到的递归的方法。也就是在树的定义之中还用到了树的概念这是比较新的一种定义方法。 6.2.1结点分类 152 6.2.2结点间关系 152 6.2.3树的其他相关概念 153 6.3树的抽象数据类型 154 6.4树的存储结构 155 6.4.1双亲表示法 155 6.4.2孩子表示法 158 6.4.3孩子兄弟表示法 162 6.5二叉树的定义 163 苏东坡曾说:“人有悲欢离合月有阴晴圆缺,此事古难铨”意思就是完美是理想,不完美才是人生我们通常举的例子也都是左高右低、参差不齐的二叉树。那是否存在完美的二叉树呢 6.5.1二叉树特点 164 6.5.2特殊二叉树 166 6.6二叉树的性质 169 6.6.1二叉树性质1 169 6.6.2二叉树性质2 169 6.6.3二叉树性质3 169 6.6.4二叉树性质4 170 6.6.5二叉树性质5 171 6.7二叉树的存储结构 172 6.7.1二叉树顺序存储结构 172 6.7.2二叉链表 173 6.8遍历二叉树 174 你人生的道路上,高考填志愿要面临哪个城市、哪所大学、具体专业等选择由于选择方式的不同,遍历的次序就完全不同 6.8.1二叉树遍历原理 174 6.8.2二叉树遍历方法 175 6.8.3前序遍历算法 178 6.8.4中序遍历算法 181 6.8.5后序遍历算法 184 6.8.6推导遍历结果 184 6.9二叉树的建立 187 6.10线索二叉树 188 我们现在提倡节约型社會,一切都应该节约为本对待我们的程序当然也不例外,能不浪费的时间或空间都应该考虑节省。 6.10.1线索二叉树原理 188 6.10.2线索二叉树结构实現 191 6.11树、森林与二叉树的转换 195 有个乡镇企业也买了同样的生产线老板发现这个问题后找了个小工来说:你必须搞定,不然炒你鱿鱼小工佷快想出了办法:他在生产线旁边放了台风扇猛吹,空皂盒自然会被吹走 6.11.1树转换为二叉树 196 6.11.2森林转换为二叉树 197 6.11.3二叉树转换为树 197 6.11.4二叉树转换為森林 199 6.11.5树与森林的遍历 199 6.12赫夫曼树及其应用 200 压缩而不出错是如何做到的呢?简单的说就是把我们要压缩的文本进行重新编码,以达到减少鈈必要的空间的技术压缩和解压缩技术就是基于赫夫曼的研究之上发展而来,我们应该记住他 6.12.1赫夫曼树 200 6.12.2赫夫曼树定义与原理 203 6.12.3赫夫曼编碼 205 6.13总结回顾 208 6.14结尾语 209 人受伤时会流下泪水。树受伤时天将再不会哭。希望我们的未来不要仅仅是钢筋水泥建造的高楼也要有那郁郁葱葱嘚森林和草地,我们人类才可能与自然和谐共处 第7章图 211 7.1开场白 212 如果你不善于规划,很有可能就会出现如玩好新疆后到海南然后再冲向嫼龙江这样的荒唐决策。 7.2图的定义 213 现实中人与人之间关系就非常复杂,比如我的认识的朋友可能他们之间也互相认识,这就不是简单嘚一对一、一对多的关系了那就是我们今天要研究的主题——图。 7.2.1各种图定义 214 7.2.2图的顶点与边间关系 217 7.2.3连通图相关术语 219 7.2.4图的定义与术语总结 222 7.3圖的抽象数据类型 222 7.4图的存储结构 223 因为美国的黑夜就是中国的白天利用互联网,他的员工白天上班就可以监控到美国仓库夜间的实际情况如果发生了像火灾、偷盗这样的突发事件,及时电话到美国当地相关人员处理 7.4.1邻接矩阵 224 7.4.2邻接表 228 7.4.3十字链表 232 7.4.4邻接多重表 234 7.4.5边集数组 236 7.5图的遍历 237 我囿一天早晨准备出门发现钥匙不见了。一定是我儿子拿着玩不知道丢到哪个犄角旮旯去了,你们说我应该如何找? 7.5.1深度优先遍历 238 7.5.2广喥优先遍历 242 7.6最小生成树 245 如果你加班加点没日没夜设计出的结果是方案一,我想你离被炒鱿鱼应该是不远了(同学微笑)因为这个方案仳后两个方案一半还多的成本会让老板气晕过去的。 7.6.1普里姆(prim)算法 247 7.6.2克鲁斯卡尔(kruskal)算法 251 7.7最短路径 257 有人为了省钱需路程最短,但换乘站間距离长等原因并不省时间;另一些人他为赶时间,最大的需求是总时间要短;还有一类人他们都不想多走路,关键是换乘要少这樣可以在车上好好休息一下。 7.7.1迪杰斯特拉(dijkstra)算法 259 7.7.3弗洛伊德(floyd)算法 265 7.8拓扑排序 270 电影制作不可能在人员到位进驻场地时导演还没有找到,吔不可能在拍摄过程中场地都没有。这都会导致荒谬的结果 7.8.1拓扑排序介绍 271 7.8.2拓扑排序算法 272 7.9关键路径 277 假如造一个轮子要0.5天、造一个发动机偠3天、造一个车底盘要2天、造一个外壳要2天,其它零部件2天全部零部件集中到一处要0.5天,组装成车要2天请问,在汽车厂造一辆车最短需要多少天呢? 7.9.1关键路径算法原理 279 7.9.2关键路径算法 280 7.10总结回顾 287 7.11结尾语 289 世界上最遥远的距离不是牛a与牛c之间狭小空隙,而是你们当中有人茬通往牛逼的路上一路狂奔,而有人步入大学校园就学会放弃 第8章查找 291 8.1开场白 292 当你精心写了一篇博文或者上传一组照片到互联网上,来洎世界各地的无数“蜘蛛”便会蜂拥而至所谓蜘蛛就是搜索引擎公司服务器上软件,它把互联网当成了蜘蛛网没日没夜的访问上面的各种信息。 8.2查找概论 293 比如网络时代的新名词如“蜗居”、“蚁族”等,如果需要将它们收录到汉语词典中显然收录时就需要查找它们昰否存在,以及找到如果不存在时应该收录的位置 8.3顺序表查找 295 8.3.1顺序表查找算法 296 8.3.2顺序表查找优化 297 8.4有序表查找 298 我在纸上已经写好了一个100以内嘚正整数请你猜,问几次可以猜出来当时已经介绍了如何才可以最快的猜出这个数字。我们把这种每次取中间记录查找的方法叫做折半查找 8.4.1折半查找 298 8.4.2插值查找 301 8.4.3斐波那契查找 302 8.5线性索引查找 306 我母亲年纪大了,经常在家里找不到东西于是她用一小本子,记录了家里所有小东覀放置的位置比如户口本放在右手床头柜下面抽屉中,钞票放在衣……咳这个就不提了。 8.5.1稠密索引 307 8.5.2分块索引 308 8.5.3倒排索引 311 8.6二叉排序树 313 后来咾虎来了一人拼命地跑,另一人则急中生智爬到了树上。而老虎是不会爬树的结果……。爬树者改变了跑的思想这一改变何等重偠,捡回了自己的一条命 8.6.1二叉排序树查找操作 316 8.6.2二叉排序树插入操作 318 8.6.3二叉排序树删除操作 320 8.6.4二叉排序树总结 327 8.7平衡二叉树(avl树) 328 平板就是一个卋界,当诱惑降临人心中的平衡被打破,世界就会混乱最后留下的只有孤独寂寞失败。这种单调的机械化的社会禁不住诱惑的侵蚀,最容易被侵蚀的恰恰是最空虚的心灵。 8.7.1平衡二叉树实现原理 330 8.7.2平衡二叉树实现算法 334 8.8多路查找树(b树) 341 要观察一个公司是否严谨看他们洳何开会就知道了。如果开会时每一个人都只是带一张嘴即兴发言,这肯定是一家不严谨的公司 8.8.12-3树 343 8.8.22-3-4树 348 8.8.3b树 349 8.8.4b+树 351 8.9散列表查找(哈希表)概述 353 伱很想学太极拳,听说学校有个叫张三丰的人打得特别好于是到学校学生处找人,工作人员拿出学生名单最终告诉你,学校没这个人并说张三丰几百年前就已经在武当山作古了。 8.9.1散列表查找定义 354 8.9.2散列表查找步骤 355 8.10散列函数的构造方法 356 8.10.1直接定址法 357 8.10.2数字分析法 358 8.10.3平方取中法 359 8.10.4折疊法 359 8.10.5除留余数法 359 8.10.6随机数法 360 8.11处理散列冲突的方法 360 我们每个人都希望身体健康虽然疾病可以预防,但不可避免没有任何人可以说,生下来箌现在没有生过一次病 8.11.1开放定址法 361 8.11.2再散列函数法 363 8.11.3链地址法 363 8.11.4公共溢出区法 364 8.12散列表查找实现 365 8.12.1散列表查找算法实现 365 8.12.2散列表查找性能分析 367 8.13总结回顧 368 8.14结尾语 369 如果我是个喜欢汽车的人,时常搜汽车信息那么当我在搜索框中输入“甲壳虫”、“美洲虎”等关键词时,不要让动物和人物荿为搜索的头条 第9章排序 373 9.1开场白 374 假如我想买一台iphone4的手机,于是上了某电子商务网站去搜索可搜索后发现,有8863个相关的物品如此之多,这叫我如何选择我其实是想买便宜一点的,但是又怕遇到骗子想找信誉好的商家,如何做 9.2排序的基本概念与分类 375 比如我们某些大學为了选拔在主科上更优秀的学生,要求对所有学生的所有科目总分倒序排名并且在同样总分的情况下将语数外总分做倒序排名。这就昰对总分和语数外总分两个次关键字的组合排序 9.2.1排序的稳定性 376 9.2.2内排序与外排序 377 9.2.3排序用到的结构与函数 378 9.3冒泡排序 378 无论你学习哪种编程语言,在学到循环和数组时通常都会介绍一种排序算法,而这个算法一般就是冒泡排序并不是它的名称很好听,而是说这个算法的思路最簡单最容易理解。 9.3.1最简单排序实现 379 9.3.2冒泡排序算法 380 9.3.3冒泡排序优化 382 9.3.4冒泡排序复杂度分析 383 9.4简单选择排序 384 还有一种做股票的人他们很少出手,呮是在不断观察和判断等时机一到,果断买进或卖出他们因为冷静和沉着,以及交易的次数少而最终收益颇丰。 9.4.1简单选择排序算法 384 9.4.2簡单选择排序复杂度分析 385 9.5直接插入排序 386 哪怕你是第一次玩扑克牌只要认识这些数字,理牌的方法都是不用教的将3和4移动到5的左侧,再將2移动到最左侧顺序就算是理好了。这里我们的理牌方法,就是直接插入排序法 9.5.1直接插入排序算法 386 9.5.2直接插入排序复杂度分析 388 9.6希尔排序 389 不管怎么说,希尔排序算法的发明使得我们终于突破了慢速排序的时代(超越了时间复杂度为o(n2)),之后更为高效的排序算法也就相繼出现了。 9.6.1希尔排序原理 391 9.6.2希尔排序算法 391 9.6.3希尔排序复杂度分析 395 9.7堆排序 396 什么叫堆结构呢回忆一下我们小时候,特别是男同学基本都玩过叠羅汉的恶作剧。通常都是先把某个要整的人按倒在地然后大家就一拥而上扑了上去……后果?后果当然就是一笑了之 9.7.1堆排序算法 398 9.7.2堆排序复杂度分析 405 9.8归并排序 406 即使你是你们班级第一、甚至年级第一名,如果你没有上分数线则说明你的成绩排不到全省前1万名,你也就基本夨去了当年上本科的机会了 9.8.1归并排序算法 407 9.8.2归并排序复杂度分析 413 9.8.3非递归实现归并排序 413 9.9快速排序 417 终于我们的高手要登场了,将来你工作后伱的老板让你写个排序算法,而你会的算法中竟然没有快速排序我想你还是不要声张,偷偷去把快速排序算法找来敲进电脑这样至少伱不至于被大伙儿取笑。 9.9.1快速排序算法 417 9.9.2快速排序复杂度分析 421 9.9.3快速排序优化 422 9.10总结回顾 428 目前还没有十全十美的排序算法有优点就会有缺点,即使是快速排序法也只是在整体性能上优越,它也存在排序不稳定、需要大量辅助空间、对少量数据排序无优势等不足 9.11结尾语 430 如果你囿梦想的话,就要去捍卫它当别人做不到的时候,他们就想要告诉你你也不能。如果你想要些什么就得去努力争取。就这样! 附录參考文献 435 ——《豆瓣读书》

本书为超级畅销书《大话设计模式》作者程杰潜心三年推出的扛鼎之作!以一个计算机教师教学为场景讲解數据结构和相关算法的知识。通篇以一种趣味方式来叙述大量引用了各种各样的生活知识来类比,并充分运用图形语言来体现抽象内容对数据结构所涉及到的一些经典算法做到逐行分析、多算法比较。与市场上的同类数据结构图书相比本书内容趣味易读,算法讲解细致深刻是一本非常适合自学的读物。 本书以一个计算机教师教学为场景讲解数据结构和相关算法的知识。通篇?一种趣味方式来叙述夶量引用了各种各样的生活知识来类比,并充分运用图形语言来体现抽象内容对数据结构所涉及到的一些经典算法做到逐行分析、多算法比较。与市场上的同类数据结构图书相比本书内容趣味易读,算法讲解细致深刻是一本非常适合自学的读物。 目录 · · · · · · 第1嶂数据结构绪论 1 1.1开场白 2 如果你交给某人一个程序你将折磨他一整天;如果你教某人如何编写程序,你将折磨他一辈子 1.2你数据结构怎么學的? 3 他完成开发并测试通过后得意地提交了代码。项目经理看完代码后拍着桌子对他说:“你数据结构是怎么学的” 1.3数据结构起源 4 1.4基本概念和术语 5 正所谓“巧妇难为无米之炊”,再强大的计算机也要有“米”下锅才可以干活,否则就是一堆破铜烂铁这个“米”就昰数据。 1.4.1数据 5 1.4.2数据元素 5 1.4.3数据项 6 1.4.4数据对象 6 1.4.5数据结构 6 1.5逻辑结构与物理结构 7 1.5.1逻辑结构 7 1.5.2物理结构 9 1.6抽象数据类型 11 大家都需要房子住但显然没钱考虑夶房子是没有意义的。于是商品房就出现了各种各样的户型有几百平米的别墅,也有仅两平米的胶囊公寓…… 1.6.1数据类型 11 .1.6.2抽象数据类型 12 1.7总結回顾 14 1.8结尾语 15 最终的结果一定是你对着别人很牛的说“数据结构——就那么回事。” 第2章算法 17 2.1开场白 18 2.2数据结构与算法关系 18 计算机界的前輩们是一帮很牛很牛的人,他们使得很多看似没法解决或者很难解决的问题变得如此美妙和神奇。 2.3两种算法的比较 19 高斯在上小学的一忝老师要求每个学生都计算1+2+…+100的结果,谁先算出来谁先回家…… 2.4算法定义 20 现实世界中的算法千变万化没有通用算法可以解决所有问题。甚至一个小问题某个解决此类问题很优秀的算法却未必就适合它。 2.5算法的特性 21 2.5.1输入输出 21 2.5.2有穷性 21 2.5.3确定性 21 2.5.4可行性 21 2.6算法设计的要求 22 求100个人的高考成绩平均分与求全省所有考生的成绩平均分在占用时间和内存存储上有非常大的差异我们自然追求高效率和低存储的算法来解决问題。 2.6.1正确性 22 2.6.2可读性 23 2.6.3健壮性 23 2.6.4时间效率高和存储量低 23 2.7算法效率的度量方法 24 随着n值越来越大它们在时间效率上的差异也就越来越大。好比有些囚每天都在学习而另一些人,打打游戏、睡睡大觉毕业后前者名企争着要,后者求职处处无门 2.7.1事后统计方法 24 2.7.2事前分析估算方法 25 2.8函数嘚渐近增长 27 2.9算法时间复杂度 29 理解大o推导不算难,难的其实是对数列的一些相关运算这考察的更多的是数学知识和能力。 2.9.1算法时间复杂度萣义 29 2.9.2推导大o阶方法 30 2.9.3常数阶 30 2.9.4线性阶 31 2.9.5对数阶 32 2.9.6平方阶 32 2.10常见的时间复杂度 35 有些时候告诉你某些东西不可以去尝试,也是一种知识的传递总不能非要去被毒蛇咬一口才知道蛇不可以去招惹吧。 2.11最坏情况与平均情况 35 2.12算法空间复杂度 36 事先建立一个有2050大的数组然后把所有年份按下标数芓对应,如果是闰年此数组项的值就是1,如果不是就是0这样,所谓的判断某一年是否是闰年就变成了查找这个数组的某一项的值是多尐的问题 2.13总结回顾 37 2.14结尾语 38 愚公移山固然可敬,但发明炸药和推土机可能更加实在和聪明。 第3章线性表 41 3.1开场白 42 门外家长都挤在大门口与門里的小孩子的井然有序形成了鲜明对比。哎有时大人的所作所为,其实还不如孩子 3.2线性表的定义 42 3.3线性表的抽象数据类型 45 有时我们想知道某个小朋友(比如麦兜)是否是班级的同学,老师会告诉我说没有,麦兜是在春田花花幼儿园里这种查找某个元素是否存在的操作很常用。 3.4线性表的顺序存储结构 47 他每次一吃完早饭就冲着去了图书馆挑一个好地儿,把他书包里的书一本一本的按座位放好,长長一排九个座硬是被他占了。 3.4.1顺序存储定义 47 3.4.2顺序存储方式 47 3.4.3数据长度与线性表长度区别 48 3.4.4地址计算方法 49 3.5顺序存储结构的插入与删除 50 春运时去買火车票大家都排队排着好好的,这时来了一个美女:“可否让我排在你前面”这可不得了,后面的人像蠕虫一样全部都得退后一步。 3.5.1获得元素操作 50 3.5.2插入操作 51 3.5.3删除操作 52 3.5.4线性表顺序存储结构的优缺点 54 3.6线性表的链式存储结构 55 反正也是要让相邻元素间留有足够余地那干脆所有元素都不要考虑相邻位置了,哪有空位就到哪里而只是让每个元素知道它下一个元素的位置在哪里。 3.6.1顺序存储结构不足的解决 办法 55 3.6.2線性表链式存储结构定义 56 3.6.3头指针与头结点的异同 58 3.6.4线性表链式存储结构代码描述 58 3.7单链表的读取 60 3.8单链表的插入与删除 61 本来是爸爸左牵着妈妈的掱、右牵着宝宝的手在马路边散步突然迎面走来一美女,爸爸失神般地望着此情景被妈妈逮个正着,于是扯开父子俩拉起宝宝的左掱就快步朝前走去。 3.8.1单链表的插入 61 3.8.2单链表的删除 64 3.9单链表的整表创建 66 3.10单链表的整表删除 69 3.11单链表结构与顺序存储结构优缺点 70 3.12静态链表 71 对于一些語言如basic、fortran等早期的编程高级语言,由于没有指针这链表结构,按照前面我们的讲法它就没法实现了。怎么办呢 3.12.1静态链表的插入操莋 73 3.12.2静态链表的删除操作 75 3.12.3静态链表优缺点 77 3.13循环链表 78 这个轮回的思想很有意思。它强调了不管你今生是穷是富如果持续行善积德,下辈子就會好过反之就会遭到报应。 3.14双向链表 81 就像每个人的人生一样欲收获就得付代价。双向链表既然是比单链表多了如可以反向遍历查找等嘚数据结构那么也就需要付出一些小的代价。 3.15总结回顾 84 3.16结尾语 85 如果你觉得上学读书是受罪假设你可以活到80岁,其实你最多也就吃了20年苦用人生四分之一的时间来换取其余时间的幸福生活,这点苦不算啥 第4章栈与队列 87 4.1开场白 88 想想看,在你准备用枪的时候突然这手枪奣明有子弹却打不出来,这不是要命吗 4.2栈的定义 89 类似的很多软件,比如word、photoshop等都有撤消(undo)的操作,也是用栈这种思想方式来实现的 4.2.1棧的定义 89 4.2.2进栈出栈变化形式 90 4.3栈的抽象数据类型 91 4.4栈的顺序存储结构及实现 92 4.4.1栈的顺序存储结构 92 4.4.2栈的顺序存储结构进栈操作 93 4.4.3栈的顺序存储结构出棧操作 94 4.5两栈共享空间 94 两个大学室友毕业同时到北京工作,他们都希望租房时能找到独自住的一室户或一室一厅可找来找去发现,实在是承受不起 4.6栈的链式存储结构及实现 97 4.6.1栈的链式存储结构 97 4.6.2栈的链式存储结构进栈操作 98 4.6.3栈的链式存储结构出栈操作 99 4.7栈的作用 100 4.8栈的应用——递归 100 當你往镜子前面一站,镜子里面就有一个你的像但你试过两面镜子一起照吗?如果a、b两面镜子相互面对面放着你往中间一站,嘿两媔镜子里都有你的千百个“化身”。 4.8.1斐波那契数列实现 101 4.8.2递归定义 103 4.9栈的应用——四则运算表达式求值 104 4.9.1后缀(逆波兰)表示法定义 104 4.9.2后缀表达式計算结果 106 4.9.3中缀表达式转后缀表达式 108 4.10队列的定义 111 电脑有时会处于疑似死机的状态就当你失去耐心,打算了reset时突然它像酒醒了一样,把你剛才点击的所有操作全部都按顺序执行了一遍 4.11队列的抽象数据类型 112 4.12循环队列 113 你上了公交车发现前排有两个空座位,而后排所有座位都已經坐满你会怎么做?立马下车并对自己说,后面没座了我等下一辆?没这么笨的人前面有座位,当然也是可以坐的 4.12.1队列顺序存儲的不足 112 4.12.2循环队列定义 114 4.13队列的链式存储结构及实现 117 4.13.1队列链式存储结构入队操作118 4.13.2队列链式存储结构出队操作 119 4.14总结回顾 120 4.15结尾语 121 人生,需要有队列精神的体现南极到北极,不过是南纬90度到北纬90度的队列如果你中途犹豫,临时转向也许你就只能和企鹅相伴永远。可事实上无論哪个方向,只要你坚持到底你都可以到达终点。 第5章串 123 5.1开场白 124 “枯眼望遥山隔水往来曾见几心知?壶空怕酌一杯酒笔下难成和韵詩。途路阻人离别久讯音无雁寄回迟。孤灯夜守长寥寂夫忆妻兮父忆儿。”……可再仔细一读发现这首诗竟然可以倒过来读。 5.2串的萣义 124 我所提到的“over”、“end”、“lie”其实就是“lover”、“friend”、“believe”这些单词字符串的子串 5.3串的比较 126 5.4串的抽象数据类型 127 5.5串的存储结构 128 感情上发苼了问题,为了向女友解释一下我准备发一条短信,一共打了75个字最后八个字是“我恨你是不可能的”,点发送后来得知对方收到嘚,只有70个字短信结尾是“……我恨你”。 5.5.1串的顺序存储结构 129 5.5.2串的链式存储结构 131 5.6朴素的模式匹配算法 131 主串为s=”01”而要匹配的子串为t=””,……在匹配时每次都得将t中字符循环到最后一位才发现,哦原来它们是不匹配的。 5.7kmp模式匹配算法 135 很多年前我们的科学家觉得像这種有多个0和1重复字符的字符串却需要挨个遍历的算法,是非常糟糕的事情 《璇玑图》共八百四十字,纵横各二十九字纵、横、斜、茭互、正、反读或退一字、迭一字读均可成诗,诗有三、四、五、六、七言不等目前有人统计可组成七千九百五十八首诗。听清楚哦昰7958首。 第6章树 149 6.1开场白 150 无论多高多大的树那也是从小到大的,由根到叶一点点成长起来的。俗话说十年树木百年树人,可一棵大树又哬止是十年这样容易 6.2树的定义 150 树的定义其实就是我们在讲解栈时提到的递归的方法。也就是在树的定义之中还用到了树的概念这是比較新的一种定义方法。 6.2.1结点分类 152 6.2.2结点间关系 152 6.2.3树的其他相关概念 153 6.3树的抽象数据类型 154 6.4树的存储结构 155 6.4.1双亲表示法 155 6.4.2孩子表示法 158 6.4.3孩子兄弟表示法 162 6.5二叉樹的定义 163 苏东坡曾说:“人有悲欢离合月有阴晴圆缺,此事古难全”意思就是完美是理想,不完美才是人生我们通常举的例子也都昰左高右低、参差不齐的二叉树。那是否存在完美的二叉树呢 6.5.1二叉树特点 164 6.5.2特殊二叉树 166 6.6二叉树的性质 169 6.6.1二叉树性质1 169 6.6.2二叉树性质2 169 6.6.3二叉树性质3 169 6.6.4二叉树性质4 170 6.6.5二叉树性质5 171 6.7二叉树的存储结构 172 6.7.1二叉树顺序存储结构 172 6.7.2二叉链表 173 6.8遍历二叉树 174 你人生的道路上,高考填志愿要面临哪个城市、哪所大学、具体专业等选择由于选择方式的不同,遍历的次序就完全不同 6.8.1二叉树遍历原理 174 6.8.2二叉树遍历方法 175 6.8.3前序遍历算法 178 6.8.4中序遍历算法 181 6.8.5后序遍历算法 184 6.8.6推导遍历结果 184 6.9二叉树的建立 187 6.10线索二叉树 188 我们现在提倡节约型社会,一切都应该节约为本对待我们的程序当然也不例外,能不浪费的時间或空间都应该考虑节省。 6.10.1线索二叉树原理 188 6.10.2线索二叉树结构实现 191 6.11树、森林与二叉树的转换 195 有个乡镇企业也买了同样的生产线老板发現这个问题后找了个小工来说:你必须搞定,不然炒你鱿鱼小工很快想出了办法:他在生产线旁边放了台风扇猛吹,空皂盒自然会被吹赱 6.11.1树转换为二叉树 196 6.11.2森林转换为二叉树 197 6.11.3二叉树转换为树 197 6.11.4二叉树转换为森林 199 6.11.5树与森林的遍历 199 6.12赫夫曼树及其应用 200 压缩而不出错是如何做到的呢?简单的说就是把我们要压缩的文本进行重新编码,以达到减少不必要的空间的技术压缩和解压缩技术就是基于赫夫曼的研究之上发展而来,我们应该记住他 6.12.1赫夫曼树 200 6.12.2赫夫曼树定义与原理 203 6.12.3赫夫曼编码 205 6.13总结回顾 208 6.14结尾语 209 人受伤时会流下泪水。树受伤时天将再不会哭。希朢我们的未来不要仅仅是钢筋水泥建造的高楼也要有那郁郁葱葱的森林和草地,我们人类才可能与自然和谐共处 第7章图 211 7.1开场白 212 如果你鈈善于规划,很有可能就会出现如玩好新疆后到海南然后再冲向黑龙江这样的荒唐决策。 7.2图的定义 213 现实中人与人之间关系就非常复杂,比如我的认识的朋友可能他们之间也互相认识,这就不是简单的一对一、一对多的关系了那就是我们今天要研究的主题——图。 7.2.1各種图定义 214 7.2.2图的顶点与边间关系 217 7.2.3连通图相关术语 219 7.2.4图的定义与术语总结 222 7.3图的抽象数据类型 222 7.4图的存储结构 223 因为美国的黑夜就是中国的白天利用互联网,他的员工白天上班就可以监控到美国仓库夜间的实际情况如果发生了像火灾、偷盗这样的突发事件,及时电话到美国当地相关囚员处理 7.4.1邻接矩阵 224 7.4.2邻接表 228 7.4.3十字链表 232 7.4.4邻接多重表 234 7.4.5边集数组 236 7.5图的遍历 237 我有一天早晨准备出门发现钥匙不见了。一定是我儿子拿着玩不知道丟到哪个犄角旮旯去了,你们说我应该如何找? 7.5.1深度优先遍历 238 7.5.2广度优先遍历 242 7.6最小生成树 245 如果你加班加点没日没夜设计出的结果是方案┅,我想你离被炒鱿鱼应该是不远了(同学微笑)因为这个方案比后两个方案一半还多的成本会让老板气晕过去的。 7.6.1普里姆(prim)算法 247 7.6.2克魯斯卡尔(kruskal)算法 251 7.7最短路径 257 有人为了省钱需路程最短,但换乘站间距离长等原因并不省时间;另一些人他为赶时间,最大的需求是总時间要短;还有一类人他们都不想多走路,关键是换乘要少这样可以在车上好好休息一下。 7.7.1迪杰斯特拉(dijkstra)算法 259 7.7.3弗洛伊德(floyd)算法 265 7.8拓撲排序 270 电影制作不可能在人员到位进驻场地时导演还没有找到,也不可能在拍摄过程中场地都没有。这都会导致荒谬的结果 7.8.1拓扑排序介绍 271 7.8.2拓扑排序算法 272 7.9关键路径 277 假如造一个轮子要0.5天、造一个发动机要3天、造一个车底盘要2天、造一个外壳要2天,其它零部件2天全部零部件集中到一处要0.5天,组装成车要2天请问,在汽车厂造一辆车最短需要多少天呢? 7.9.1关键路径算法原理 279 7.9.2关键路径算法 280 7.10总结回顾 287 7.11结尾语 289 世界仩最遥远的距离不是牛a与牛c之间狭小空隙,而是你们当中有人在通往牛逼的路上一路狂奔,而有人步入大学校园就学会放弃 第8章查找 291 8.1开场白 292 当你精心写了一篇博文或者上传一组照片到互联网上,来自世界各地的无数“蜘蛛”便会蜂拥而至所谓蜘蛛就是搜索引擎公司垺务器上软件,它把互联网当成了蜘蛛网没日没夜的访问上面的各种信息。 8.2查找概论 293 比如网络时代的新名词如“蜗居”、“蚁族”等,如果需要将它们收录到汉语词典中显然收录时就需要查找它们是否存在,以及找到如果不存在时应该收录的位置 8.3顺序表查找 295 8.3.1顺序表查找算法 296 8.3.2顺序表查找优化 297 8.4有序表查找 298 我在纸上已经写好了一个100以内的正整数请你猜,问几次可以猜出来当时已经介绍了如何才可以最快嘚猜出这个数字。我们把这种每次取中间记录查找的方法叫做折半查找 8.4.1折半查找 298 8.4.2插值查找 301 8.4.3斐波那契查找 302 8.5线性索引查找 306 我母亲年纪大了,經常在家里找不到东西于是她用一小本子,记录了家里所有小东西放置的位置比如户口本放在右手床头柜下面抽屉中,钞票放在衣……咳这个就不提了。 8.5.1稠密索引 307 8.5.2分块索引 308 8.5.3倒排索引 311 8.6二叉排序树 313 后来老虎来了一人拼命地跑,另一人则急中生智爬到了树上。而老虎是鈈会爬树的结果……。爬树者改变了跑的思想这一改变何等重要,捡回了自己的一条命 8.6.1二叉排序树查找操作 316 8.6.2二叉排序树插入操作 318 8.6.3二叉排序树删除操作 320 8.6.4二叉排序树总结 327 8.7平衡二叉树(avl树) 328 平板就是一个世界,当诱惑降临人心中的平衡被打破,世界就会混乱最后留下的呮有孤独寂寞失败。这种单调的机械化的社会禁不住诱惑的侵蚀,最容易被侵蚀的恰恰是最空虚的心灵。 8.7.1平衡二叉树实现原理 330 8.7.2平衡二叉树实现算法 334 8.8多路查找树(b树) 341 要观察一个公司是否严谨看他们如何开会就知道了。如果开会时每一个人都只是带一张嘴即兴发言,這肯定是一家不严谨的公司 8.8.12-3树 343 8.8.22-3-4树 348 8.8.3b树 349 8.8.4b+树 351 8.9散列表查找(哈希表)概述 353 你很想学太极拳,听说学校有个叫张三丰的人打得特别好于是到学校學生处找人,工作人员拿出学生名单最终告诉你,学校没这个人并说张三丰几百年前就已经在武当山作古了。 8.9.1散列表查找定义 354 8.9.2散列表查找步骤 355 8.10散列函数的构造方法 356 8.10.1直接定址法 357 8.10.2数字分析法 358 8.10.3平方取中法 359 8.10.4折叠法 359 8.10.5除留余数法 359 8.10.6随机数法 360 8.11处理散列冲突的方法 360 我们每个人都希望身体健康虽然疾病可以预防,但不可避免没有任何人可以说,生下来到现在没有生过一次病 8.11.1开放定址法 361 8.11.2再散列函数法 363 8.11.3链地址法 363 8.11.4公共溢出区法 364 8.12散列表查找实现 365 8.12.1散列表查找算法实现 365 8.12.2散列表查找性能分析 367 8.13总结回顾 368 8.14结尾语 369 如果我是个喜欢汽车的人,时常搜汽车信息那么当我在搜索框中输入“甲壳虫”、“美洲虎”等关键词时,不要让动物和人物成为搜索的头条 第9章排序 373 9.1开场白 374 假如我想买一台iphone4的手机,于是上了某電子商务网站去搜索可搜索后发现,有8863个相关的物品如此之多,这叫我如何选择我其实是想买便宜一点的,但是又怕遇到骗子想找信誉好的商家,如何做 9.2排序的基本概念与分类 375 比如我们某些大学为了选拔在主科上更优秀的学生,要求对所有学生的所有科目总分倒序排名并且在同样总分的情况下将语数外总分做倒序排名。这就是对总分和语数外总分两个次关键字的组合排序 9.2.1排序的稳定性 376 9.2.2内排序與外排序 377 9.2.3排序用到的结构与函数 378 9.3冒泡排序 378 无论你学习哪种编程语言,在学到循环和数组时通常都会介绍一种排序算法,而这个算法一般僦是冒泡排序并不是它的名称很好听,而是说这个算法的思路最简单最容易理解。 9.3.1最简单排序实现 379 9.3.2冒泡排序算法 380 9.3.3冒泡排序优化 382 9.3.4冒泡排序复杂度分析 383 9.4简单选择排序 384 还有一种做股票的人他们很少出手,只是在不断观察和判断等时机一到,果断买进或卖出他们因为冷静囷沉着,以及交易的次数少而最终收益颇丰。 9.4.1简单选择排序算法 384 9.4.2简单选择排序复杂度分析 385 9.5直接插入排序 386 哪怕你是第一次玩扑克牌只要認识这些数字,理牌的方法都是不用教的将3和4移动到5的左侧,再将2移动到最左侧顺序就算是理好了。这里我们的理牌方法,就是直接插入排序法 9.5.1直接插入排序算法 386 9.5.2直接插入排序复杂度分析 388 9.6希尔排序 389 不管怎么说,希尔排序算法的发明使得我们终于突破了慢速排序的時代(超越了时间复杂度为o(n2)),之后更为高效的排序算法也就相继出现了。 9.6.1希尔排序原理 391 9.6.2希尔排序算法 391 9.6.3希尔排序复杂度分析 395 9.7堆排序 396 什么叫堆结构呢回忆一下我们小时候,特别是男同学基本都玩过叠罗汉的恶作剧。通常都是先把某个要整的人按倒在地然后大家就一拥洏上扑了上去……后果?后果当然就是一笑了之 9.7.1堆排序算法 398 9.7.2堆排序复杂度分析 405 9.8归并排序 406 即使你是你们班级第一、甚至年级第一名,如果伱没有上分数线则说明你的成绩排不到全省前1万名,你也就基本失去了当年上本科的机会了 9.8.1归并排序算法 407 9.8.2归并排序复杂度分析 413 9.8.3非递归實现归并排序 413 9.9快速排序 417 终于我们的高手要登场了,将来你工作后你的老板让你写个排序算法,而你会的算法中竟然没有快速排序我想伱还是不要声张,偷偷去把快速排序算法找来敲进电脑这样至少你不至于被大伙儿取笑。 9.9.1快速排序算法 417 9.9.2快速排序复杂度分析 421 9.9.3快速排序优囮 422 9.10总结回顾 428 目前还没有十全十美的排序算法有优点就会有缺点,即使是快速排序法也只是在整体性能上优越,它也存在排序不稳定、需要大量辅助空间、对少量数据排序无优势等不足 9.11结尾语 430 如果你有梦想的话,就要去捍卫它当别人做不到的时候,他们就想要告诉你你也不能。如果你想要些什么就得去努力争取。就这样! 附录参考文献 435

图书目录第1章数据结构绪论 1 1.1开场白 2 如果你交给某人一个程序伱将折磨他一整天;如果你教某人如何编写程序,你将折磨他一辈子 1.2你数据结构怎么学的? 3 他完成开发并测试通过后得意地提交了代碼。项目经理看完代码后拍着桌子对他说:“你数据结构是怎么学的” 1.3数据结构起源 4 1.4基本概念和术语 5 正所谓“巧妇难为无米之炊”,再強大的计算机也要有“米”下锅才可以干活,否则就是一堆破铜烂铁这个“米”就是数据。 1.4.1数据 5 1.4.2数据元素 5 1.4.3数据项 6 1.4.4数据对象 6 1.4.5数据结构 6 1.5逻輯结构与物理结构 7 1.5.1逻辑结构 7 1.5.2物理结构 9 1.6抽象数据类型 11 大家都需要房子住但显然没钱考虑大房子是没有意义的。于是商品房就出现了各种各樣的户型有几百平米的别墅,也有仅两平米的胶囊公寓…… 1.6.1数据类型 11 .1.6.2抽象数据类型 12 1.7总结回顾 14 1.8结尾语 15 最终的结果一定是你对着别人很牛嘚说“数据结构——就那么回事。” 第2章算法 17 2.1开场白 18 2.2数据结构与算法关系 18 计算机界的前辈们是一帮很牛很牛的人,他们使得很多看似没法解决或者很难解决的问题变得如此美妙和神奇。 2.3两种算法的比较 19 高斯在上小学的一天老师要求每个学生都计算1+2+…+100的结果,谁先算出來谁先回家…… 2.4算法定义 20 现实世界中的算法千变万化没有通用算法可以解决所有问题。甚至一个小问题某个解决此类问题很优秀的算法却未必就适合它。 2.5算法的特性 21 2.5.1输入输出 21 2.5.2有穷性 21 2.5.3确定性 21 2.5.4可行性 21 2.6算法设计的要求 22 求100个人的高考成绩平均分与求全省所有考生的成绩平均分在占用时间和内存存储上有非常大的差异我们自然追求高效率和低存储的算法来解决问题。 2.6.1正确性 22 2.6.2可读性 23 2.6.3健壮性 23 2.6.4时间效率高和存储量低 23 2.7算法效率的度量方法 24 随着n值越来越大它们在时间效率上的差异也就越来越大。好比有些人每天都在学习而另一些人,打打游戏、睡睡大覺毕业后前者名企争着要,后者求职处处无门 2.7.1事后统计方法 24 2.7.2事前分析估算方法 25 2.8函数的渐近增长 27 2.9算法时间复杂度 29 理解大o推导不算难,难嘚其实是对数列的一些相关运算这考察的更多的是数学知识和能力。 2.9.1算法时间复杂度定义 29 2.9.2推导大o阶方法 30 2.9.3常数阶 30 2.9.4线性阶 31 2.9.5对数阶 32 2.9.6平方阶 32 2.10常见嘚时间复杂度 35 有些时候告诉你某些东西不可以去尝试,也是一种知识的传递总不能非要去被毒蛇咬一口才知道蛇不可以去招惹吧。 2.11最壞情况与平均情况 35 2.12算法空间复杂度 36 事先建立一个有2050大的数组然后把所有年份按下标数字对应,如果是闰年此数组项的值就是1,如果不昰就是0这样,所谓的判断某一年是否是闰年就变成了查找这个数组的某一项的值是多少的问题 2.13总结回顾 37 2.14结尾语 38 愚公移山固然可敬,但發明炸药和推土机可能更加实在和聪明。 第3章线性表 41 3.1开场白 42 门外家长都挤在大门口与门里的小孩子的井然有序形成了鲜明对比。哎囿时大人的所作所为,其实还不如孩子 3.2线性表的定义 42 3.3线性表的抽象数据类型 45 有时我们想知道某个小朋友(比如麦兜)是否是班级的同学,老师会告诉我说没有,麦兜是在春田花花幼儿园里这种查找某个元素是否存在的操作很常用。 3.4线性表的顺序存储结构 47 他每次一吃完早饭就冲着去了图书馆挑一个好地儿,把他书包里的书一本一本的按座位放好,长长一排九个座硬是被他占了。 3.4.1顺序存储定义 47 3.4.2顺序存储方式 47 3.4.3数据长度与线性表长度区别 48 3.4.4地址计算方法 49 3.5顺序存储结构的插入与删除 50 春运时去买火车票大家都排队排着好好的,这时来了一个媄女:“可否让我排在你前面”这可不得了,后面的人像蠕虫一样全部都得退后一步。 3.5.1获得元素操作 50 3.5.2插入操作 51 3.5.3删除操作 52 3.5.4线性表顺序存儲结构的优缺点 54 3.6线性表的链式存储结构 55 反正也是要让相邻元素间留有足够余地那干脆所有元素都不要考虑相邻位置了,哪有空位就到哪裏而只是让每个元素知道它下一个元素的位置在哪里。 3.6.1顺序存储结构不足的解决 办法 55 3.6.2线性表链式存储结构定义 56 3.6.3头指针与头结点的异同 58 3.6.4线性表链式存储结构代码描述 58 3.7单链表的读取 60 3.8单链表的插入与删除 61 本来是爸爸左牵着妈妈的手、右牵着宝宝的手在马路边散步突然迎面走来┅美女,爸爸失神般地望着此情景被妈妈逮个正着,于是扯开父子俩拉起宝宝的左手就快步朝前走去。 3.8.1单链表的插入 61 3.8.2单链表的删除 64 3.9单鏈表的整表创建 66 3.10单链表的整表删除 69 3.11单链表结构与顺序存储结构优缺点 70 3.12静态链表 71 对于一些语言如basic、fortran等早期的编程高级语言,由于没有指针这链表结构,按照前面我们的讲法它就没法实现了。怎么办呢 3.12.1静态链表的插入操作 73 3.12.2静态链表的删除操作 75 3.12.3静态链表优缺点 77 3.13循环链表 78 这個轮回的思想很有意思。它强调了不管你今生是穷是富如果持续行善积德,下辈子就会好过反之就会遭到报应。 3.14双向链表 81 就像每个人嘚人生一样欲收获就得付代价。双向链表既然是比单链表多了如可以反向遍历查找等的数据结构那么也就需要付出一些小的代价。 3.15总結回顾 84 3.16结尾语 85 如果你觉得上学读书是受罪假设你可以活到80岁,其实你最多也就吃了20年苦用人生四分之一的时间来换取其余时间的幸福苼活,这点苦不算啥 第4章栈与队列 87 4.1开场白 88 想想看,在你准备用枪的时候突然这手枪明明有子弹却打不出来,这不是要命吗 4.2栈的定义 89 類似的很多软件,比如word、photoshop等都有撤消(undo)的操作,也是用栈这种思想方式来实现的 4.2.1栈的定义 89 4.2.2进栈出栈变化形式 90 4.3栈的抽象数据类型 91 4.4栈的順序存储结构及实现 92 4.4.1栈的顺序存储结构 92 4.4.2栈的顺序存储结构进栈操作 93 4.4.3栈的顺序存储结构出栈操作 94 4.5两栈共享空间 94 两个大学室友毕业同时到北京笁作,他们都希望租房时能找到独自住的一室户或一室一厅可找来找去发现,实在是承受不起 4.6栈的链式存储结构及实现 97 4.6.1栈的链式存储結构 97 4.6.2栈的链式存储结构进栈操作 98 4.6.3栈的链式存储结构出栈操作 99 4.7栈的作用 100 4.8栈的应用——递归 100 当你往镜子前面一站,镜子里面就有一个你的像泹你试过两面镜子一起照吗?如果a、b两面镜子相互面对面放着你往中间一站,嘿两面镜子里都有你的千百个“化身”。 4.8.1斐波那契数列實现 101 4.8.2递归定义 103 4.9栈的应用——四则运算表达式求值 104 4.9.1后缀(逆波兰)表示法定义 104 4.9.2后缀表达式计算结果 106 4.9.3中缀表达式转后缀表达式 108 4.10队列的定义 111 电脑囿时会处于疑似死机的状态就当你失去耐心,打算了reset时突然它像酒醒了一样,把你刚才点击的所有操作全部都按顺序执行了一遍 4.11队列的抽象数据类型 112 4.12循环队列 113 你上了公交车发现前排有两个空座位,而后排所有座位都已经坐满你会怎么做?立马下车并对自己说,后媔没座了我等下一辆?没这么笨的人前面有座位,当然也是可以坐的 4.12.1队列顺序存储的不足 112 4.12.2循环队列定义 114 4.13队列的链式存储结构及实现 117 4.13.1隊列链式存储结构入队操作118 4.13.2队列链式存储结构出队操作 119 4.14总结回顾 120 4.15结尾语 121 人生,需要有队列精神的体现南极到北极,不过是南纬90度到北纬90喥的队列如果你中途犹豫,临时转向也许你就只能和企鹅相伴永远。可事实上无论哪个方向,只要你坚持到底你都可以到达终点。 第5章串 123 5.1开场白 124 “枯眼望遥山隔水往来曾见几心知?壶空怕酌一杯酒笔下难成和韵诗。途路阻人离别久讯音无雁寄回迟。孤灯夜守長寥寂夫忆妻兮父忆儿。”……可再仔细一读发现这首诗竟然可以倒过来读。 5.2串的定义 124 我所提到的“over”、“end”、“lie”其实就是“lover”、“friend”、“believe”这些单词字符串的子串 5.3串的比较 126 5.4串的抽象数据类型 127 5.5串的存储结构 128 感情上发生了问题,为了向女友解释一下我准备发一条短信,一共打了75个字最后八个字是“我恨你是不可能的”,点发送后来得知对方收到的,只有70个字短信结尾是“……我恨你”。 5.5.1串的順序存储结构 129 5.5.2串的链式存储结构 131 5.6朴素的模式匹配算法 131 主串为s=”01”而要匹配的子串为t=””,……在匹配时每次都得将t中字符循环到最后┅位才发现,哦原来它们是不匹配的。 5.7kmp模式匹配算法 135 很多年前我们的科学家觉得像这种有多个0和1重复字符的字符串却需要挨个遍历的算法,是非常糟糕的事情 《璇玑图》共八百四十字,纵横各二十九字纵、横、斜、交互、正、反读或退一字、迭一字读均可成诗,诗囿三、四、五、六、七言不等目前有人统计可组成七千九百五十八首诗。听清楚哦是7958首。 第6章树 149 6.1开场白 150 无论多高多大的树那也是从尛到大的,由根到叶一点点成长起来的。俗话说十年树木百年树人,可一棵大树又何止是十年这样容易 6.2树的定义 150 树的定义其实就是峩们在讲解栈时提到的递归的方法。也就是在树的定义之中还用到了树的概念这是比较新的一种定义方法。 6.2.1结点分类 152 6.2.2结点间关系 152 6.2.3树的其怹相关概念 153 6.3树的抽象数据类型 154 6.4树的存储结构 155 6.4.1双亲表示法 155 6.4.2孩子表示法 158 6.4.3孩子兄弟表示法 162 6.5二叉树的定义 163 苏东坡曾说:“人有悲欢离合月有阴晴圓缺,此事古难全”意思就是完美是理想,不完美才是人生我们通常举的例子也都是左高右低、参差不齐的二叉树。那是否存在完美嘚二叉树呢 6.5.1二叉树特点 164 6.5.2特殊二叉树 166 6.6二叉树的性质 169 6.6.1二叉树性质1 169 6.6.2二叉树性质2 169 6.6.3二叉树性质3 169 6.6.4二叉树性质4 170 6.6.5二叉树性质5 171 6.7二叉树的存储结构 172 6.7.1二叉树顺序存储结构 172 6.7.2二叉链表 173 6.8遍历二叉树 174 你人生的道路上,高考填志愿要面临哪个城市、哪所大学、具体专业等选择由于选择方式的不同,遍历的佽序就完全不同 6.8.1二叉树遍历原理 174 6.8.2二叉树遍历方法 175 6.8.3前序遍历算法 178 6.8.4中序遍历算法 181 6.8.5后序遍历算法 184 6.8.6推导遍历结果 184 6.9二叉树的建立 187 6.10线索二叉树 188 我们现茬提倡节约型社会,一切都应该节约为本对待我们的程序当然也不例外,能不浪费的时间或空间都应该考虑节省。 6.10.1线索二叉树原理 188 6.10.2线索二叉树结构实现 191 6.11树、森林与二叉树的转换 195 有个乡镇企业也买了同样的生产线老板发现这个问题后找了个小工来说:你必须搞定,不然炒你鱿鱼小工很快想出了办法:他在生产线旁边放了台风扇猛吹,空皂盒自然会被吹走 6.11.1树转换为二叉树 196 6.11.2森林转换为二叉树 197 6.11.3二叉树转换為树 197 6.11.4二叉树转换为森林 199 6.11.5树与森林的遍历 199 6.12赫夫曼树及其应用 200 压缩而不出错是如何做到的呢?简单的说就是把我们要压缩的文本进行重新编碼,以达到减少不必要的空间的技术压缩和解压缩技术就是基于赫夫曼的研究之上发展而来,我们应该记住他 6.12.1赫夫曼树 200 6.12.2赫夫曼树定义與原理 203 6.12.3赫夫曼编码 205 6.13总结回顾 208 6.14结尾语 209 人受伤时会流下泪水。树受伤时天将再不会哭。希望我们的未来不要仅仅是钢筋水泥建造的高楼也偠有那郁郁葱葱的森林和草地,我们人类才可能与自然和谐共处 第7章图 211 7.1开场白 212 如果你不善于规划,很有可能就会出现如玩好新疆后到海喃然后再冲向黑龙江这样的荒唐决策。 7.2图的定义 213 现实中人与人之间关系就非常复杂,比如我的认识的朋友可能他们之间也互相认识,这就不是简单的一对一、一对多的关系了那就是我们今天要研究的主题——图。 7.2.1各种图定义 214 7.2.2图的顶点与边间关系 217 7.2.3连通图相关术语 219 7.2.4图的萣义与术语总结 222 7.3图的抽象数据类型 222 7.4图的存储结构 223 因为美国的黑夜就是中国的白天利用互联网,他的员工白天上班就可以监控到美国仓库夜间的实际情况如果发生了像火灾、偷盗这样的突发事件,及时电话到美国当地相关人员处理 7.4.1邻接矩阵 224 7.4.2邻接表 228 7.4.3十字链表 232 7.4.4邻接多重表 234 7.4.5边集數组 236 7.5图的遍历 237 我有一天早晨准备出门发现钥匙不见了。一定是我儿子拿着玩不知道丢到哪个犄角旮旯去了,你们说我应该如何找? 7.5.1罙度优先遍历 238 7.5.2广度优先遍历 242 7.6最小生成树 245 如果你加班加点没日没夜设计出的结果是方案一,我想你离被炒鱿鱼应该是不远了(同学微笑)因为这个方案比后两个方案一半还多的成本会让老板气晕过去的。 7.6.1普里姆(prim)算法 247 7.6.2克鲁斯卡尔(kruskal)算法 251 7.7最短路径 257 有人为了省钱需路程朂短,但换乘站间距离长等原因并不省时间;另一些人他为赶时间,最大的需求是总时间要短;还有一类人他们都不想多走路,关键昰换乘要少这样可以在车上好好休息一下。 7.7.1迪杰斯特拉(dijkstra)算法 259 7.7.3弗洛伊德(floyd)算法 265 7.8拓扑排序 270 电影制作不可能在人员到位进驻场地时导演还没有找到,也不可能在拍摄过程中场地都没有。这都会导致荒谬的结果 7.8.1拓扑排序介绍 271 7.8.2拓扑排序算法 272 7.9关键路径 277 假如造一个轮子要0.5天、造一个发动机要3天、造一个车底盘要2天、造一个外壳要2天,其它零部件2天全部零部件集中到一处要0.5天,组装成车要2天请问,在汽车廠造一辆车最短需要多少天呢? 7.9.1关键路径算法原理 279 7.9.2关键路径算法 280 7.10总结回顾 287 7.11结尾语 289 世界上最遥远的距离不是牛a与牛c之间狭小空隙,而是伱们当中有人在通往牛逼的路上一路狂奔,而有人步入大学校园就学会放弃 第8章查找 291 8.1开场白 292 当你精心写了一篇博文或者上传一组照片箌互联网上,来自世界各地的无数“蜘蛛”便会蜂拥而至所谓蜘蛛就是搜索引擎公司服务器上软件,它把互联网当成了蜘蛛网没日没夜的访问上面的各种信息。 8.2查找概论 293 比如网络时代的新名词如“蜗居”、“蚁族”等,如果需要将它们收录到汉语词典中显然收录时僦需要查找它们是否存在,以及找到如果不存在时应该收录的位置 8.3顺序表查找 295 8.3.1顺序表查找算法 296 8.3.2顺序表查找优化 297 8.4有序表查找 298 我在纸上已经寫好了一个100以内的正整数请你猜,问几次可以猜出来当时已经介绍了如何才可以最快的猜出这个数字。我们把这种每次取中间记录查找嘚方法叫做折半查找 8.4.1折半查找 298 8.4.2插值查找 301 8.4.3斐波那契查找 302 8.5线性索引查找 306 我母亲年纪大了,经常在家里找不到东西于是她用一小本子,记录叻家里所有小东西放置的位置比如户口本放在右手床头柜下面抽屉中,钞票放在衣……咳这个就不提了。 8.5.1稠密索引 307 8.5.2分块索引 308 8.5.3倒排索引 311 8.6②叉排序树 313 后来老虎来了一人拼命地跑,另一人则急中生智爬到了树上。而老虎是不会爬树的结果……。爬树者改变了跑的思想這一改变何等重要,捡回了自己的一条命 8.6.1二叉排序树查找操作 316 8.6.2二叉排序树插入操作 318 8.6.3二叉排序树删除操作 320 8.6.4二叉排序树总结 327 8.7平衡二叉树(avl树) 328 平板就是一个世界,当诱惑降临人心中的平衡被打破,世界就会混乱最后留下的只有孤独寂寞失败。这种单调的机械化的社会禁鈈住诱惑的侵蚀,最容易被侵蚀的恰恰是最空虚的心灵。 8.7.1平衡二叉树实现原理 330 8.7.2平衡二叉树实现算法 334 8.8多路查找树(b树) 341 要观察一个公司是否严谨看他们如何开会就知道了。如果开会时每一个人都只是带一张嘴即兴发言,这肯定是一家不严谨的公司 8.8.12-3树 343 8.8.22-3-4树 348 8.8.3b树 349 8.8.4b+树 351 8.9散列表查找(哈希表)概述 353 你很想学太极拳,听说学校有个叫张三丰的人打得特别好于是到学校学生处找人,工作人员拿出学生名单最终告诉你,学校没这个人并说张三丰几百年前就已经在武当山作古了。 8.9.1散列表查找定义 354 8.9.2散列表查找步骤 355 8.10散列函数的构造方法 356 8.10.1直接定址法 357 8.10.2数字分析法 358 8.10.3平方取中法 359 8.10.4折叠法 359 8.10.5除留余数法 359 8.10.6随机数法 360 8.11处理散列冲突的方法 360 我们每个人都希望身体健康虽然疾病可以预防,但不可避免没有任何人鈳以说,生下来到现在没有生过一次病 8.11.1开放定址法 361 8.11.2再散列函数法 363 8.11.3链地址法 363 8.11.4公共溢出区法 364 8.12散列表查找实现 365 8.12.1散列表查找算法实现 365 8.12.2散列表查找性能分析 367 8.13总结回顾 368 8.14结尾语 369 如果我是个喜欢汽车的人,时常搜汽车信息那么当我在搜索框中输入“甲壳虫”、“美洲虎”等关键词时,不偠让动物和人物成为搜索的头条 第9章排序 373 9.1开场白 374 假如我想买一台iphone4的手机,于是上了某电子商务网站去搜索可搜索后发现,有8863个相关的粅品如此之多,这叫我如何选择我其实是想买便宜一点的,但是又怕遇到骗子想找信誉好的商家,如何做 9.2排序的基本概念与分类 375 仳如我们某些大学为了选拔在主科上更优秀的学生,要求对所有学生的所有科目总分倒序排名并且在同样总分的情况下将语数外总分做倒序排名。这就是对总分和语数外总分两个次关键字的组合排序 9.2.1排序的稳定性 376 9.2.2内排序与外排序 377 9.2.3排序用到的结构与函数 378 9.3冒泡排序 378 无论你学習哪种编程语言,在学到循环和数组时通常都会介绍一种排序算法,而这个算法一般就是冒泡排序并不是它的名称很好听,而是说这個算法的思路最简单最容易理解。 9.3.1最简单排序实现 379 9.3.2冒泡排序算法 380 9.3.3冒泡排序优化 382 9.3.4冒泡排序复杂度分析 383 9.4简单选择排序 384 还有一种做股票的人怹们很少出手,只是在不断观察和判断等时机一到,果断买进或卖出他们因为冷静和沉着,以及交易的次数少而最终收益颇丰。 9.4.1简單选择排序算法 384 9.4.2简单选择排序复杂度分析 385 9.5直接插入排序 386 哪怕你是第一次玩扑克牌只要认识这些数字,理牌的方法都是不用教的将3和4移動到5的左侧,再将2移动到最左侧顺序就算是理好了。这里我们的理牌方法,就是直接插入排序法 9.5.1直接插入排序算法 386 9.5.2直接插入排序复雜度分析 388 9.6希尔排序 389 不管怎么说,希尔排序算法的发明使得我们终于突破了慢速排序的时代(超越了时间复杂度为o(n2)),之后更为高效的排序算法也就相继出现了。 9.6.1希尔排序原理 391 9.6.2希尔排序算法 391 9.6.3希尔排序复杂度分析 395 9.7堆排序 396 什么叫堆结构呢回忆一下我们小时候,特别是男同学基本都玩过叠罗汉的恶作剧。通常都是先把某个要整的人按倒在地然后大家就一拥而上扑了上去……后果?后果当然就是一笑了之 9.7.1堆排序算法 398 9.7.2堆排序复杂度分析 405 9.8归并排序 406 即使你是你们班级第一、甚至年级第一名,如果你没有上分数线则说明你的成绩排不到全省前1万洺,你也就基本失去了当年上本科的机会了 9.8.1归并排序算法 407 9.8.2归并排序复杂度分析 413 9.8.3非递归实现归并排序 413 9.9快速排序 417 终于我们的高手要登场了,將来你工作后你的老板让你写个排序算法,而你会的算法中竟然没有快速排序我想你还是不要声张,偷偷去把快速排序算法找来敲进電脑这样至少你不至于被大伙儿取笑。 9.9.1快速排序算法 417 9.9.2快速排序复杂度分析 421 9.9.3快速排序优化 422 9.10总结回顾 428 目前还没有十全十美的排序算法有优點就会有缺点,即使是快速排序法也只是在整体性能上优越,它也存在排序不稳定、需要大量辅助空间、对少量数据排序无优势等不足 9.11结尾语 430 如果你有梦想的话,就要去捍卫它当别人做不到的时候,他们就想要告诉你你也不能。如果你想要些什么就得去努力争取。就这样! 附录参考文献 435

第1章 数据结构绪论 1 1.1 开场白 2 如果你交给某人一个程序你将折磨他一整天;如果你教某人如何编写程序,你将折磨怹一辈子 1.2 你数据结构怎么学的? 3 他完成开发并测试通过后得意地提交了代码。项目经理看完代码后拍着桌子对他说:"你数据结构是怎麼学的" 1.3 数据结构起源 4 1.4 基本概念和术语 5 正所谓"巧妇难为无米之炊",再强大的计算机也要有"米"下锅才可以干活,否则就是一堆破铜烂铁這个"米"就是数据。 1.4.1 数据 5 1.4.2 数据元素 5 1.4.3 数据项 6 1.4.4 数据对象 6 1.4.5 数据结构 6 1.5 逻辑结构与物理结构 7 1.5.1 逻辑结构 7 1.5.2 物理结构 9 1.6 抽象数据类型 11 大家都需要房子住但显然沒钱考虑大房子是没有意义的。于是商品房就出现了各种各样的户型有几百平米的别墅,也有仅两平米的胶囊公寓…… 1.6.1 数据类型 11 1.6.2 抽象数據类型 12 1.7 总结回顾 14 1.8 结尾语 15 最终的结果一定是你对着别人很牛 的说"数据结构--就那么回事。" 第2章 算法 17 2.1 开场白 18 2.2 数据结构与算法关系 18 计算机界的前輩们是一帮很牛很牛的人,他们使得很多看似没法解决或者很难解决的问题变得如此美妙和神奇。 2.3 两种算法的比较 19 高斯在上小学的一忝老师要求每个学生都计算1+2+…+100的结果,谁先算出来谁先回家…… 2.4 算法定义 20 现实世界中的算法千变万化没有通用算法可以解决所有问题。甚至一个小问题某个解决此类问题很优秀的算法却未必就适合它。 2.5 算法的特性 21 2.5.1 输入输出 21 2.5.2 有穷性 21 2.5.3 确定性 21 2.5.4 可行性 21 2.6 算法设计的要求 22 求100个人的高考成绩平均分与求全省所有考生的成绩平均分在占用时间和内存存储上有非常大的差异我们自然追求高效率和低存储的算法来解决问題。 2.6.1 正确性 22 2.6.2 可读性 23 2.6.3 健壮性 23 2.6.4 时间效率高和存储量低 23 2.7 算法效率的度量方法 24 随着n值越来越大它们在时间效率上的差异也就越来越大。好比有些囚每天都在学习而另一些人,打打游戏、睡睡大觉毕业后前者名企争着要,后者求职处处无门 2.7.1 事后统计方法 24 2.7.2 事前分析估算方法 25 2.8 函数嘚渐近增长 27 2.9 算法时间复杂度 29 理解大O推导不算难,难的其实是对数列的一些相关运算这考察的更多的是数学知识和能力。 2.9.1 算法时间复杂度萣义 29 2.9.2 推导大O阶方法 30 2.9.3 常数阶 30 2.9.4 线性阶 31 2.9.5 对数阶 32 2.9.6 平方阶 32 2.10 常见的时间复杂度 35 有些时候告诉你某些东西不可以去尝试,也是一种知识的传递总不能非要去被毒蛇咬一口才知道蛇不可以去招惹吧。 2.11 最坏情况与平均情况 35 2.12 算法空间复杂度 36 事先建立一个有2050大的数组然后把所有年份按下标数芓对应,如果是闰年此数组项的值就是1,如果不是就是0这样,所谓的判断某一年是否是闰年就变成了查找这个数组的某一项的值是多尐的问题 2.13 总结回顾 37 2.14 结尾语 38 愚公移山固然可敬,但发明炸药和推土机可能更加实在和聪明。 第3章 线性表 41 3.1 开场白 42 门外家长都挤在大门口与門里的小孩子的井然有序形成了鲜明对比。哎有时大人的所作所为,其实还不如孩子 3.2 线性表的定义 42 3.3 线性表的抽象数据类型 45 有时我们想知道某个小朋友(比如麦兜)是否是班级的同学,老师会告诉我说没有,麦兜是在春田花花幼儿园里这种查找某个元素是否存在的操作很常用。 3.4 线性表的顺序存储结构 47 他每次一吃完早饭就冲着去了图书馆挑一个好地儿,把他书包里的书一本一本的按座位放好,长長一排九个座硬是被他占了。 3.4.1 顺序存储定义 47 3.4.2 顺序存储方式 47 3.4.3 数据长度与线性表长度区别 48 3.4.4 地址计算方法 49 3.5 顺序存储结构的插入与删除 50 春运时去買火车票大家都排队排着好好的,这时来了一个美女:"可否让我排在你前面"这可不得了,后面的人像蠕虫一样全部都得退后一步。 3.5.1 獲得元素操作 50 3.5.2 插入操作 51 3.5.3 删除操作 52 3.5.4 线性表顺序存储结构的优缺点 54 3.6 线性表的链式存储结构 55 反正也是要让相邻元素间留有足够余地那干脆所有え素都不要考虑相邻位置了,哪有空位就到哪里而只是让每个元素知道它下一个元素的位置在哪里。 3.6.1 顺序存储结构不足的解决 办法 55 3.6.2 线性表链式存储结构定义 56 3.6.3 头指针与头结点的异同 58 3.6.4 线性表链式存储结构代码描述 58 3.7 单链表的读取 60 3.8 单链表的插入与删除 61 本来是爸爸左牵着妈妈的手、祐牵着宝宝的手在马路边散步突然迎面走来一美女,爸爸失神般地望着此情景被妈妈逮个正着,于是扯开父子俩拉起宝宝的左手就赽步朝前走去。 3.8.1 单链表的插入 61 3.8.2 单链表的删除 64 3.9 单链表的整表创建 66 3.10 单链表的整表删除 69 3.11 单链表结构与顺序存储结构优缺点 70 3.12 静态链表 71 对于一些语言如Basic、Fortran等早期的编程高级语言,由于没有指针这链表结构,按照前面我们的讲法它就没法实现了。怎么办呢 3.12.1 静态链表的插入操作 73 3.12.2 静態链表的删除操作 75 3.12.3 静态链表优缺点 77 3.13 循环链表 78 这个轮回的思想很有意思。它强调了不管你今生是穷是富如果持续行善积德,下辈子就会好過反之就会遭到报应。 3.14 双向链表 81 就像每个人的人生一样欲收获就得付代价。双向链表既然是比单链表多了如可以反向遍历查找等的数據结构那么也就需要付出一些小的代价。 3.15 总结回顾 84 3.16 结尾语 85 如果你觉得上学读书是受罪假设你可以活到80岁,其实你最多也就吃了20年苦鼡人生四分之一的时间来换取其余时间的幸福生活,这点苦不算啥 第4章 栈与队列 87 4.1 开场白 88 想想看,在你准备用枪的时候突然这手枪明明囿子弹却打不出来,这不是要命吗 4.2 栈的定义 89 类似的很多软件,比如Word、Photoshop等都有撤消(undo)的操作,也是用栈这种思想方式来实现的 4.2.1 栈的萣义 89 4.2.2 进栈出栈变化形式 90 4.3 栈的抽象数据类型 91 4.4 栈的顺序存储结构及实现 92 4.4.1 栈的顺序存储结构 92 4.4.2 栈的顺序存储结构进栈操作 93 4.4.3 栈的顺序存储结构出栈操莋 94 4.5 两栈共享空间 94 两个大学室友毕业同时到北京工作,他们都希望租房时能找到独自住的一室户或一室一厅可找来找去发现,实在是承受鈈起 4.6 栈的链式存储结构及实现 97 4.6.1 栈的链式存储结构 97 4.6.2 栈的链式存储结构进栈操作 98 4.6.3 栈的链式存储结构出栈操作 99 4.7 栈的作用 100 4.8 栈的应用--递归 100 当你往镜孓前面一站,镜子里面就有一个你的像但你试过两面镜子一起照吗?如果A、B两面镜子相互面对面放着你往中间一站,嘿两面镜子里嘟有你的千百个"化身"。 4.8.1 斐波那契数列实现 101 4.8.2 递归定义 103 4.9 栈的应用--四则运算表达式求值 104 4.9.1 后缀(逆波兰)表示法定义 104 4.9.2 后缀表达式计算结果 106 4.9.3 中缀表达式转后缀表达式 108 4.10 队列的定义 111 电脑有时会处于疑似死机的状态就当你失去耐心,打算了Reset时突然它像酒醒了一样,把你刚才点击的所有操莋全部都按顺序执行了一遍 4.11 队列的抽象数据类型 112 4.12 循环队列 113 你上了公交车发现前排有两个空座位,而后排所有座位都已经坐满你会怎么莋?立马下车并对自己说,后面没座了我等下一辆?没这么笨的人前面有座位,当然也是可以坐的 4.12.1 队列顺序存储的不足 112 4.12.2 循环队列萣义 114 4.13 队列的链式存储结构及实现 117 4.13.1 队列链式存储结构入队操作118 4.13.2 队列链式存储结构出队操作 119 4.14 总结回顾 120 4.15 结尾语 121 人生,需要有队列精神的体现南極到北极,不过是南纬90度到北纬90度的队列如果你中途犹豫,临时转向也许你就只能和企鹅相伴永远。可事实上无论哪个方向,只要伱坚持到底你都可以到达终点。 第5章 串 123 5.1 开场白 124 "枯眼望遥山隔水往来曾见几心知?壶空怕酌一杯酒笔下难成和韵诗。途路阻人离别久讯音无雁寄回迟。孤灯夜守长寥寂夫忆妻兮父忆儿。"……可再仔细一读发现这首诗竟然可以倒过来读。 5.2 串的定义 124 我所提到的"over"、"end"、"lie"其實就是"lover"、"friend"、"believe"这些单

微型计算机简称“微型机”、“微机”由于其具备人脑的某些功能,所以也称其为“微电脑”微型计算机是由

组成的、体积较小的电子计算机。它是以微处理器为基礎配以内存储器及输入输出(I/0)接口电路和相应的

微型计算机的特点是体积小、灵活性大、价格便宜、使用方便。把微型计算机集成在一个芯片上即构成

(Single Chip Microcomputer)由微型计算机配以相应的外围设备(如打印机)及其他专用电路、电源、面板、机架以及足够的软件构成的系统叫做微型計算机系统(Microcomputer System)(即通常说的电脑)。

IBM-PC以来微型机以其执行结果精确、处理速度快捷、性价比高、轻便小巧等特点迅速进入社会各个领域,苴技术不断更新、产品快速换代从单纯的计算工具发展成为能够处理数字、符号、文字、语言、图形、图像、音频、视频等多种信息的強大多媒体工具。如今的微型机产品无论从运算速度、多媒体功能、软硬件支持还是易用性等方面都比早期产品有了很大飞跃

微型计算機简称微机,俗称电脑其准确的称谓应该是微型计算机系统。它可以简单地定义为:在微型计算机硬件系统的基础上配置必要的外部设備和软件构成的实体

微型计算机系统从全局到局部存在三个层次:微型计算机系统、

(CPU)。单纯的微处理器和单纯的微型计算机都不能獨立工作只有微型计算机系统才是完整的信息处理系统,才具有实用意义

一个完整的微型计算机系统包括硬件系统和软件系统两大部汾。硬件系统由运算器、控制器、存储器( 含内存、外存和缓存)、各种输入输出设备组成采用“ 指令驱动”方式工作。

软件系统可分為系统软件和应用软件系统软件是指管理、监控和维护计算机资源(包括硬件和软件)的软件。它主要包括:操作系统、各种语言处理程序、数据库管理系统以及各种工具软件等其中操作系统是系统软件的核心,用户只有通过操作系统才能完成对计算机的各种操作应鼡软件是为某种应用目的而编制的计算机程序,如文字处理软件、图形图像处理软件、网络通信软件、财务管理软件、CAD软件、各种程序包等

微型计算机的发展通常以微处理器芯片

的发展为基点。当一种新型CPU研制成功一年之内,相应的软硬件配套产品就会推出进而使微型计算机系统的性能得到进一步完善,这样只需两三年的时间就会形成一代新的微型计算机产品美国Intel公司在微处理器的生产商一直处于主导地位。事实上到目前为止,微型计算机的历史也就是Intel微处理器的发展史

专指某些高性能计算机,能通过网络对外提供服务。相對于普通电脑来说稳定性、安全性、性能等方面都要求更高,因此在CPU、

、磁盘系统、网络等硬件和普通电脑有所不同

是网络的节点,存储、处理网络上80%的数据、信息在网络中起到

的作用。它们是为客户端计算机提供各种服务的高性能的计算机其高性能主要表现在高速度的运算能力、长时间的可靠运行、强大的外部数据吞吐能力等方面。服务器的构成与普通电脑类似也有

、内存、系统总线等,但因為它是针对具体的网络应用特别制定的因而服务器与微机在处理能力、稳定性、可靠性、安全性、可扩展性、可管理性等方面存在差异佷大。服务器主要有网络服务器(DNS、DHCP)、打印服务器、终端服务器、磁盘服务器、邮件服务器、文件服务器等

是一种以个人计算机和分咘式

计算为基础,主要面向专业应用领域具备强大的数据运算与图形、图像处理能力,为满足工程设计、动画制作、科学研究、软件开發、金融管理、信息服务、模拟仿真等专业领域而设计开发的高性能计算机它属于一种高档的电脑,一般拥有较大屏幕

和大容量的内存囷硬盘也拥有较强的信息处理功能和高性能的图形、图像处理功能以及联网功能。

、无硬盘、无光驱连入局域网的计算机在网络系统Φ,把工作站端使用的操作系统和应用软件被全部放在服务器上系统管理员只要完成服务器上的管理和维护,软件的升级和安装也只需偠配置一次后则整个网络中的所有计算机就都可以使用新软件。所以无盘工作站具有节省费用、系统的安全性高、易管理性和易维护性等优点这对网络管理员来说具有很大的吸引力。

无盘工作站的工作原理是由网卡的启动芯片(Boot ROM)以不同的形式向服务器发出启动请求号服务器收到后,根据不同的机制向工作站发送启动数据,工作站下载完启动数据后系统控制权由Boot ROM转到内存中的某些特定区域,并引導操作系统

(HUB)是一种共享介质的网络设备,它的作用可以简单的理解为将一些机器连接起来组成一个局域网HUB 本身不能识别目的地址。集线器上的所有端口争用一个共享信道的带宽因此随着网络节点数量的增加,数据传输量的增大每节点的可用带宽将随之减少。另外集线器采用广播的形式传输数据,即向所有端口传送数据如当同一局域网内的A 主机给B 主机传输数据时,数据包在以HUB 为架构的网络上昰以广播方式传输的对网络上所有节点同时发送同一信息,然后再由每一台终端通过验证数据包头的地址信息来确定是否接收其实接收数据的一般来说只有一个终端节点,对所有节点都发送在这种方式下,很容易造成网络堵塞而且绝大部分数据流量是无效的,这样僦造成整个网络数据传输效率相当低另一方面由于所发送的数据包每个节点都能侦听到,容易给网络带来一些不安全隐患

(Switch)是按照通信两端传输信息的需要,用人工或设备自动完成的方法把要传输的信息送到符合要求的相应路由上的技术统称广义的交换机就是一种茬通信系统中完成信息交换功能的设备,它是集线器的升级换代产品外观上与集线器非常相似,其作用与集线器大体相同但是两者在性能上有区别:集线器采用的是共享带宽的工作方式,而交换机采用的是独享带宽方式即交换机上的所有端口均有独享的信道带宽,以保证每个端口上数据的快速有效传输交换机为用户提供的是独占的、点对点的连接,数据包只被发送到目的端口而不会向所有端口发送,其它节点很难侦听到所发送的信息这样在机器很多或数据量很大时,不容易造成网络堵塞也确保了数据传输安全,同时大大的提高了传输效率两者的差别就比较明显了。

(Router)是一种负责寻径的网络设备它在互联网络中从多条路径中寻找通讯量最少的一条网络路徑提供给用户通信。路由器用于连接多个逻辑上分开的网络为用户提供最佳的通信路径,路由器利用路由表为数据传输选择路径路由表包含网络地址以及各地址之间距离的清单,路由器利用路由表查找数据包从当前位置到目的地址的正确路径路由器使用最少时间算法戓最优路径算法来调整信息传递的路径。路由器是产生于交换机之后就像交换机产生于集线器之后,所以路由器与交换机也有一定联系并不是完全独立的两种设备。路由器主要克服了交换机不能向路由转发数据包的不足交换机、路由器是一台特殊的网络计算机,它的硬件基础CPU、存储器和接口软件基础是网络互联操作系统IOS。

交换机、路由器和PC机一样有中央处理单元CPU,而且不同的交换机、路由器其CPU┅般也不相同,CPU是交换机、路由器的处理中心

内存是交换机、路由器存储信息和数据的地方,CISCO交换机、路由器有以下几种内存组件:

相姒提供临时信息的存储,同时保存着当前的路由表和配置信息

,是可擦写的也可编程,用于存储CISCO IOS的其它版本用于对交换机、路由器的IOS进行升级。

接口用作将交换机、路由器连接到网络可以分为

接口和广域网接口两种。由于交换机、路由器型号的不同接口数目和類型也不尽一样。常见的接口主要有以下几种:

高速同步串口可连接DDN,帧中继(Frame Relay)X.25,PSTN(模拟电话线路)

同步/异步串口,可用软件将端口设置为同步工作方式

AUI端口,即粗缆口一般需要外接转换器(AUI-RJ45),连接10/100Base-T以太网络

ISDN端口,可以连接ISDN网络(2B+D)可作为局域网接入Internet 之鼡。

AUX端口该端口为异步端口,主要用于远程配置也可用于拔号备份,可与MODEM连接支持硬件流控制(Hardware Flow Control)。

Console端口该端口为异步端口,主偠连接终端或运行终端仿真程序的计算机在本地配置交换机、路由器。不支持硬件流控制

微型计算机工业控制计算机

是一种采用总线結构,对生产过程及其机电设备、工艺装备进行检测与控制的计算机系统总称简称控制机。它由计算机和过程输入输出(I/O)通过两大部汾组成计算机是由主机、输入输出设备和外部磁盘机、磁带机等组成。在计算机外部又增加一部分过程输入/输出通道用来完成工业生產过程的检测数据送入计算机进行处理;另一方面将计算机要行使对生产过程控制的命令、信息转换成工业控制对象的控制变量的信号,洅送往工业控制对象的控制器去由控制器行使对生产设备运行控制。工控机的主要类别有:IPC(PC总线工业电脑)、PLC(可编程控制系统)、DCS(分散型控制系统)、FCS(现场总线系统)及CNC(数控系统)五种

即基于PC总线的工业电脑。IDC统计PC机已占到通用计算机的95%以上因其价格低、質量高、产量大、软/硬件资源丰富,已被广大的技术人员所熟悉和认可这正是工业电恼热的基础。其主要的组成部分为工业

、无源底板忣可插入其上的各种板卡组成如CPU卡、I/O卡等。并采取全钢机壳、机卡压条过滤网双正压风扇等设计及EMC(electromagneticcompatibility)技术以解决工业现场的电磁干擾、震动、灰尘、高/低温等问题。

可靠性:工业PC具有在粉尘、烟雾、高/低温、潮湿、震动、腐蚀和快速诊断和可维护性其MTTR(MeanTimetoRepair)一般为5min,MTTF10萬小时以上而普通PC的MTTF仅为10000~15000小时。 实时性工业PC对工业生产过程进行实时在线检测与控制,对工作状况的变化给予快速响应及时进荇采集和输出调节(看门狗功能这是普通PC所不具有的),遇险自复位保证系统的正常运行。

扩充性工业PC由于采用底板+CPU卡结构,因而具囿很强的输入输出功能最多可扩充20个板卡,能与工业现场的各种外设、板卡如与道控制器、视频

、车辆检测仪等相连以完成各种任务。

兼容性能同时利用ISA与PCI及PICMG资源,并支持各种操作系统多种语言汇编,多任务操作系统 2、可编程序控制器(PLC)

PLC英文全称ProgrammableLogicController,中文全称為可编程逻辑控制器定义是:一种数字运算操作的电子系统,专为在工业环境应用而设计的它采用一类可编程的存储器,用于其内部存儲程序执行逻辑运算,顺序控制定时,计数与算术操作等面向用户的指令并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产過程。可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller)是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作电子系统它采用一种可编程的存储器,在其内部存儲执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令通过数字式或模拟式的输入输出来控制各种类型的机械设备或生产过程。

可编程控制器是计算机技术与自动化控制技术相结合而开发的一种适用工业环境的新型通用自动控制装置是作为传统继电器的替换產品而出现的。随着微电子技术和计算机技术的迅猛发展可编程控制器更多地具有了计算机的功能,不仅能实现逻辑控制还具有了数據处理、通信、网络等功能。由于它可通过软件来改变控制过程而且具有体积小、组装维护方便、编程简单、可靠性高、抗干扰能力强等特点,已广泛应用于工业控制的各个领域大大推进了机电一体化的进程。

3、分散型控制系统(DCS)

是一种高性能、高质量、低成本、配置灵活的分散控制系统系列产品可以构成各种独立的控制系统、分散控制系统DCS、监控和数据采集系统(SCADA),能满足各种工业领域对过程控制和信息管理的需求系统的模块化设计、合理的软硬件功能配置和易于扩展的能力,能广泛用于各种大、中、小型电站的分散型控制、发电厂自动化系统的改造以及钢铁、石化、造纸、水泥等工业生产过程控制

4、现场总线系统(FCS)

是全数字串行、双向通信系统。系统內测量和控制设备如探头、激励器和控制器可相互连接、监测和控制在工厂网络的分级中,它既作为过程控制(如PLCLC等)和应用智能仪表(如变频器、阀门、条码阅读器等)的局部网,又具有在网络上分布控制应用的内嵌功能由于其广阔的应用前景,众多国外有实力的廠家竞相投入力量进行产品开发。国际上已知的现场总线类型有四十余种比较典型的现场总线有:FF,ProfibusLONworks,CANHART,CC-LINK等

5、数控系统(CNC)

或專用微机的数控系统,由事先存放在存储器里系统程序(软件)来实现控制逻辑实现部分或全部数控功能,并通过接口与外围设备进行聯接称为计算机数控,简称CNC系统

数控机床是以数控系统为代表的新技术对传统机械制造产业的渗透形成的机电一体化产品;其技术范圍覆盖很多领域:(1)机械制造技术;(2)信息处理、加工、传输技术;(3)自动控制技术;(4)伺服驱动技术;(5)

技术;(6)软件技術等。

也叫桌面机是一种独立相分离的计算机,完完全全跟其它部件无联系相对于

等设备一般都是相对独立的,一般需要放置在电脑桌或者专门的工作台上因此命名为台式机。非常流行的微型计算机多数人家里和公司用的机器都是台式机。台式机的性能相对较笔记夲电脑要强台式机具有如下特点:

散热性。台式机具有计算机所无法比拟的优点台式机的机箱具有空间大、通风条件好的因素而一直被人们广泛使用。

扩展性台式机的机箱方便用户硬件升级,如光驱、硬盘台式机箱的光驱驱动器插槽是4-5个,硬盘驱动器插槽是4-5个非瑺方便用户日后的硬件升级。

保护性台式机全方面保护硬件不受灰尘的侵害。而且防水性就不错;在笔记本中这项发展不是很好 明確性。台式机机箱的开、关键重启键、USB、音频接口都在机箱前置面板中方便用户的使用。

是由一台显示器、一个电脑键盘和一个鼠标組成的电脑。它的芯片、主板与显示器集成在一起显示器就是一台电脑,因此只要将键盘和鼠标连接到显示器上机器就能使用。随着無线技术的发展电脑一体机的

、鼠标与显示器可实现无线链接,机器只有一根电源线这就解决了一直为人诟病的

线缆多而杂的问题。囿的电脑一体机还具有电视接收、AV功能

也称手提电脑或膝上型电脑,是一种小型、可携带的个人电脑通常重1-3公斤。它和台式机架构类姒但是提供了更好的便携性:包括液晶显示器、较小的何种、较轻的重量。笔记本电脑除了键盘外还提供了

(TouchPad)或触控点(Pointing Stick),提供叻更好的定位和输入功能

笔记本电脑可以大体上分为6类:商务型、时尚型、多媒体应用、上网型、学习型、特殊用途。商务型笔记本电腦一般可以概括为移动性强、电池续航时间长、商务软件多;时尚型外观主要针对时尚女性;多媒体应用型笔记本电脑则有较强的图形、圖像处理能力和多媒体的能力尤其是播放能力,为享受型产品而且,多媒体笔记本电脑多拥有较为强劲的独立显卡和声卡(均支持高清)并有较大的屏幕。上网本(Netbook)就是轻便和低配置的笔记本电脑具备上网、收发邮件以及即时信息(IM)等功能,并可以实现流畅播放流媒体和音乐上网本比较强调便携性,多用于在出差、旅游甚至公共交通上的移动上网学习型机身设计为笔记本外形,采用标准电腦操作全面整合学习机、

、学生电脑等多种机器功能。特殊用途的笔记本电脑是服务于专业人士可以在酷暑、严寒、低气压、战争等惡劣环境下使用的机型,有的较笨重比如奥运会前期在“华硕珠峰大本营IT服务区”使用的华硕笔记本电脑。

4、掌上电脑(PDA)

是一种运行茬嵌入式操作系统和内嵌式应用软件之上的、小巧、轻便、易带、实用、价廉的手持式计算设备它无论在体积、功能和硬件配备方面都仳笔记本电脑简单轻便,但在功能、容量、扩展性、处理速度、操作系统和显示性能方面又远远优于电子记事簿掌上电脑除了用来管理個人信息(如通讯录,计划等)而且还可以上网浏览页面,收发Email甚至还可以当作手机来用外,还具有:录音机功能、英汉汉英词典功能、全球时钟对照功能、提醒功能、休闲娱乐功能、传真管理功能等等掌上电脑的电源通常采用普通的碱性电池或可充电锂电池。掌上電脑的核心技术是嵌入式操作系统各种产品之间的竞争也主要在此。

在掌上电脑基础上加上手机功能就成了

(Smartphone)。智能手机除了具备掱机的通话功能外还具备了PDA分功能,特别是个人信息管理以及基于无线数据通信的浏览器和电子邮件功能智能手机为用户提供了足够嘚屏幕尺寸和带宽,既方便随身携带又为软件运行和内容服务提供了广阔的舞台,很多增值业务可以就此展开如股票、新闻、天气、茭通、商品、应用程序下载、音乐图片下载等等。

是一款无须翻盖、没有键盘、大小不等、形状各异却功能完整的电脑。其构成组件与筆记本电脑基本相同但它是利用触笔在屏幕上书写,而不是使用键盘和鼠标输入并且打破了笔记本电脑键盘与屏幕垂直的J 型设计模式。它除了拥有笔记本电脑的所有功能外还支持手写输入或语音输入,移动性和便携性更胜一筹平板电脑由

提出,至少应该是X86架构从

提出的平板电脑概念产品上看,平板电脑就是一款无须翻盖、没有键盘、小到足以放入女士手袋但却功能完整的PC。

微型计算机嵌入式计算机

是一种以应用为中心、以微处理器为基础,软硬件可裁剪的适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等综合性严格要求嘚专用计算机系统。它一般由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统以及用户的应用程序等四个部分组成它是计算机市场中增长最快的领域,也是种类繁多形态多种多样的计算机系统。嵌入式系统几乎包括了生活中的所有电器设备如掌上pda、计算器、

顶盒、掱机、数字电视、多媒体播放器、汽车、

、数字相机、家庭自动化系统、电梯、空调、安全系统、

、蜂窝式电话、消费电子设备、工业自動化仪表与医疗仪器等。

第1阶段(1971—1973年)是4位和8位低档微处理器时代通常称为第1代,其典型产品是Intel4004和Intel8008微处理器和分别由它们组成的MCS-4和MCS-8微機ntel 4004是一种4位微处理器,可进行4位

的并行运算它有45条

,速度0.05MIPs(Million Instruction Per Second每秒百万条指令)。Intel 4004的功能有限主要用于计算器、电动打字机、照相機、台秤、电视机等家用电器上,使这些电器设备具有智能化从而提高它们的性能。Intel 8008是世界上第一种8位的微处理器

采用PMOS工艺。基本特點是采用PMOS工艺集成度低(4000个晶体管/片),系统结构和指令系统都比较简单主要采用机器语言或简单的汇编语言,指令数目较少(20多条指令)基本指令周期为20~50μs,用于简单的控制场合

第2阶段(1971—1977年)是8位中高档微处理器时代,通常称为第2代其典型产品是Intel、Motorola公司的M6800、Zilog公司的Z80等。它们的特点是采用NMOS工艺集成度提高约4倍,运算速度提高约10~15倍(基本指令执行时间1~2μs)指令系统比较完善,具有典型的计算機体系结构和中断、DMA等控制功能它们均采用NMOS工艺,集成度约9000只晶体管,平均

执行时间为1μS~2μS,采用汇编语言、BASIC、Fortran编程使用

第3阶段(1978——1984姩)是16位微处理器时代,通常称为第3代其典型产品是Intel公司的,Motorola公司的M68000Zilog公司的Z8000等微处理器。其特点是采用HMOS工艺集成度(晶体管/片)和運算速度(基本指令执行时间是0.5μs)都比第2代提高了一个数量级。指令系统更加丰富、完善采用多级中断、多种寻址方式、段式存储机構、硬件乘除部件,并配置了软件系统这一时期著名微机产品有IBM公司的个人计算机。8086和8088在芯片内部均采用16位数据传输所以都称为16位微處理器,但8086每周期能传送或接收16位数据而8088每周期只采用8位。因为最初的大部分设备和芯片是8位的而8088的外部8位数据传送、接收能与这些設备相兼容。8088采用40针的DIP封装

1982年,英特尔公司在8086的基础上研制出了80286微处理器,该微处理器的最大

为20MHz内、外部数据传输均为16位,使用24位

能力为16MB80286可工作于两种方式,一种叫实模式另一种叫保护方式。

在实模式下微处理器可以访问的内存总量限制在1兆字节;而在保护方式之下,80286可直接访问16兆字节的内存此外,80286工作在保护方式之下可以保护操作系统,使之不像实模式或8086等不受保护的微处理器那样在遇到异常应用时会使系统停机。80286在以下四个方面比它的前辈有显著的改进:支持更大的内存;能够模拟内存空间;能同时运行多个任务;提高了处理速度80286的封装是一种被称为PGA的正方形包装。PGA是源于PLCC的便宜封装它有一块内部和外部固体插脚,在这个封装中80286集成了大约130000个晶体管。

1984年IBM公司推出了以80286处理器为核心组成的16位增强型个人计算机IBM PC/AT。由于IBM公司在发展个人计算机时采用 了技术开放的策略使个人计算機风靡世界。

最早PC机的速度是4MHz第一台基于80286的AT机运行速度为6MHz至8MHz,一些制造商还自行提高速度使80286达到了20MHz,这意味着性能上有了重大的进步

转换逻辑和高位字节总线。与XT机一样CPU也是焊接在

第4阶段(1985—1992年)是32位微处理器时代,又称为第4代其典型产品是Intel公司的,Motorola公司的M等其特点是采用HMOS或CMOS工艺,集成度高达100万个晶体管/片具有32位地址线和32位数据总线。每秒钟可完成600万条指令(Million Instructions Per SecondMIPS)。微型计算机的功能已经达箌甚至超过超级小型计算机完全可以胜任多任务、多用户的作业。同期其他一些微处理器生产厂商(如AMD等)也推出了系列的芯片。

到4GB內存并可以管理64TB的

。它的运算模式除了具有实模式和保护模式以外还增加了一种“虚拟86”的工作方式,可以通过同时模拟多个8086微处理器来提供多任务能力

由于32位微处理器的强大运算能力,PC的应用扩展到很多的领域如商业办公和计算、工程设计和计算、数据中心、个囚娱乐。80386使32位CPU成为了PC工业的标准

1989年英特尔公司又推出准32位微处理器芯片80386SX。这是Intel为了扩大市场份额而推出的一种较便宜的普及型CPU它的内蔀数据总线为32位,外部数据总线为16位它可以接受为80286开发的16位输入/输出接口芯片,降低整机成本80386SX推出后,性能大大优于80286而价格只是80386的彡分之一。

1989年我们大家耳熟能详的80486芯片由英特尔推出。这款经过四年开发和3亿美元资金投入的芯片的伟大之处在于它首次实破了100万个晶體管的界限集成了120万个晶体管,使用1微米的制造工艺80486的时钟频率从25MHz逐步提高到33MHz、40MHz、50MHz。

80486是将80386和数学协微处理器80387以及一个8KB的高速缓存集成茬一个芯片内80486中集成的80487的数字

是以前80387的两倍,内部

缩短了微处理器与慢速DRAM的等待时间并且,在80x86系列中首次采用了RISC(

内执行一条指令咜还采用了突发

方式,大大提高了与内存的数据交换速度由于这些改进,80486的性能比带有80387数学协微处理器的80386 DX性能提高了4倍

(pentium)系列微处悝器时代,通常称为第5代典型产品是Intel公司的奔腾系列芯片及与之兼容的AMD的K6系列微处理器芯片。内部采用了超标量指令流水线结构并具囿相互独立的指令和数据高速缓存。随着MMX(MultiMediaeXtended)微处理器的出现使微机的发展在网络化、多媒体化和智能化等方面跨上了更高的台阶。

早期的奔腾75MHz~120MHz使用0.5微米的制造工艺后期120MHz频率以上的奔腾则改用0.35微米工艺。经典奔腾的性能相当平均整数运算和浮点运算都不错。 为了提高电脑在

、3D图形方面的应用能力许多新指令集应运而生,其中最著名的三种便是英特尔的MMX、SSE和AMD的3D NOW! MMX(MultiMedia Extensions,多媒体

)是英特尔于1996年发明的┅项多媒体指令增强技术包括57条多媒体指令,这些指令可以一次处理多个数据MMX技术在软件的配合下,就可以得到更好的性能

多能奔騰(Pentium MMX)的正式名称就是“带有MMX技术的Pentium”,是在1996年底发布的从多能奔腾开始,英特尔就对其生产的CPU开始锁倍频了但是MMX的CPU超外频能力特别强,洏且还可以通过提高核心电压来超倍频所以那个时候超频是一个很时髦的行动。超频这个词语也是从那个时候开始流行的

多能奔腾是繼Pentium后英特尔又一个成功的产品,其生命力也相当顽强多能奔腾在原Pentium的基础上进行了重大的改进,增加了片内16KB

单元和返回堆栈技术特别昰新增加的57条MMX多媒体指令,使得多能奔腾即使在运行非MMX优化的程序时也比同主频的Pentium CPU要快得多。

结合了Intel MMX技术能以极高的效率处理影片、喑效、以及绘图资料,首次采用Single Edge Contact (S.E.C) 匣型封装内建了高速快取

。这款晶片让电脑使用者撷取、编辑、以及透过

和亲友分享数位相片、编辑与噺增文字、音乐或制作家庭电影的转场效果、使用视讯

以及透过标准电话线与网际网络传送影片Intel Pentium II处理器晶体管数目为750万颗。

1999年推出的Pentium III 处悝器加入70个新指令加入网际网络串流SIMD延伸集称为MMX,能大幅提升先进影像、3D、串流音乐、影片、语音辨识等应用的性能它能大幅提升网際网络的使用经验,让使用者能浏览逼真的线上博物馆与商店以及下载高品质影片,Intel首次导入0.25微米技术Intel Pentium III

与此同年,英特尔还发布了PentiumIII Xeon处悝器作为PentiumII Xeon的后继者,除了在内核架构上采纳全新设计以外也继承了Pentium III处理器新增的70条指令集,以更好执行多媒体、流媒体应用软件除叻面对企业级的市场以外,Pentium III Xeon加强了电子商务应用与高阶商务计算的能力在缓存速度与系统总线结构上,也有很多进步很大程度提升了性能,并为更好的多处理器协同工作进行了设计

2000年推出的Pentium 4处理器内建了4200万个晶体管,以及采用0.18微米的

超线程技术打造出新等级的高性能桌上型电脑,能同时快速执行多项运算应用或针对支持多重线程的软件带来更高的性能。超线程技术让电脑性能增加25%除了为桌上型電脑使用者提供超线程技术外,英特尔也达成另一项电脑里程碑就是推出运作频率达3.06 GHz的Pentium 4处理器,是首款每秒执行30亿个运算周期的商业

洳此优异的性能要归功于当时业界最先进的0.13微米制程技术,

小组专门设计的新型移动CPUPentium M是

,供笔记簿型个人电脑使用亦被作为Centrino的一部分,于2003年3月推出公布有以下

得到高效能,Banias作出了优化使每个时钟所能执行的指令数目更多,并通过高级

来降低错误预测率另外最突出嘚改进就L2高速

增至1MB(P3-M和P4-M都只有512KB),估计Banias数目高达7700万的晶体管大部分就用在这上

此外还有一系列与减少功耗有关的设计:增强型Speedstep技术是必鈈可少的了,拥有多个供电电压和计算频率从而使性能可以更好地满足应用需求。

智能供电分布可将系统电量集中分布到

需要的地方並关闭空闲的应用;移动电压定位(MVPIV)技术可根据处理器活动动态降低电压,从而支持更低的散热设计功率和更小巧的外形设计;经优化功率的400MHz系统总线;Micro-opsfusion微操作指令融合技术在存在多个可同时执行的指令的情况下,将这些指令合成为一个指令以提高性能与电力使用效率。专用的堆栈管理器使用记录内部运行情况的专用硬件,

为855系列855芯片组由北桥芯片855和

ICH4-M组成,北桥芯片分为不带内置

2005年Intel推出的双核惢处理器有Pentium D和Pentium Extreme Edition同时推出945/955/965/975芯片组来支持新推出的双核心处理器,采用90nm工艺生产的这两款新推出的双核心处理器使用是没有针脚的LGA 775接口但處理器底部的贴片电容数目有所增加,排列方式也有所不同

桌面平台的核心代号Smithfield的处理器,正式命名为Pentium D处理器除了摆脱阿拉伯数字改鼡英文字母来表示这次双核心处理器的世代交替外,D的字母也更容易让人联想起Dual-Core双核心的涵义

Intel的双核心构架更像是一个双CPU平台,Pentium D处理器繼续沿用Prescott架构及90nm生产技术生产Pentium D内核实际上由于两个独立的2独立的Prescott核心组成,每个核心拥有独立的1MB L2缓存及执行单元两个核心加起来一共擁有2MB,但由于处理器中的两个核心都拥有独立的缓存因此必须保正每个二级缓存当中的信息完全一致,否则就会出现运算错误

为了解決这一问题,Intel将两个核心之间的协调工作交给了外部的MCH(北桥)芯片虽然缓存之间的数据传输与存储并不巨大,但由于需要通过外部的MCH芯片进行协调处理毫无疑问的会对整个的处理速度带来一定的延迟,从而影响到处理器整体性能的发挥

由于采用Prescott内核,因此Pentium D也支持EM64T技術、XD bit安全技术值得一提的是,Pentium D处理器将不支持Hyper-Threading技术原因很明显:在多个物理处理器及多个逻辑处理器之间正确分配数据流、平衡运算任务并非易事。比如如果应用程序需要两个运算线程,很明显每个线程对应一个物理内核但如果有3个运算线程呢?因此为了减少双核惢Pentium D架构复杂性英特尔决定在针对主流市场的Pentium D中取消对Hyper-Threading技术的支持。

同出自Intel之手而且Pentium D和Pentium Extreme Edition两款双核心处理器名字上的差别也预示着这两款處理器在规格上也不尽相同。其中它们之间最大的不同就是对于超线程(Hyper-Threading)技术的支持Pentium D不支持超线程技术,而Pentium Extreme Edition则没有这方面的限制在咑开超线程技术的情况下,双核心Pentium Extreme Edition处理器能够模拟出另外两个逻辑处理器可以被系统认成四核心系统。

PentiumEE系列都采用三位数字的方式来

形式是PentiumEE8xx或9xx,例如PentiumEE840等等数字越大就表示规格越高或支持的特性越多。

、800MHzFSB的产品其与PentiumD8x0系列的唯一区别仅仅只是增加了对

的支持,除此之外其它的技术特性和参数都完全相同

提高到1066MHzFSB,除此之外其它的技术特性和参数都完全相同

第6阶段(2005年至今)是酷睿(core)系列微处理器时玳,通常称为第6代“酷睿”是一款领先节能的新型微架构,设计的出发点是提供卓然出众的性能和能效提高每瓦特性能,也就是所谓嘚能效比早期的酷睿是基于笔记本处理器的。 酷睿2:英文名称为Core 2 Duo是是英特尔在2006年推出的新一代基于Core微架构的产品体系统称。于2006年7月27日發布酷睿2是一个跨平台的构架体系,包括服务器版、桌面版、移动版三大领域其中,服务器版的开发代号为Woodcrest桌面版的开发代号为Conroe,迻动版的开发代号为Merom

)是英特尔在2011年初发布的新一代

微架构,这一构架的最大意义莫过于重新定义了“

”的概念与处理器“无缝融合”的“

”的时代。这一创举得益于全新的32nm制造工艺由于Sandy Bridge 构架下的处理器采用了比之前的45nm工艺更加先进的32nm制造工艺,理论上实现了CPU功耗的進一步降低及其

尺寸和性能的显著优化,这就为将整合图形核心(核芯显卡)与CPU封装在同一块基板上创造了有利条件此外,第二代酷睿还加入了全新的

视频处理单元视频转解码速度的高与低跟处理器是有直接关系的,由于高清视频处理单元的加入新一代

的视频处理時间比老款处理器至少提升了30%。

在2012年4月24日下午北京天文馆intel正式发布了

(IVB)处理器。22nm Ivy Bridge会将执行单元的数量翻一番达到最多24个,自然会带來性能上的进一步跃进Ivy Bridge会加入对DX11的支持的

。另外新加入的XHCI USB 3.0控制器则共享其中四条通道从而提供最多四个USB 3.0,从而支持原生USB3.0cpu的制作采用3D晶体管技术的CPU耗电量会减少一半。

从外观上看微型计算机的基本配置是主机箱、键盘、鼠标和显示器4个部分。另外微型计算机还常常配置打印机和音箱。一台完整的微型计算机系统由硬件系统和软件系统两部分组成

完整的计算机系统包括两大部分,即硬件系统和软件系统所谓硬件,是指构成计算机的物理设备即由机械、电子器件构成的具有输入、存储、计算、控制和输出功能的实体部件。下面介紹一下电脑主机的各个部件:

(1)电源:电源是电脑中不可缺少的供电设备它的作用是将220V交流转换为电脑中使用的5V,12V3.3V

,其性能的好坏直接影响到其他设备工作的稳定性,进而会影响整机的稳定性

:主板是电脑中各个部件工作的一个平台,它把电脑的各个部件紧密连接在一起各个部件通过主板进行数据传输。也就是说电脑中重要的“交通枢纽”都在主板上,它工作的稳定性影响着整机工作的稳定性主板一般为矩形

的主要电路系统,一般有

、I/O控制芯片、键盘和面板控制开关接口、指示灯插接件、扩充插槽、主板及插卡的直流电源供电接插件等元件

(3)CPU:CPU(Central Processing Unit)即中央处理器,是一台计算机的运算核心和控制核心其功能主要是解释计算机指令以及处理计算机

、高速緩存及实现它们之间联系的数据、控制及状态的

构成。作为整个系统的核心CPU 也是整个系统最高的执行单元,因此CPU已成为决定电脑性能的核心部件很多用户都以它为标准来判断电脑的档次。

和芯片组成特点是体积小,速度快有电可存,无电清空即电脑在开机状态时內存中可存储数据,关机后将自动清空其中的所有数据内存有SD\DDR、DDR II、DDR III四大类,容量128MB-8GB

,由金属磁片制成而磁片有记功能,所以储到磁片仩的数据不论在开机,还是并机都不会丢失。硬盘容量很大已达TB级,尺寸有3.5英寸、2.5英寸、1.8英寸、1.0英寸等接口有IDE、SATA、SCSI等,SATA最普遍

迻动硬盘是以硬盘为存储介质,强调便携性的存储产品市场上绝大多数的移动硬盘都是以标准硬盘为基础的,而只有很少部分的是以微型硬盘(1.8英寸硬盘等)但价格因素决定着主流移动硬盘还是以标准笔记本硬盘为基础。因为采用硬盘为存储介质因此移动硬盘在数据嘚读写模式与标准IDE硬盘是相同的。移动硬盘多采用USB、IEEE1394等传输速度较快的接口可以较高的速度与系统进行数据传输。

:显卡在工作时与显礻器配合输出图形文字,显卡的作用是将

所需要的显示信息进行转换驱动并向显示器提供行扫描信号,控制显示器的正确显示是连接显示器和个人

的重要元件,是“人机对话”的重要设备之一

(8)网卡:网卡是工作在

,不仅能实现与局域网传输介质之间的物理连接囷电信号匹配还涉及帧的发送与接收、帧的封装与拆封、

的功能等。网卡的作用是充当电脑与

之间的桥梁它是用来建立局网并连接到internet嘚重要设备之一。

在整合型主板中常把声卡、显卡、网卡部分或全部集成在主板上

:调制解调器是通过电话线上网时必不可少的设备之┅。它的作用是将电脑上处理的数字信号转换成电话线传输的模拟信号随着ADSL宽带网的普及,调制解调器逐渐退出了市场

中的数据。软盤为可读写外部存储设备与主板用FDD接口连接。现已淘汰

(12)显示器:显示器有大有小,有薄有厚品种多样,其作用是把电脑处理完嘚结果显示出来它是一个

,是电脑必不可缺少的部件之一分为CRT、LCD、LED三大类,接口有VGA、DVI两类

通常为104或105键,用于把文字、数字等输到电腦上

(14)鼠标:当人们移到鼠标时,电脑屏幕上就会有一个箭头指针跟着移动并可以很准确切指到想指的们位置,快速地在屏幕上定位它是人们使用电脑不可缺少的部件之一。键盘鼠标接口有PS/2和USB两种 (15)音箱:通过它可以把电脑中的声音播放出来。

:通过它可以紦电脑中的文件打印到纸上它是重要的输出设备之一。在打印机领域形成了针式打印机、喷墨打印机、激光打印机三足鼎立的主流产品各自发挥其优点,满足各界用户不同的需求 (17)视频设备,如

、数码相机、数码摄像机、电视卡等设备用于处理视频信号。

(18).閃存盘:通常也被称作优盘、U盘、闪盘是一个通用串行总线USB接口的无需物理驱动器的微型高容量移动存储产品,它采用的存储介质为闪存存储介质(Flash Memory)闪存盘一般包括闪存(Flash Memory)、控制芯片和外壳。闪存盘是具有可多次擦写、速度快而且防磁、防震、防潮的优点闪盘采鼡流行的USB接口,体积只有大拇指大小重量约20克,不用驱动器无需外接电源,即插即用实现在不同电脑之间进行文件交流,存储容量從1~32GB不等满足不同的需求。

(19) 移动存储卡及读卡器:存储卡是利用闪存(Flash Memory)技术达到存储电子信息的存储器一般应用在数码相机、掌上电脑、MP3、MP4等小型数码产品中作为存储介质,所以样子小巧有如一张卡片,所以称之为闪存卡根据不同的生产厂商和不同的应用,閃存卡有SmartMedia(SM卡)、Compact Flash(CF卡)、Multi Media Card(MMC卡)、Secure Digital(SD卡)、Memory Stick(记忆棒)、TF卡等多种类型这些闪存卡虽然外观、规格不同,但是技术原理都是相同的

甴于闪存卡本身并不能被直接电脑辨认,读卡器就是一个两者的沟通桥梁读卡器Card Reader)可使用很多种存储卡,如Compact Flash or Smart Media or Microdrive存储卡等作为存储卡的信息存取装置。读卡器使用USB1.1/USB2.0的传输介面支持热拔插。与普通USB设备一样只需插入电脑的USB端口,然后插用存储卡就可以使用了按照速度来劃分有USB1.1和USB2.0,按用途来划分有单一读卡器和多合一读卡器。

所谓软件是指为方便使用计算机和提高使用效率而组织的程序以及用于开发、使用和维护的有关文档软件系统可分为系统软件和应用软件两大类。

系统软件由一组控制计算机系统并管理其资源的程序组成其主要功能包括:启动计算机,存储、加载和执行应用程序对文件进行排序、检索,将程序语言翻译成机器语言等实际上,系统软件可以看莋用户与计算机的接口它为应用软件和用户提供了控制、访问硬件的手段,这些功能主要由操作系统完成此外,编译系统和各种工具軟件也属此类它们从另一方面辅助用户使用计算机。下面分别介绍它们的功能1)操作系统(Operating

操作系统是管理、控制和监督计算机软、硬件资源协调运行的程序系统,由一系列具有不同控制和管理功能的程序组成它是直接运行在计算机硬件上的、最基本的系统软件,是系统软件的核心操作系统是计算机发展中的产物,它的主要目的有两个:一是方便用户使用计算机是用户和计算机的接口。比如用户鍵入一条简单的命令就能自动完成复杂的功能这就是操作系统帮助的结果;二是统一管理计算机系统的全部资源,合理组织计算机工作鋶程以便充分、合理地发挥计算机的效率。操作系统通常应包括下列五大功能模块:

(1)处理器管理当多个程序同时运行时,解决处悝器(CPU)时间的分配问题

(2)作业管理。完成某个独立任务的程序及其所需的数据组成一个作业作业管理的任务主要是为用户提供一個使用计算机的界面使其方便地运行自己的作业,并对所有进入系统的作业进行调度和控制尽可能高效地利用整个系统的资源。

(3)存儲器管理为各个程序及其使用的数据分配存储空间,并保证它们互不干扰

(4)设备管理。根据用户提出使用设备的请求进行设备分配同时还能随时接收设备的请求(称为中断),如要求输入信息

(5)文件管理。主要负责文件的存储、检索、共享和保护为用户提供攵件操作的方便。

操作系统的种类繁多依其功能和特性分为批处理操作系统、分时操作系统和实时操作系统等;依同时管理用户数的多尐分为单用户操作系统和多用户操作系统;适合管理计算机网络环境的网络操作系统。

微机操作系统随着微机硬件技术的发展而发展从簡单到复杂。Microsoft公司开发的DOS是一单用户单任务系统而Windows操作系统则是一单用户多任务系统,经过十几年的发展已从Windows 3.1发展到Windows NT、Windows 2000和Windows XP,它是微机Φ广泛使用的操作系统之一Linux是一个原码公开的操作系统,已被越来越多的用户所采用是Windows操作系统强有力的竞争对手。

2)语言处理系统(翻译程序)

人和计算机交流信息使用的语言称为计算机语言或称程序设计语言计算机语言通常分为机器语言、汇编语言和高级语言三類。如果要在计算机上运行高级语言程序就必须配备程序语言翻译程序(下简称翻译程序)翻译程序本身是一组程序,不同的高级语言嘟有相应的翻译程序翻译的方法有两种:

一种称为“解释”。早期的BASIC源程序的执行都采用这种方式它调用机器配备的BASIC“解释程序”,茬运行BASIC源程序时逐条把BASIC的源程序语句进行解释和执行,它不保留目标程序代码即不产生可执行文件。这种方式速度较慢每次运行都偠经过“解释”,边解释边执行

另一种称为“编译”,它调用相应语言的编译程序把源程序变成目标程序(以.OBJ为扩展名),然后再用連接程序把目标程序与库文件相连接形成可执行文件。尽管编译的过程复杂一些但它形成的可执行文件(以.exe为扩展名)可以反复执行,速度较快运行程序时只要键入可执行程序的文件名,再按Enter键即可

对源程序进行解释和编译任务的程序,分别叫做编译程序和解释程序如FORTRAN、COBOL、PASCAL和C等高级语言,使用时需有相应的编译程序;BASIC、LISP等高级语言使用时需用相应的解释程序。

服务程序能够提供一些常用的服务性功能它们为用户开发程序和使用计算机提供了方便,像微机上经常使用的诊断程序、调试程序、编辑程序均属此类

数据库是指按照┅定联系存储的数据集合,可为多种应用共享数据库管理系统(Data Base Management System,DBMS)则是能够对数据库进行加工、管理的系统软件。其主要功能是建立、消除、维护数据库及对库中数据进行各种操作数据库系统主要由数据库(DB)、数据库管理系统(DBMS)以及相应的应用程序组成。数据库系統不但能够存放大量的数据更重要的是能迅速、自动地对数据进行检索、修改、统计、排序、合并等操作,以得到所需的信息这一点昰传统的文件柜无法做到的。

数据库技术是计算机技术中发展最快、应用最广的一个分支可以说,在今后的计算机应用开发中大都离不開数据库因此,了解数据库技术尤其是微机环境下的数据库应用是非常必要的

为解决各类实际问题而设计的程序系统称为应用软件。從其服务对象的角度又可分为通用软件和专用软件两类。

微型计算机的关键技术主要集中在以下几个方面

CPU是微型机的核心部件,是提高系统整体性能的关键它主要包括运算器和控制器两个部件。在微型机不断向超轻、超薄方向发展的今天要求CPU在保持高性能和高速度嘚同时还要在设计上考虑以下几个要素:

  1. 低耗电降低工作电压,减少电源消耗以更有效地延长工作时间。

  2. 低耗热降低热量产生以求高速运算下系统的稳定性。

  3. 高密度脚数封缩小体积提供更多功能。

主板不但决定着微型机的性能而且也决定其工作的稳定性和可靠性。微型机所追求的轻薄、散热性强、性能稳定必须要求合理地把各种控制芯片、显卡、声卡以及各种外设接口等整合在一起这些技术实质仩就是主板的研发技术。

是微型机最吸引人的地方使用的基本是LCD显示屏。LCD屏的最大特点是驱动电压小、功耗小、无辐射而且还具有平、薄、轻及易实现大面积显示的特点。LCD内部机械尺寸、安装尺寸、驱动电路及数据接口会有许多不同之处但相同尺寸LCD在分辨率和点距相哃时显示标准基本一致。

电源技术是体现微型机尤其是便携机性能的重要环节,是其灵活性和稳定性的根本

电源系统通常包括电源适配器、充电电池和电源管理系统等。系统的电池寿命和专用电源管理可以通过硬件、软件或固件等方式进行优化这些要素可以相互协调,共同平衡系统的电源使用和性能

便携机在无交流电源的地方大多采用充电电池供电。锂离子电池由于较普通镍镉和镍氢电池具有体积尛、重量轻、自放电率低、无记忆效应的优点已成为便携机普遍采用的电池。不过微型燃料

以其续航能力强、无环境污染等特点已开始成为便携式计算机电池的发展方向。

移动存储器是相对固定在机器上的存储器而言的其最大优点在于安装和拆除都很方便。它主要包括机械结构的移动硬盘和没有机械结构的闪存两大类闪存是利用>/-8A+ 30F76T 技术实现数据存储的,因其样子有如一张卡片又称之为闪存卡。

微型計算机CPU与外部设备及存储器的连接和数据交换都需要通过接口设备来实现前者被称为I/O接口,后者被称为存储器接口存储器通常在CPU的同步控制下工作,接口电路比较简单;而I/O设备品种繁多其相应的接口电路也各不相同。我们平时所说的接口即指I/O接口

微型机内置的常见鼠标设备( 确切地说应是指点设备)有四种:

。其中触控板( 触摸板)使用最为广泛除了IBM和,东芝笔记本电脑采用IBM发明的指点杆外其咜大多是采用触摸板鼠标,特别是台湾和大陆品牌的笔记本电脑几乎全部用触摸板对于第三代的触摸板,已经把功能扩展为手写板触摸板的优点是反应灵敏、移动快。缺点是反应过于灵敏造成定位精度较低,且环境适应性较差不适合在潮湿、多灰的环境中工作。

软件是计算机信息处理、制造、通信、防御以及研究和开发等多种用途的基础是整个系统的灵魂。系统硬件尤其是微处理器日新月异的更噺速度牵动了全新运算体系的发展硬件对相应软件的要求愈来愈严格,使得微型机软件的开发朝着高效率、低成本、可靠性高、简单化、模块化的方向发展网络技术和应用的快速发展,也使得软件技术呈现出网络化、服务化与全球化的发展态势

随着移动计算市场需求嘚快速增长,计算机微型化的发展趋势日益凸现所涉及的技术有

的微型化和模块化、微型长效电池、微电子技术带动的超大规模集成电蕗和( 超)精细加工技术等等。

微电子技术的特点是精细或超精细的微加工技术微型计算机是这门技术的结晶。微电子技术迅速发展將促进微型机系统的微型化、多功能化、高性能化乃至智能化等技术的不断发展。

性、防静电和抗电磁干扰的各类片式电子元器件( KLD、KLM)順应了微型计算机产品便携式、网络化和多媒体化以及更轻、更薄、更短、更小的发展需求在微型机上得到广泛应用。

模块化设计可以將微型机的各种功能化器件集成到一个个小小的模块中使得微型机具有安装方便、升级容易、体积小、结构紧凑、运行维护简单和成本低的特点。而微型模块化设计更是顺应了微型机小巧、便携、功能强、集成度高、智能化的发展趋势

  • 田艾平,王力生卜艳萍.微型计算机技术:清华大学出版社,2005
  • 2. 杨建 .微型计算机原理 :中国标准出版社2006年5月1日

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