计算机编程之美：数据结构与算法之美+设计模式之美

《数据结构与算法之美（全彩印刷）》

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目录

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第 1章　复杂度分析　1

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1.1　复杂度分析（上）：如何分析代码的执行效率和资源消耗　2

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1.1.1　复杂度分析的意义　2

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1.1.2　大O复杂度表示法　2

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1.1.3　时间复杂度分析方法　4

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1.1.4　几种常见的时间复杂度量级　5

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1.1.5　空间复杂度分析方法　7

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1.1.6　内容小结　7

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1.1.7　思考题　8

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1.2　复杂度分析（下）：详解最好、最坏、平均、均摊这4种时间复杂度　8

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1.2.1　最好时间复杂度和最坏时间复杂度　8

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1.2.2　平均时间复杂度　9

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1.2.3　均摊时间复杂度　10

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1.2.4　内容小结　11

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1.2.5　思考题　12

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第 2章　数组、链表、栈和队列　13

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2.1　数组（上）：为什么数组的下标一般从0开始编号　14

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2.2　数组（下）：数据结构中的数组和编程语言中的数组的区别　19

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2.3　链表（上）：如何基于链表实现LRU缓存淘汰算法　23

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2.4　链表（下）：借助哪些技巧可以轻松地编写链表相关的复杂代码　30

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2.5　栈：如何实现浏览器的前进和后退功能　35

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2.6　队列：如何实现线程池等有限资源池的请求排队功能　40

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第3章　递归、排序、二分查找　46

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3.1　递归：如何用3行代码找到“Z终推荐人”　47

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3.2　尾递归：如何借助尾递归避免递归过深导致的堆栈溢出　53

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3.3　排序算法基础：从哪几个方面分析排序算法　55

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3.4　O(n2)排序：为什么插入排序比冒泡排序更受欢迎　58

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3.5　O(nlogn)排序：如何借助快速排序思想快速查找第K大元素　64

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3.6　线性排序：如何根据年龄给100万个用户排序　72

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3.7　排序优化：如何实现一个高性能的通用的排序函数　78

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3.8　二分查找：如何用Z省内存的方式实现快速查找功能　80

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3.9　二分查找的变体：如何快速定位IP地址对应的归属地　85

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第4章　哈希表、位图和哈希算法　91

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4.1　哈希表（上）：Word软件的单词拼写检查功能是如何实现的　92

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4.2　哈希表（中）：如何打造一个工业级的哈希表　96

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4.3　哈希表（下）：如何利用哈希表优化LRU缓存淘汰算法　101

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4.4　位图：如何实现网页“爬虫”中的网址链接去重功能　106

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4.5　哈希算法：如何防止数据库脱库后用户信息泄露　111

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第5章　树　117

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5.1　树和二叉树：什么样的二叉树适合用数组存储　118

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5.2　二叉查找树：相比哈希表，二叉查找树有何优势　122

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5.3　平衡二叉查找树：为什么红黑树如此受欢迎　128

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5.4　递归树：如何借助树求递归算法的时间复杂度　131

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5.5　B+树：MySQL数据库索引是如何实现的　135

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第6章　堆　141

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6.1　堆：如何维护动态集合的最值　142

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6.2　堆排序：为什么说堆排序没有快速排序快　147

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6.3　堆的应用：如何快速获取Top 10热门搜索关键词　151

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第7章　跳表、并查集、线段树和树状数组　157

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7.1　跳表：Redis中的有序集合类型是如何实现的　158

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7.2　并查集：路径压缩和按秩合并这两个优化是否冲突　163

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7.3　线段树：如何查找猎聘网中积分排在第K位的猎头　168

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7.4　树状数组：如何实现一个高性能、低延迟的实时排行榜　174

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第8章　字符串匹配算法　179

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8.1　BF算法：编程语言中的查找、替换函数是怎样实现的　180

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8.2　RK算法：如何借助哈希算法实现高效的字符串匹配　182

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8.3　BM算法：如何实现文本编辑器中的查找和替换功能　185

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8.4　KMP算法：如何借助BM算法理解KMP算法　194

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8.5　Trie树：如何实现搜索引擎的搜索关键词提示功能　198

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8.6　AC自动机：如何用多模式串匹配实现敏感词过滤　204

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第9章　图　210

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9.1　图的表示：如何存储微博、微信等社交网络中的好友关系　211

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9.2　深度优先搜索和广度优先搜索：如何找出社交网络中的三度好友关系　216

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9.3　拓扑排序：如何确定代码源文件的编译依赖关系　221

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9.4　单源Z短路径：地图软件如何“计算”Z优出行路线　225

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9.5　多源Z短路径：如何利用Floyd算法解决传递闭包问题　231

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9.6　启发式搜索：如何用A*算法实现游戏中的寻路功能　233

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9.7　Z小生成树：如何随机生成游戏中的迷宫地图　238

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9.8　Z大流：如何解决单身交友联谊中的Z多匹配问题　245

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第 10章　贪心、分治、回溯和动态规划　251

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10.1　贪心算法：如何利用贪心算法实现霍夫曼编码　252

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10.2　分治算法：谈一谈大规模计算框架MapReduce中的分治思想　256

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10.3　回溯算法：从电影《蝴蝶效应》中学习回溯算法的核心思想　260

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10.4　初识动态规划：如何巧妙解决“双11”购物时的凑单问题　264

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10.5　动态规划理论：彻底理解最优子结构、无后效性和重复子问题　272

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10.6　动态规划实战：如何实现搜索引擎中的拼写纠错功能　278

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第 11章　数据结构和算法实战　284

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11.1　实战1：剖析Redis的常用数据类型对应的数据结构　285

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11.2　实战2：剖析搜索引擎背后的经典数据结构和算法　288

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11.3　实战3：剖析微服务鉴权和限流背后的数据结构和算法　293

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11.4　实战4：用学过的数据结构和算法实现短网址服务　299

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附录A　思考题答案　304

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《设计模式之美》

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第 1章概述　1

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1.1　为什么学习代码设计　2

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1.1.1　编写高质量的代码　2

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1.1.2　应对复杂代码的开发　2

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1.1.3　程序员的基本功　3

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1.1.4　职场发展的必备技能　4

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1.1.5　思考题　4

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1.2　如何评价代码质量　4

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1.2.1　可维护性（maintainability）　5

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1.2.2　可读性（readability）　6

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1.2.3　可扩展性（extensibility）　6

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1.2.4　灵活性（flexibility）　6

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1.2.5　简洁性（simplicity）　7

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1.2.6　可复用性（reusability）　7

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1.2.7　可测试性（testability）　7

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1.2.8　思考题　8

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1.3　如何写出高质量代码　8

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1.3.1　面向对象　8

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1.3.2　设计原则　8

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1.3.3　设计模式　9

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1.3.4　代码规范　9

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1.3.5　重构技巧　10

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1.3.6　思考题　11

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1.4　如何避免过度设计　 11

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1.4.1　代码设计的初衷是提高代码质量　11

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1.4.2　代码设计的原则是“先有问题，后有方案”　12

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1.4.3　代码设计的应用场景是复杂代码　12

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1.4.4　持续重构可有效避免过度设计　12

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1.4.5　不要脱离具体的场景谈代码设计　13

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1.4.6　思考题　13

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第 2章面向对象编程范式　14

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2.1　当我们在谈论面向对象时，到底在谈论什么　15

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2.2　封装、抽象、继承和多态为何而生　17

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2.3　如何进行面向对象分析、面向对象设计和面向对象编程　25

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2.4　面向对象编程与面向过程编程和函数式编程之间的区别　35

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2.5　哪些代码看似面向对象编程风格，实则面向过程编程风格　45

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2.6　基于“贫血”模型的传统开发模式是否违背OOP　51

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2.7　接口和抽象类：如何使用普通类模拟接口和抽象类　59

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2.8　基于接口而非实现编程：有没有必要为每个类都定义接口　65

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2.9　组合优于继承：什么情况下可以使用继承　70

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第3章设计原则　75

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3.1　单一职责原则：如何判定某个类的职责是否单一　76

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3.2　开闭原则：只要修改代码，就一定违反开闭原则吗　79

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3.3　里氏替换原则：什么样的代码才算违反里氏替换原则　86

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3.4　接口隔离原则：如何理解该原则中的“接口”　89

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3.5　依赖反转原则：依赖反转与控制反转、依赖注入有何关系　97

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3.6　KISS原则和YAGNI原则：二者是一回事吗　100

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3.7　DRY原则：相同的两段代码就一定违反DRY原则吗　104

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3.8　LoD：如何实现代码的“高内聚、低耦合”　110

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第4章代码规范　117

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4.1　命名与注释：如何精准命名和编写注释　118

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4.2　代码风格：与其争论标准，不如团队统一　121

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4.3　编程技巧：小技巧，大作用，一招提高代码的可读性　123

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第5章重构技巧　130

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5.1　重构四要素：目的、对象、时机和方法　131

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5.2　单元测试：保证重构不出错的有效手段　133

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5.3　代码的可测试性：如何编写可测试代码　139

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5.4　解耦：哪些方法可以用来解耦代码　147

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5.5　重构案例：将ID生成器代码从“能用”重构为“好用”　150

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第6章创建型设计模式　166

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6.1　单例模式（上）：为什么不推荐在项目中使用单例模式　167

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6.2　单例模式（下）：如何设计实现一个分布式单例模式　177

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6.3　工厂模式（上）：如何解耦复杂对象的创建和使用　180

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6.4　工厂模式（下）：如何设计实现一个依赖注入容器　188

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6.5　建造者模式：什么情况下必须用建造者模式创建对象　194

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6.6　原型模式：如何快速复制（clone）一个哈希表　200

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第7章结构型设计模式　208

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7.1　代理模式：代理模式在RPC、缓存和监控等场景中的应用　209

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7.2　装饰器模式：剖析Java IO类库的底层设计思想　213

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7.3　适配器模式：如何利用适配器模式解决代码的不兼容问题　219

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7.4　桥接模式：如何将M×N的继承关系简化为M+N的组合关系　230

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7.5　门面模式：如何设计接口以兼顾接口的易用性和通用性　231

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7.6　组合模式：一种应用在树形结构上的特殊设计模式　233

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7.7　享元模式：如何利用享元模式降低系统的内存开销　239

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第8章行为型设计模式　249

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8.1　观察者模式：如何实现一个异步非阻塞的EventBus框架　250

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8.2　模板方法模式（上）：模板方法模式在JDK、Servlet、JUnit中的应用　261

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8.3　模板方法模式（下）：模板方法模式与回调有何区别和联系　267

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8.4　策略模式：如何避免冗长的if-else和switch-case语句　273

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8.5　职责链模式：框架中的过滤器、拦截器和插件是如何实现的　282

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8.6　状态模式：游戏和工作流引擎中常用的状态机是如何实现的　297

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8.7　迭代器模式（上）：为什么要用迭代器遍历集合　306

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8.8　迭代器模式（下）：如何实现一个支持快照功能的迭代器　315

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8.9　访问者模式：为什么支持双分派的编程语言不需要访问者模式　320

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8.10　备忘录模式：如何优雅地实现数据防丢失、撤销和恢复功能　330

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8.11　命令模式：如何设计实现基于命令模式的手游服务器　334

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8.12　解释器模式：如何设计实现一个自定义接口告警规则的功能　337

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8.13　中介模式：什么时候使用中介模式？什么时候使用观察者模式？　343