數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在應(yīng)用程序存儲和組織數(shù)據(jù)方面起著至關(guān)重要的作用。選擇正確的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)對于顯著提高應(yīng)用程序的性能至關(guān)重要，因為隨著數(shù)據(jù)量的增加，我們希望能夠擴展應(yīng)用程序。本書將向你介紹基本的Python數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以及用于構(gòu)造簡單、可維護(hù)的應(yīng)用程序的最常見和最重要的算法。它還允許你通過工作示例和易于遵循的分步說明來實現(xiàn)這些算法。

在本書中，你將學(xué)習(xí)基本的Python數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和最常見的算法。通過這本書，你將學(xué)習(xí)如何創(chuàng)建復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，如鏈表、棧、堆、隊列、樹和圖，以及排序算法，包括冒泡排序、插入排序、堆排序和快速排序。本書還描述了各種選擇算法，如隨機選擇和確定性選擇，并詳細(xì)討論了各種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)算法和設(shè)計范例，如貪婪算法、分治法和動態(tài)規(guī)劃。此外，通過簡單的圖形示例解釋了復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，例如樹和圖，以理解這些有用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的概念。通過本書還可以學(xué)習(xí)各種重要的字符串處理和模式匹配算法，如KMP算法和BoyerMoore算法，以及它們在Python中的簡單實現(xiàn)。

讀者對象

本書適用于初級或中級水平的Python開發(fā)人員，因為各章均提供了實際示例和簡單方法來理解復(fù)雜算法。對于學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法課程的學(xué)生也可能有用，因為它幾乎涵蓋了所研究的所有算法、概念和設(shè)計。本書還適用于希望部署大規(guī)模應(yīng)用程序的軟件開發(fā)人員，因為本書提供了存儲相關(guān)數(shù)據(jù)的有效方法。

涵蓋的內(nèi)容

第1章Python數(shù)據(jù)類型與結(jié)構(gòu)，介紹了Python中基本的數(shù)據(jù)類型和結(jié)構(gòu)。本章概述了Python中可用的幾種內(nèi)置數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，這對于理解數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)部機制至關(guān)重要。

第2章算法設(shè)計導(dǎo)論，詳細(xì)介紹了算法設(shè)計問題和技巧。本章將通過運行時間和計算復(fù)雜度比較不同的算法分析，告訴我們哪些算法在給定問題中表現(xiàn)更好。

第3章算法設(shè)計技術(shù)和策略，涵蓋了分治法、動態(tài)規(guī)劃、貪婪算法等各種重要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計范式。我們將學(xué)習(xí)通過一些主要原則（例如健壯性、適應(yīng)性和可重用性）創(chuàng)建數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并學(xué)習(xí)將結(jié)構(gòu)與功能分離。

第4章鏈表，鏈表是最常見的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之一，通常用于實現(xiàn)其他結(jié)構(gòu)，例如棧和隊列。本章描述了鏈表及其操作和實現(xiàn)，并且比較了它們與數(shù)組的行為，討論了每種結(jié)構(gòu)的相對優(yōu)勢和劣勢。

第5章棧和隊列，詳細(xì)介紹了棧和隊列數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。本章還討論了這些線性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的行為，并演示了一些實現(xiàn)，給出了典型的現(xiàn)實生活應(yīng)用示例。

第6章樹，考慮了樹如何構(gòu)成許多重要的高級數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。本章將介紹如何實現(xiàn)二叉樹，并研究如何遍歷樹、檢索和插入值。

第7章堆和優(yōu)先隊列，將優(yōu)先隊列作為重要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并展示如何使用堆來實現(xiàn)它們。

第8章哈希表，介紹了符號表，并給出了一些典型的實現(xiàn)方法，討論了各種應(yīng)用程序。我們將了解哈希的過程，給出哈希表的實現(xiàn)，并討論各種設(shè)計注意事項。

第9章圖和算法，介紹了一些更專業(yè)的結(jié)構(gòu)，包括圖和空間結(jié)構(gòu)。我們將學(xué)習(xí)如何通過節(jié)點和頂點來表示數(shù)據(jù)，并創(chuàng)建有向圖和無向圖等結(jié)構(gòu)。我們還將學(xué)習(xí)最小生成樹的不同算法，如Prim算法和Kruskal算法。

第10章搜索，討論了最常見的搜索算法，包括二分搜索和插值搜索算法，還給出了它們在各種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的使用示例。搜索數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是一項基本任務(wù)，有許多方法可以實現(xiàn)。

第11章排序，介紹了最常見的排序方法，包括冒泡排序、插入排序、選擇排序、快速排序和堆排序算法，并詳細(xì)解釋了它們的原理及其Python實現(xiàn)。

第12章選擇算法，討論了如何使用選擇算法來查找列表中的第i個最大的元素。這是與排序算法相關(guān)的重要操作，并且與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法廣泛相關(guān)。

第13章字符串匹配算法，涵蓋了與字符串相關(guān)的基本概念和定義。本章詳細(xì)討論了各種字符串和模式匹配算法，比如樸素方法，以及KnuthMorrisPratt（KMP）和BoyerMoore模式匹配算法。

附錄練習(xí)答案，提供了第2~13章練習(xí)的答案。

此外，讀者還可以在線獲取與樹算法相關(guān)的額外內(nèi)容，網(wǎng)址為：https://static.packtcdn.com/downloads/9781801073448_Bonus_Content.pdf。

建議

為了充分利用本書，需要在Python 3.10或更高版本上運行本書中的代碼。Python的交互環(huán)境也可以用于運行代碼片段。建議通過執(zhí)行書中提供的代碼來學(xué)習(xí)算法和概念，以更好地理解算法。本書旨在為讀者提供實踐經(jīng)驗，因此建議對所有算法進(jìn)行編程，以充分發(fā)揮本書的價值。