Java语言程序设计与数据结构(进阶篇)(原书第11版)

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内容简介: 本书是Java语言的经典教材,中文版分为《Java语言程序设计 基础篇》和《Java语言程序设计 进阶篇》,主要介绍程序设计基础、面向对象程序设计、算法和数据结构、GUI程序设计、高级Java程序设计等内容。本书以实例驱动的方式,贯彻问题解决的思想,帮助读者掌握Java语言的开发技术,并解决实际工程问题。

目录: 出版者的话
中文版序
译者序
前言
第19章 泛型 1
19.1 引言 1
19.2 动机和优点 1
19.3 定义泛型类和接口 4
19.4 泛型方法 5
19.5 示例学习:对一个对象数组进行排序 7
19.6 原生类型和向后兼容 8
19.7 通配泛型 10
19.8 泛型的擦除和限制 12
19.9 示例学习:泛型矩阵类 15
关键术语 19
本章小结 19
测试题 20
编程练习题 20
第20章 线性表、栈、队列和优先队列 22
20.1 引言 22
20.2 集合 23
20.3 迭代器 26
20.4 使用forEach方法 27
20.5 线性表 28
20.5.1 List接口中的通用方法 28
20.5.2 数组线性表类ArrayList和链表类LinkedList 29
20.6 Comparator接口 32
20.7 线性表和集合的静态方法 36
20.8 示例学习:弹球 39
20.9 向量类和栈类 42
20.10 队列和优先队列 44
20.10.1 Queue接口 44
20.10.2 双端队列Deque和链表LinkedList 45
20.11 示例学习:表达式求值 47
关键术语 51
本章小结 51
测试题 51
编程练习题 51
第21章 规则集和映射 57
21.1 引言 57
21.2 规则集 57
21.2.1 HashSet 58
21.2.2 LinkedHashSet 61
21.2.3 TreeSet 62
21.3 比较规则集和线性表的性能 65
21.4 示例学习:关键字计数 67
21.5 映射 69
21.6 示例学习:单词的出现次数 73
21.7 单元素与不可变的集合和映射 75
关键术语 76
本章小结 76
测试题 77
编程练习题 77
第22章 开发高效算法 79
22.1 引言 79
22.2 使用大O标记来衡量算法效率 79
22.3 示例:确定大O 81
22.4 分析算法的时间复杂度 85
22.4.1 分析二分查找算法 85
22.4.2 分析选择排序算法 85
22.4.3 分析汉诺塔问题 85
22.4.4 常用的递推关系 86
22.4.5 比较常用的增长函数 86
22.5 使用动态编程寻找斐波那契数 87
22.6 使用欧几里得算法求最大公约数 89
22.7 寻找素数的高效算法 93
22.8 使用分而治之法寻找最近点对 99
22.9 使用回溯法解决八皇后问题 101
22.10 计算几何:寻找凸包 103
22.10.1 卷包裹算法 104
22.10.2 格雷厄姆算法 105
关键术语 106
本章小结 106
测试题 107
编程练习题 107
第23章 排序 114
23.1 引言 114
23.2 插入排序 115
23.3 冒泡排序117
23.4 归并排序 119
23.5 快速排序 122
23.6 堆排序 126
23.6.1 堆的存储 127
23.6.2 添加一个新的结点 127
23.6.3 删除根结点 128
23.6.4 Heap类 129
23.6.5 使用Heap类进行排序 131
23.6.6 堆排序的时间复杂度 132
23.7 桶排序和基数排序 133
23.8 外部排序 135
23.8.1 实现阶段Ⅰ 136
23.8.2 实现阶段Ⅱ 137
23.8.3 结合两个阶段 139
23.8.4 外部排序复杂度 141
关键术语 142
本章小结 142
测试题 142
编程练习题 142
第24章 实现线性表、栈、队列和优先队列 146
24.1 引言 146
24.2 线性表的通用操作 146
24.3 数组线性表 149
24.4 链表 156
24.4.1 结点 156
24.4.2 MyLinkedList类 158
24.4.3 实现MyLinkedList 159
24.4.4 MyArrayList和MyLinkedList 167
24.4.5 链表的变体 167
24.5 栈和队列 169
24.6 优先队列 172
本章小结 173
测试题 174
编程练习题 174
第25章 二叉搜索树 176
25.1 引言 176
25.2 二叉搜索树 176
25.2.1 表示二叉搜索树 177
25.2.2 查找一个元素 178
25.2.3 在BST中插入一个元素 178
25.2.4 树的遍历 179
25.2.5 BST类 180
25.3 删除BST中的一个元素 189
25.4 树的可视化和MVC 194
25.5 迭代器 197
25.6 示例学习:数据压缩 199
关键术语 204
本章小结 204
测试题 204
编程练习题 204
第26章 AVL树 208
26.1 引言 208
26.2 重新平衡树 209
26.3 为AVL树设计类 211
26.4 重写insert方法 212
26.5 实现旋转 213
26.6 实现delete方法 213
26.7 AVLTree类 214
26.8 测试 AVLTree类 219
26.9 AVL树的时间复杂度分析 222
关键术语 222
本章小结 223
测试题 223
编程练习题 223
第27章 散列 225
27.1 引言 225
27.2 什么是散列 225
27.3 散列函数和散列码 226
27.3.1 基本数据类型的散列码 226
27.3.2 字符串的散列码 227
27.3.3 压缩散列码 227
27.4 使用开放地址法处理冲突 228
27.4.1 线性探测法 228
27.4.2 二次探测法 230
27.4.3 双重散列法 230
27.5 使用分离链接法处理冲突 232
27.6 装填因子和再散列 232
27.7 使用散列实现映射 233
27.8 使用散列实现规则集 242
关键术语 248
本章小结 249
测试题 249
编程练习题 249
第28章 图及其应用 251
28.1 引言 251
28.2 基本的图术语 252
28.3 表示图 254
28.3.1 表示顶点 254
28.3.2 表示边:边数组 255
28.3.3 表示边:Edge对象 256
28.3.4 表示边:邻接矩阵 256
28.3.5 表示边:邻接线性表 257
28.4 图的建模 259
28.5 图的可视化 268
28.6 图的遍历 271
28.7 深度优先搜索 272
28.7.1 DFS的算法 272
28.7.2 DFS的实现 273
28.7.3 DFS的应用 274
28.8 示例学习:连通圆问题 275
28.9 广度优先搜索 278
28.9.1 BFS的算法 278
28.9.2 BFS的实现 278
28.9.3 BFS的应用 280
28.10 示例学习:9枚硬币反面问题 281
关键术语 286
本章小结 286
测试题 286
编程练习题 286
第29章 加权图及其应用 291
29.1 引言 291
29.2 加权图的表示 292
29.2.1 加权边的表示:边数组 292
29.2.2 加权邻接矩阵 293
29.2.3 邻接线性表 293
29.3 WeightedGraph类 294
29.4 最小生成树 301
29.4.1 最小生成树算法 302
29.4.2 完善Prim的MST算法 303
29.4.3 MST算法的实现 304
29.5 寻找最短路径 307
29.6 示例学习:加权的9枚硬币反面问题 315
关键术语 318
本章小结 318
测试题 319
编程练习题 319
第30章 集合流的聚合操作 325
30.1 引言 325
30.2 流管道 326
30.2.1 Stream.of、limit、forEach方法 328
30.2.2 sorted方法 329
30.2.3 filter方法 329
30.2.4 max和min方法 329
30.2.5 anyMatch、allMatch和noneMatch方法 329
30.2.6 map、distinct和count方法 329
30.2.7 findFirst、findAny和toArray方法 330
30.3 IntStream、LongStream和DoubleStream 331
30.4 并行流 333
30.5 使用reduce方法进行流的归约 336
30.6 使用collect方法进行流的归约 338
30.7 使用groupingBy收集器进行元素分组 341
30.8 示例学习 344
30.8.1 示例学习:数字分析 344
30.8.2 示例学习:计算字母的出现次数 345
30.8.3 示例学习:计算字符串中每个字母的出现次数 346
30.8.4 示例学习:处理二维数组中的所有元素 347
30.8.5 示例学习:得到目录大小 348
30.8.6 示例学习:关键字计数 349
30.8.7 示例学习:单词出现次数 350
本章小结 351
测试题 351
编程练习题 351
附录A Java关键字 353
附录B ASCII字符集 354
附录C  操作符优先级表 355
附录D Java修饰符 356
附录E 特殊浮点值 357
附录F 数系 358
附录G 位操作符 362
附录H 正则表达式 363
附录I 枚举类型 367


前言: 许多读者就本书之前的版本给出了很多反馈。这些评论和建议极大地改进了本书。这一版在表述、组织、示例、练习题以及附录方面都有大幅提高。
本书采用基础优先的方法,在设计用户自定义类之前,首先介绍基本的程序设计概念和技术。选择语句、循环、方法和数组这样的基本概念和技术是程序设计的基础,它们为学生进一步学习面向对象程序设计和高级Java程序设计做好准备。
本书以问题驱动的方式来教授程序设计,将重点放在问题的解决而不是语法上。我们通过使用在各种应用情景中引发思考的问题,使得程序设计的介绍变得更加有趣。前面章节的主线放在问题的解决上,引入合适的语法和库以支持编写解决问题的程序。为了支持以问题驱动的方式来教授程序设计,本书提供了大量不同难度的问题来激发学生的积极性。为了吸引各个专业的学生来学习,这些问题涉及很多应用领域,包括数学、科学、商业、金融、游戏、动画以及多媒体等。
本书将程序设计、数据结构和算法无缝整合在一起,采用一种实用的方式来教授数据结构。首先介绍如何使用各种数据结构来开发高效的算法,然后演示如何实现这些数据结构。通过实现,学生可以深入理解数据结构的效率,以及如何和何时使用某种数据结构。最后,我们设计和实现了针对树和图的用户自定义数据结构。
本书广泛应用于全球各大学的程序设计入门、数据结构和算法课程中。完全版包括程序设计基础、面向对象程序设计、GUI程序设计、数据结构、算法、并行、网络、数据库和Web程序设计。这个版本旨在把学生培养成精通Java的程序员。基础篇可用于程序设计的第一门课程(通常称为CS1)。基础篇包含完全版的前18章内容,本书还有一个AP版本,适合学习AP计算机科学(AP Computer Science)课程的高中生使用。
教授编程的最好途径是通过示例,而学习编程的唯一途径是通过动手练习。本书通过示例对基本概念进行了讲解,并提供了大量不同难度的练习题供学生进行练习。在我们的程序设计课程中,每次课后都布置了编程练习。
我们的目标是编写一本可以通过各种应用场景中的有趣示例来教授问题求解和程序设计的教材。如果您有任何关于如何改进本书的评论或建议,请给我发邮件。
Y. Daniel Liang
y.daniel.liang@gmail.com
www.cs.armstrong.edu/liang
www.pearsonhighered.com/liang
ACM/IEEE课程体系2013版和ABET课程评价
新的ACM/IEEE课程体系2013版将知识体系组织成18个知识领域。为了帮助教师基于本书设计课程,我们提供了示例教学大纲来确定知识领域和知识单元。作为一个常规的定制示例,示例教学大纲用于三学期的课程系列。示例教学大纲可以从教师资源配套网站获取。
许多读者来自ABET认证计划。ABET认证的一个关键组成部分是,通过针对课程效果的持续的课程评价确定薄弱环节。我们在教师资源配套网站中提供了课程效果示例,以及用于衡量课程效果的示例考试。
本版新增内容
本版对各个细节都进行了全面修订,以增强其清晰性、表述、内容、示例和练习题。本版主要的改进如下:
书名改为了“Java语言程序设计与数据结构”,以体现在数据结构方面的增强。本书使用一种实用的方式来介绍、实现和使用数据结构,并涵盖了一门典型的数据结构课程中的所有主题。另外,还提供了额外的奖励章节来介绍高级的数据结构,比如2-4树、B树以及红黑树等。
针对最新的Java技术进行了更新。使用Java 8版本中的新特征对示例和练习进行了改进和简化。
在第13章的接口介绍中,引入了默认方法和静态方法。
GUI相关章节都更新到JavaFX 8。改写了所有示例。示例和练习中的用户界面现在都是可以改变尺寸并且居中显示的。
在第15章的示例中,涵盖了内部类、匿名内部类以及lambda表达式的内容。
数据结构相关章节中,更多的示例和练习采用了lambda表达式来简化编程。方法引用在20.6节介绍Comparator接口时进行了介绍。
在第20章中介绍了forEach方法,作为对集合中每个元素应用一个动作而进行的循环的简单替代方法。
在第24~29章中,使用了Java 8中接口的默认方法重新设计和简化了MyList、MyArrayList、MyLinkedList、Tree、BST、AVLTree、MyMap、MyHashMap、MySet、MyHashSet、Graph、UnweightedGraph和WeightedGraph的实现。
第30章为全新章节,介绍集合流的聚合操作。
第31章(奖励章节)介绍了FXML和Scene Builder可视化工具。
重新设计了配套网站,增加了新的交互式测试题、复习题、动画以及现场编程。
在教师资源网站上为教师额外提供了200多道编程练习题,并给出了答案。这些练习题没有出现在教材中。
可以访问www.pearsonhighered.com/liang,获得和前一版本的关联以及新特征的完整列表。
教学特色
本书使用以下要素组织素材:
教学目标:在每章开始列出学生学习本章应该掌握的内容,学完这章后,学生能够判断自己是否达到这个目标。
引言:提出引发思考的问题以展开讨论,激发读者深入探讨该章内容。
要点提示:突出每节中涵盖的重要概念。
复习题:按节组织,帮助学生复习相关内容并评估掌握的程度。
示例学习:通过精心挑选示例,以容易理解的方式教授问题求解和程序设计概

媒体评论: 本书是Java语言的经典教材,多年来畅销不衰。本书全面整合了Java 8的特性,采用“基础优先,问题驱动”的教学方式,循序渐进地介绍了程序设计基础、解决问题的方法、面向对象程序设计、图形用户界面设计、异常处理、I/O和递归等内容。此外,本书还全面且深入地覆盖了一些高级主题,包括算法和数据结构、多线程、网络、国际化、高级GUI等内容。
本书中文版由《Java语言程序设计与数据结构 基础篇》和《Java语言程序设计与数据结构 进阶篇》组成。基础篇对应原书的第1~18章,进阶篇对应原书的第19~30章。
主要特点
● 基础篇介绍基础内容,进阶篇介绍高级内容,便于教师按需选择理想的教材。
● 书名中增加了“数据结构”,以体现在数据结构方面的增强。
● 针对最新的Java技术进行了更新。使用Java 8版本中的新特征对示例和练习进行了改进和简化。
● 提供的大量示例中都包括了对问题求解的详细步骤,很多示例都是随着Java技术的引入而不断深入,这种循序渐进的讲解方式更易于学生学习。
● 更多有趣示例和练习,激发学生兴趣。在配套网站上为教师额外提供了200多道编程练习题。