编程珠玑（第2版·修订版） ([美]乔恩·本特利（Jon Bentley） 著) (Z-Library)

目 录 封面 扉页 版权 版权声明 译者简介 译者序 前言 第一部分 基础 第1章 开篇 1.1 一次友好的对话 1.2 准确的问题描述 1.3 程序设计 1.4 实现概要 1.5 原理 1.6 习题 1.7 深入阅读 第2章 啊哈！算法 2.1 三个问题 2.2 无处不在的二分搜索 2.3 基本操作的威力 2.4 排序 2.5 原理 2.6 习题 2.7 深入阅读 2.8 变位词程序的实现（边栏） 第3章 数据决定程序结构

3.1 一个调查程序 3.2 格式信函编程 3.3 一组示例 3.4 结构化数据 3.5 用于特殊数据的强大工具 3.6 原理 3.7 习题 3.8 深入阅读 第4章 编写正确的程序 4.1 二分搜索的挑战 4.2 编写程序 4.3 理解程序 4.4 原理 4.5 程序验证的角色 4.6 习题 4.7 深入阅读 第5章 编程小事 5.1 从伪代码到C程序 5.2 测试工具 5.3 断言的艺术 5.4 自动测试 5.5 计时 5.6 完整的程序 5.7 原理 5.8 习题 5.9 深入阅读 5.10 调试（边栏） 第二部分 性能

第6章 程序性能分析 6.1 实例研究 6.2 设计层面 6.3 原理 6.4 习题 6.5 深入阅读 第7章 粗略估算 7.1 基本技巧 7.2 性能估计 7.3 安全系数 7.4 Little定律 7.5 原理 7.6 习题 7.7 深入阅读 7.8 日常生活中的速算（边栏） 第8章 算法设计技术 8.1 问题及简单算法 8.2 两个平方算法 8.3 分治算法 8.4 扫描算法 8.5 实际运行时间 8.6 原理 8.7 习题 8.8 深入阅读 第9章 代码调优 9.1 典型的故事 9.2 急救方案集锦 9.3 大手术——二分搜索

9.4 原理 9.5 习题 9.6 深入阅读 第10章 节省空间 10.1 关键在于简单 10.2 示例问题 10.3 数据空间技术 10.4 代码空间技术 10.5 原理 10.6 习题 10.7 深入阅读 10.8 巨大的节省（边栏） 第三部分 应用 第11章 排序 11.1 插入排序 11.2 一种简单的快速排序 11.3 更好的几种快速排序 11.4 原理 11.5 习题 11.6 深入阅读 第12章 取样问题 12.1 问题 12.2 一种解决方案 12.3 设计空间 12.4 原理 12.5 习题 12.6 深入阅读 第13章 搜索

13.1 接口 13.2 线性结构 13.3 二分搜索树 13.4 用于整数的结构 13.5 原理 13.6 习题 13.7 深入阅读 13.8 一个实际搜索问题（边栏） 第14章 堆 14.1 数据结构 14.2 两个关键函数 14.3 优先级队列 14.4 一种排序算法 14.5 原理 14.6 习题 14.7 深入阅读 第15章 字符串 15.1 单词 15.2 短语 15.3 生成文本 15.4 原理 15.5 习题 15.6 深入阅读 第1版跋 第2版跋 附录A 算法分类 附录B 估算测试 附录C 时空开销模型

附录D 代码调优法则 附录E 用于搜索的C++类 部分习题提示 部分习题答案 索引

PEARSON 编程珠玑 第2版 修订版 [美]Jon Bentley 著 黄倩 钱丽艳 译 刘田 审校 Programming Pearls Second Edition 人民邮电出版社 北京

图书在版编目（CIP）数据 编程珠玑/（美）本特利（Bentley,J.)著：黄倩，钱丽艳译.--2版 （修订本）.--北京：人民邮电出版社，2015.1 书名原文：Programming pearls,second edition ISBN 978-7-115-35761-8 Ⅰ.①编… Ⅱ.①本…②黄…③钱… Ⅲ.①程序设计 Ⅳ.①TP311.1 中国版本图书馆CIP数据核字（2014）第266600号 内容提要 本书是计算机科学方而的经典名著。书的内容围绕程序设计人员 面对的一系列实际问题展开。作者Jon Bentley以其独有的洞察力和创 造力，引导读者理解这些问题并学会解决方法，而这些正是程序员实 际编程生涯中至关重要的。本书的特色是通过一些精心设计的有趣而 又颇具指导意义的程序，对实用程序设计技巧及基本设计原则进行了 透彻而睿智的描述，为复杂的编程问题提供了清晰而完备的解决思 路。本书对各个层次的程序员都具有很高的阅读价值。 ◆著 [美]Jon Bentley 译 黄倩 钱丽艳 审校 刘田 责任编辑 杨海玲 责任印制 张佳莹 彭志环 ◆人民邮电出版社出版发行 北京市丰台区成寿寺路11号 邮编 100164 电子邮件 315@ptpress.com.cn 网址 http://www.ptpress.com.cn 北京铭成印刷有限公司印刷 ◆开本：720×960 1/16 印张：17.5 字数：320千字 2015年1月第2版

印数：1-6000册 2015年1月北京第1次印刷 著作权合同登记号 图字：01-2006-7038号 定价：39.00元 读者服务热线：(010)81055410 印装质量热线：(010)81055316 反盗版热线：(010)81055315 广告经营许可证：京崇工商广字第0021号

版权声明 Authorized translation from the English language edition,entitled Programming Pearls,Second Edition,0201657880 by Jon Bentley,published by Pearson Education,Inc.,publishing as Addison Wesley,Copyright © 2000 by Lucent Technologies. All rights reserved.No part of this book may be reproduced or transmitted in any form or by any means,electronic or mechanical,including photocopying,recording or by any information storage retrieval system,without permission from Pearson Education,Inc. CHINESE SIMPLIFIED language edition published by PEARSON EDUCATION ASIA LTD.and POSTS & TELECOM PRESS Copyright © 2015. 本书中文简体字版由Pearson Education Asia Ltd.授权人民邮电出版 社独家出版。未经出版者书面许可，不得以任何方式复制或抄袭本书 内容。 本书封面贴有Pearson Education（培生教育出版集团）激光防伪标 签，无标签者不得销售。 版权所有，侵权必究。

译者简介 黄倩 中国科学院计算技术研究所博士研究生，毕业于南京大学， 目前主要从事视频处理等方面的研究工作。 钱丽艳 北京大学信息科学技术学院基础实验教学研究所软件实验 室主任、工程师，毕业于国防科技大学，目前主要从事数值计算、程 序设计等方面的研究工作。 审稿人简介 刘田 北京大学信息科学技术学院软件研究所副教授、中国电子学 会电路与系统分会图论与系统优化专业委员会秘书长、中国计算机学 会和中国电子学会高级会员，毕业于中国科学技术大学，目前主要从 事算法分析和计算复杂度、量子信息处理等方面的研究工作，翻译出 版了多部国外著名离散数学和计算理论教材。

译者序 本书作者Jon Bentley是美国著名的程序员和计算机科学家，他于 20世纪70年代前后在很有影响力的《ACM通讯》（Communications of the ACM）上以专栏的形式连续发表了一系列短文，成功地总结和提 炼了自己在长期的计算机程序设计实践中积累下来的宝贵经验。这些 短文充满了真知灼见，而且文笔生动、可读性强，对于提高职业程序 员的专业技能很有帮助，因此该专栏大受读者欢迎，成为当时该学术 期刊的王牌栏目之一。可以想象当时的情形颇似早年金庸先生在《明 报》上连载其武侠小说的盛况。后来在ACM的鼓励下，作者经过仔细 修订和补充整理，对各篇文章的先后次序做了精心编排，分别在1986 年和1988年结集出版了Programming Pearls（《编程珠玑》）和More Programming Pearls（《编程珠玑（续）》）这两本书，二者均成为该 领域的名著。《编程珠玑（第2版）》在2000年问世，书中的例子都改 用C语言书写，并多处提到如何用 C++和 Java 中的类来实现。《编程 珠玑（续）》虽未再版，例子多以Awk语言写成，但其语法与C相近， 容易看懂。 作者博览群书，旁征博引，无论是计算机科学的专业名著，如 《计算机程序设计艺术》，还是普通的科普名著，如《啊哈！灵机一 动》，都在作者笔下信手拈来、娓娓道出，更不用说随处可见的作者 自己的真知灼见了。如果说《计算机程序设计艺术》这样的巨著代表 了程序员们使用的“坦克和大炮”一类的重型武器，这两本书则在某种 程度上类似于鲁迅先生所说的“匕首与投枪”一类的轻型武器，更能满

足职业程序员的日常需要。或者说前者是武侠小说中提高内力修为的 根本秘籍，后者是点拨临阵招数的速成宝典，二者同样都是克敌制胜 的法宝，缺一不可。在无止境地追求精湛技艺这一点上，程序员、数 学家和武侠们其实是相通的。 在美国，这两本书不仅被用作大学低年级数据结构与算法课程的 教材，还用作高年级算法课程的辅助教材。例如，美国著名大学麻省 理工学院的电气工程与计算机科学开放式核心课程算法导论就将这两 本书列为推荐读物。这两本书覆盖了大学算法课程和数据结构课程的 大部分内容，但是与普通教材的侧重点又不一样，不强调单纯从数学 上来进行分析的技巧，而是强调结合实际问题来进行分析、应用和实 现的技巧，因此可作为大学计算机专业的算法、数据结构、软件工程 等课程的教师参考用书和优秀课外读物。书中有许多真实的历史案例 和许多极好的练习题以及部分练习题的提示与解答，非常适合自学。 正如作者所建议的那样，阅读这两本书时，读者需要备有纸和笔，最 好还有一台计算机在手边，边读边想、边想边做，这样才能将阅读这 两本书的收益最大化。 人民邮电出版社引进版权，同时翻译出版了《编程珠玑（第 2 版）》和《编程珠玑（续）》，使这两个中译本珠联璧合，相信这不 仅能极大地满足广大程序员读者的需求，还有助于提高国内相关课程 的授课质量和学生的学习兴趣。 本书主要由黄倩和钱丽艳翻译，刘田审校，翻译过程中得到了张 怀勇先生的帮助，在此表示感谢。由于本书内容深刻，语言精妙，而 译者的水平和时间都比较有限，错误和不当之处在所难免，敬请广大 读者批评指正。

前言 计算机编程有很多方面。Fred Brooks在《人月神话》一书中为我 们描绘了全景，他的文章强调了管理在大型软件项目中所起的关键作 用。而Steve McConnell在《代码大全》一书中更具体地传授了良好的 编程风格。这两本书所讨论的是好软件的关键因素和专业程序员应有 的特征。遗憾的是，仅仅熟练地运用这些可靠的工程原理，不见得一 定能够如期完成软件并顺利运行。 关于本书 本书描述了计算机编程更具魅力的一面：在可靠的工程之外，在 洞察力和创造力范围内结晶而出的编程珠玑。正如自然界中的珍珠来 自于磨砺牡蛎的细沙一样，这些编程珠玑来自于磨砺程序员的实际问 题。书中的程序都很有趣，传授了重要的编程技巧和基本的设计原 理。 本书大部分内容最初发表在《ACM 通讯》中我主持的“编程珠玑” 专栏。这些内容经过汇总和修订，在1986年结集出版，成为了本书的 第1版。第1版的13篇文章中，有12篇都在本版中做了大幅修订；此 外，本版还补充了3篇新的内容。 阅读本书所需的唯一背景知识就是某种高级语言的编程经验。书 中偶尔会出现一些高级技术（如 C++中的模板等），对此不熟悉的读 者可以跳过这些内容，基本上不影响阅读。 本书每一章都独立成篇，各章之间却又有着逻辑分组。第1章至第 5章构成本书的第一部分，这部分回顾了编程的基本原理：问题定义、

算法、数据结构以及程序验证和测试。第二部分围绕效率这个主题展 开。效率问题有时本身很重要，又永远都是进入有趣编程问题的绝佳 跳板。第三部分用这些技术来解决排序、搜索和字符串等重要问题。 阅读本书的一个提示：不要读得太快。要仔细阅读，一次读一 章。要尝试解答书中提出的问题——有些问题需要集中精力思考一两 个小时才会变得容易。然后，要努力解答每章末尾的习题：当读者写 下答案时，从本书学到的大部分知识就会跃然纸上。如有可能，要先 与朋友和同事讨论一下自己的思路，再去查阅本书末尾的提示和答 案。每章末尾的“深入阅读”并不算是学术意义上的参考文献表，而是 我推荐的一些好书，这些书是我个人藏书的重要部分。 本书是为程序员而写的。我希望书中的习题、提示、答案和深入 阅读对每个人都有用。本书已用作算法、程序验证和软件工程等课程 的教材。附录A中的算法分类可供实际编程人员参考，该附录同时还 说明了如何在算法和数据结构课程中使用本书。 代码 本书第1版中的伪代码程序其实都已实现，但当时未公开。在本版 中，我重写了所有的老程序，并且编写了差不多等量的新代码。这些 程序可以在 http://netlib.bell-labs.com/cm/cs/pearls/下载。代码中包含许 多对函数进行测试、调试和计时的脚手架程序。该网站还提供了其他 相关的材料。由于现在许多的软件都能在线获得，因此本版的一个新 增内容就是：如何评估和使用软件组件。 本书的程序采用了简洁的代码风格：短变量名，很少空行，很少 或没有错误检测。这种风格不适用于大型软件项目，却有助于表达算 法的核心思想。第5章第1个习题的答案给出了这种风格的更多细节。 本书包含几个实际的C和C++程序，其余大多数函数都用伪代码来 表示，这样既节省了空间，又避免了繁琐的语法。记号for i = [0,n)表 示在从0至n-1的范围内对i进行迭代。在这类 for 循环中，左圆括号和

右圆括号代表开区间（不包括端点值），而左方括号和右方括号代表 闭区间（包括端点值）。表达式function(i,j)仍表示用参数i和j调用函 数，而array[i,j]仍表示访问数组元素。 本版所提供的许多程序的运行时间都基于“我的计算机”——一台 128 MB内存、运行Windows NT 4.0操作系统的400 MHz Pentium II。我 测试了这些程序在其他几台机器上的运行时间，书中记录了我观察到 的一些显著的差异。所有的实验都使用了最高级别的编译器优化。建 议读者在自己的计算机上对这些程序计时，我敢打赌读者将会发现相 似比率的运行时间。 致第1版的读者 我希望你们在翻阅本版时的第一感觉是“看起来很眼熟啊”，而过 几分钟又得出结论“以前从来没读过”。 本版与第1版主题相同，但涉及的范围更广。计算技术已经在数据 库、网络和用户界面等重要领域取得了长足的进展。大多数程序员应 当都熟悉这些技术。但是，这些领域的中心仍然是那些核心编程问 题，这些问题还是本书的主题。相对于第1版而言，本版可以比喻为一 条稍微长大了的鱼，游进了一个大得多的池塘。 第1版第4章关于实现二分搜索的一节内容经过扩充成为了本版中 关于测试、调试和计时的第5章。第1版第11章经过扩充，在本版中分 成了第12章（还讨论原来的问题）和第13章（讨论集合表示）。第1版 第13章描述的在64 KB地址空间运行的拼写检查器已被删除，但其要 点仍保留在13.8节中。新增的第15章讨论字符串问题。本版在第1版的 各章中插入了许多新节，同时删除了一些旧节。新增的习题、答案以 及4个附录使得本版篇幅比第1版增加了25%。 本版保留了许多原有的实例研究，因为它们具有历史价值。有些 老故事则用现代术语做了改写。 第1版的致谢

对许多人给予我的诸多帮助，我一直心存感激。Peter Denning和 Stuart Lynn最早设想在《ACM通讯》上开设专栏。Peter在计算机学会 （ACM）内做了大量的工作，促成了该专栏，并动员我来主持这个专 栏。ACM总部员工（特别是Roz Steier和Nancy Adriance）在本书各篇 文章最初发表时给予大力协助。我要特别感谢ACM鼓励我以目前这种 经过修订的形式来出版各篇文章；还要特别感谢《ACM通讯》的众多 读者，他们对原始各篇文章的评论使得这个扩充版本成为必要的和可 能的。 Al Aho、 Peter Denning、 Mike Garey、 David Johnson、 Brian Kernighan、John Linderman、Doug McIlroy和Don Stanat都非常仔细地读 过每一章，尽管时间期限常常很紧。我还要感谢以下诸位的宝贵意 见：Henry Baird、Bill Cleveland、David Gries、Eric Grosse、Lynn Jelinski、Steve Johnson、Bob Melville、Bob Martin、Arno Penzias、 Marilyn Roper、Chris Van Wyk、Vic Vyssotsky和Pamela Zave。Al Aho、 Andrew Hume、Brian Kernighan、Ravi Sethi、Laura Skinger和Bjarne Stroustrup在本书的成书过程中给予了无法估量的帮助，而西点军校EF 485课程的学员实际核对了倒数第二稿 [1] 。再次谢谢诸位。 第2版的致谢 Dan Bentley、Russ Cox、Brian Kernighan、Mark Kernighan、John Linderman、 Steve McConnell、 Doug McIlroy、 Rob Pike、 Howard Trickey和Chris Van Wyk都非常仔细地阅读过本版。我还要感谢以下诸 位的宝贵意见：Paul Abrahams、Glenda Childress、Eric Grosse、Ann Martin、 Peter McIlroy、 Peter Memishian、 Sundar Narasimhan、 Lisa Ricker、Dennis Ritchie、Ravi Sethi、Carol Smith、Tom Szymanski和 Kentaro Toyama。感谢Addison-Wesley出版社的Peter Gordon和他的同事 们帮助筹划了本版。 Jon Bentley

于新泽西州Murray Hill 1985年12月 1999年8月 [1]. 原作者在给译者的电子邮件中指出，他曾在西点军校授课，用本 书草稿作为教材，EF为Engineering Fundamentals（工程基础）系的缩 写。——译者注

第一部分 基础 这一部分的5章回顾程序设计的基础知识。第1章介绍一个问题的 历史，我们把仔细的问题定义和直接的程序设计技术结合起来，得到 优美的解决方案。这一章揭示了本书的中心思想：对实例研究的深入 思考不仅很有趣，而且可以获得实际的益处。 第2章讨论3个问题，其中重点强调了如何由算法的融会贯通获得 简单而高效的代码。第3章总结数据结构在软件设计中所起到的关键作 用。 第4章介绍一个编写正确代码的工具——程序验证。在第9章、第 11章和第14章中生成复杂（且快速）的函数时，大量使用了程序验证 技术。第5章讲述如何把这些抽象的程序变成实际代码：使用脚手架程 序来探测函数，用测试用例来测试函数并度量函数的性能。 本部分内容 第1章 开篇 第2章 啊哈! 算法 第3章 数据决定程序结构 第4章 编写正确的程序 第5章 编程小事 第1章 开篇