前言
数据结构和算法是计算机科学的基石，是计算机的灵魂。要想成为计算机专业人员，学习和掌握算法是十分必要的。不懂数据结构和算法的人不可能写出效率更高的代码。计算机科学的很多新行业都离不开数据结构和算法作为基石，比如大数据、人工智能等。底层开发中也需要使用非常多的数据结构和算法知识，以保证底层系统的稳定性和高效性。
对算法的理解
计算机科学家尼古拉斯·沃斯在计算机领域有一句人尽皆知的名言：
'算法 + 数据结构=程序'（Algorithms+Data Structures=Programs）
所以数据结构和算法是程序员必须掌握的技能。尤其是到一些大公司面试的时候，算法更是一个少不了的环节。熟练掌握数据结构和算法，可以开拓我们的视野，提高我们的逻辑思维能力，在写代码和分析官方源码的时候也非常有帮助。学习数据结构和算法的一个好处就是：学完之后知识基本不会过时，可以永远为我们所用。
大家都知道程序员需要不停地学习，因为知识更新太快。记得在大学和开始工作的时候，非常喜欢研究官方源码和框架，但很遗憾，现在很多框架都已被淘汰了，没被淘汰的也被更新得面目全非，然后还要不停地学习其他新的框架。一直在思考，能不能学习一种永不过时的知识。后来就接触了数据结构和算法，这一接触就是好多年，学的那么多知识依然没有过时。比如 KMP 算法是在 1977 年被联合发表的，那么多年过去了，这种算法依然没有被淘汰。如果是一个框架，基本上很难保证那么多年还能存在，就算存在也会有大量的更新，还是需要不停地学习。
主要内容概览
数组，链表，队列，栈，散列表，AVL 树，二叉搜索树，红黑树，字典树，哈夫曼树，线段树，笛卡尔树，堆，图的分类，图的表示方式，图的遍历，迪杰斯特拉算法，贝尔曼福特算法，弗洛伊德算法，普里姆算法，SPFA，克鲁斯卡尔算法，博鲁夫卡算法，拓扑排序，冒泡排序，选择排序，插入排序，快速排序，归并排序，堆排序，桶排序，基数排序，希尔排序，计数排序，牛顿迭代法，位运算，有限状态机，二叉树的遍历方式，Morris 遍历，递归，回溯算法，回溯剪枝，贪心算法，双指针，滑动窗口，Base64 编码，深度优先搜索 (DFS)，广度优先搜索（BFS)，前缀和，动态规划，国王与金矿，01 背包，完全背包，多重背包，组合与排列，并查集，KMP 算法，马拉车算法，算术表达式转换。
核心章节结构
相关内容以 Java 为描述语言，介绍了计算机编程中常用的数据结构和算法，主要涵盖以下方面：
- 第 1 章：主要介绍了 8 种数据结构，包括数组、链表、队列、栈、散列表、树、堆、图。每种数据结构又有细分，如树包括完全二叉树、满二叉树、二叉搜索树、AVL 树、红黑树、字典树、哈夫曼树、线段树、笛卡儿树等。图的介绍中也包含经典算法，如迪杰斯特拉算法、弗洛伊德算法、普里姆算法和克鲁斯卡尔算法等。
- 第 2 章：介绍了几种经典排序算法，以及它们的稳定性分析。
- 第 3 章：介绍了一些位运算和常见操作符，还有一些简单的操作和使用技巧，如有限状态机和相关示例讲解。
- 第 4 章：介绍了和树有关的知识，比如树的遍历方式，包括 DFS 遍历、Morris 遍历，以及 BFS 遍历等。
- 第 5 章：分析了递归的原理和示例练习，可以把它看作是对一棵树的 DFS 遍历。
- 第 6 章：主要介绍了回溯算法的使用，然后得出回溯算法的使用模板，以及一些经典示例，还有一些重复问题和不符合条件的修剪分支。
- 第 7 章：主要介绍贪心算法的使用和存在的不足。
- 第 8 章：分别介绍了相向双指针、同向双指针和快慢双指针的使用技巧，还有滑动窗口的介绍和使用模板，以及大小可变窗口、固定窗口、只增不减窗口等。
- 第 9 章：主要介绍了 BFS 和 DFS 的使用模板和示例练习。
- 第 10 章：主要介绍了一维前缀和与二维前缀和的使用。
- 第 11 章：介绍动态规划和一些经典问题的讲解，如背包问题、组合与排列问题等。
- 第 12 章：通过生动形象的故事，介绍了并查集的使用、并查集优化、并查集路径压缩以及合并优化等。
- 第 13 章：介绍了其他一些经典算法，比如 KMP 算法、马拉车算法、算术表达式的运算、牛顿迭代法求平方根、Base64 编码等。
本书内容丰富，实用性强，通过示例练习和问题分析等方式，详细讲解了与算法有关的知识点。适合程序员、计算机专业相关师生，以及对算法感兴趣的读者参考。
