2024三掌柜赠书活动第十七期：数据结构与算法（Rust语言描述）

前言

作为开发者，对于编程语言并不陌生，随着技术圈的不断进步和发展，越来越多的编程语言诞生和问世。开发者们更喜欢稳定、好用、强大的编程语言，因为可以解决很多问题，也很稳定。在项目开发过程中，数据结构和算法是构建高效程序的基本工具，而且数据结构是组织和存储数据的方式，而算法是解决问题的步骤和规则。那么本文就来分享一下以Rust语言为基础，介绍一些常见的数据结构和算法，并探讨它们在实际开发中的应用。

数据结构的选择

先来看一下关于数据结构的选择，可以分为四个方向，具体如下所示：

数组（Array）：数组是一种简单而常见的数据结构，它可以存储相同类型的元素，并通过索引访问。在Rust中，数组长度是固定的，可以通过声明并初始化一个固定大小的数组来使用。
向量（Vector）：向量是一种动态数组，它可以根据需要自动扩展和收缩。Rust标准库提供了Vec类型，可以方便地进行向量操作。
链表（Linked List）：链表是一种使用指针来连接节点的数据结构。在Rust中，可以使用Box智能指针来创建堆上分配的节点，并通过指针来连接它们。
哈希表（Hash Table）：哈希表是一种使用哈希函数快速查找键值对的数据结构。Rust标准库提供了HashMap类型，可以方便地进行哈希表操作。

常见算法实现

再来看看常见的算法实现，在实际开发中有以下常见的算法实现，具体如下所示：

排序算法（Sorting Algorithms）：排序是一种常见的算法问题，常用的排序算法包括冒泡排序、插入排序、选择排序、快速排序、归并排序等。在Rust中可以使用标准库提供的sort函数来实现排序。
查找算法（Searching Algorithms）：查找是根据给定值在数据集合中找到对应位置的操作。常用的查找算法包括线性查找、二分查找等。在Rust中可以使用标准库提供的binary_search函数来实现二分查找。
图算法（Graph Algorithms）：图是一种由节点和边组成的数据结构，图算法用于解决与图相关的问题，如最短路径、最小生成树等。在Rust中可以使用图算法库petgraph来实现图算法。
动态规划（Dynamic Programming）：动态规划是一种解决问题的优化方法，通过将问题分解为子问题，并将子问题的解存储起来，以避免重复计算。在Rust中可以使用递归或迭代的方式来实现动态规划算法。

实际应用

其实，数据结构和算法在实际开发中有着广泛的应用，比如使用向量和哈希表可以快速存储和访问大量的数据；使用排序算法可以对数据进行排序，以提高查找效率；使用图算法可以解决网络路由、社交网络分析等问题；使用动态规划可以优化计算过程等。

另外，Rust作为一种高性能的系统编程语言，具有内存安全和并发特性，非常适合用于编写数据结构和算法。Rust的所有权和借用机制可以有效地避免内存错误，并提高代码的可维护性和可靠性。

关于《数据结构与算法（Rust语言描述）》

接下来给大家推荐一本关于Rust语言的书籍，这是一本想要入门数据结构与算法的开发者离不开的干货图书，一经上市就登上了当当“计算机与互联网”图书排行榜前列。本书从数据结构到算法，助你在数据结构与算法领域取得成功！另外，关注本文博主，点赞+收藏本文，且在本文评论区评论“我要数据结构与算法”，将选取三名幸运读者送出纸质版《数据结构与算法（Rust语言描述）》一本，截止时间：2024.03.21。入手《数据结构与算法（Rust语言描述）》传送门：《数据结构与算法 Rust语言描述》(谢波)【简介_书评_在线阅读】 - 当当图书或者《数据结构与算法 Rust语言描述（异步图书出品）》(谢波)【摘要书评试读】- 京东图书，个人觉得这本书非常的不错，是一本不可多得的好书，值得拥有去学习。

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内容简介

这是一本基于 Rust 语言讲解数据结构及其实现方法的书。全书先介绍 Rust 语言的基础知识以及计算机科学和算法分析的概念，然后介绍简单数据结构和算法的设计与实现，接着介绍较复杂的树和图数据结构，后将这些知识应用于实战项目以解决实际问题。

本书适合程序设计爱好者、专业程序员以及对 Rust 语言感兴趣的读者阅读。

作者简介

谢波（Shieber）毕业于电子科技大学，Rust 语言爱好者，擅长用 Rust开发各种实用工具和系统，长期致力于 Rust 语言的推广。现就职于某互联网公司，从事结算及大数据系统的相关研发工作。爱好编程、阅读、医学、语言和美食。

图书目录

第 1 章 Rust 基础 1

11 安装 Rust 及其工具链 1

12 Rust 基础知识 2

121 Rust 语言历史 2

122 关键字、注释、命名风格 4

123 常量、变量、数据类型 6

124 语句、表达式、运算符、流程控制 10

125 函数、程序结构 13

126 所有权、作用域规则、生命周期 15

127 泛型、trait 20

127 拖曳，性状 20

128 枚举及模式匹配 22

129 函数式编程 24

1210 智能指针 27

1211 异常处理 34

1212 宏系统 36

1213 代码组织及包依赖关系 37

13 项目：Rust 密码生成器 39

14 小结 46

第 2 章计算机科学 47

21 什么是计算机科学 47

22 什么是编程 49

23 为什么要学习数据结构 49

24 为什么要学习算法 50

25 小结 51

第 3 章算法分析 52

31 什么是算法分析 52

32 大 O 分析法 55

33 乱序字符串检查 58

331 穷举法 58

332 检查法 58

333 排序和比较法 60

334 计数和比较法 60

34 Rust 数据结构的性能 62

341 标量类型和复合类型 62

342 集合类型 63

35 小结 64

第 4 章基础数据结构 65

41 线性数据结构 65

42 栈 66

421 栈的抽象数据类型 67

422 Rust 实现栈 68

423 括号匹配 71

424 进制转换 75

425 前缀、中缀和后缀表达式 78

426 将中缀表达式转换为前

缀和后缀表达式 80

43 队列 85

431 队列的抽象数据类型 86

432 Rust 实现队列 87

433 烫手山芋游戏 90

44 双端队列 92

441 双端队列的抽象数据类型 92

442 Rust 实现双端队列 93

443 回文检测 97

45 链表 98

451 链表的抽象数据类型 99

452 Rust 实现链表 100

453 链表栈 104

46 Vec 107

46 维克 107

461 Vec 的抽象数据类型 107

462 Rust 实现 Vec 108

47 小结 114

第 5 章递归 115

51 什么是递归 115

511 递归三定律 117

512 到任意进制的转换 118

513 汉诺塔 120

52 尾递归 121

53 动态规划 123

531 什么是动态规划 126

532 动态规划与递归 129

54 小结 129

第 6 章查找 131

61 什么是查找 131

62 顺序查找 132

621 Rust 实现顺序查找 132

622 顺序查找的复杂度 133

63 二分查找 135

631 Rust 实现二分查找 135

632 二分查找的复杂度 138

633 内插查找 138

634 指数查找 140

64 哈希查找 141

641 哈希函数 142

642 解决哈希冲突 144

643 Rust 实现 HashMap 146

644 HashMap 的复杂度 153

65 小结 153

第 7 章排序 154

71 什么是排序 154

72 冒泡排序 155

73 快速排序 160

74 插入排序 164

75 希尔排序 166

76 归并排序 167

77 选择排序 170

78 堆排序 171

79 桶排序 174

710 计数排序 177

711 基数排序 179

712 蒂姆排序 181

713 小结 193

第 8 章树 195

81 什么是树 195

811 树的定义 198

812 树的表示 199

813 分析树 203

814 树的遍历 204

82 二叉堆 211

821 二叉堆的抽象数据类型 212

822 Rust 实现二叉堆 212

823 二叉堆分析 219

83 二叉查找树 219

831 二叉查找树的抽象数

据类型 219

832 Rust 实现二叉查找树 220

833 二叉查找树分析 231

84 平衡二叉树 232

841 AVL 平衡二叉树 232

842 Rust 实现平衡二叉树 34

843 平衡二叉树分析 245

85 小结 245

第 9 章图 246

91 什么是图 246

92 图的存储形式 247

921 邻接矩阵 248

922 邻接表 248

93 图的抽象数据类型 249

94 图的实现 249

95 广度优先搜索 258

951 实现广度优先搜索 258

952 广度优先搜索分析 266

953 骑士之旅问题 267

96 深度优先搜索 273

961 实现深度优先搜索 274

962 深度优先搜索分析 277

963 拓扑排序 277

97 强连通分量 284

971 BFS 强连通分量算法 286

972 DFS 强连通分量算法 290

98 短路径问题 292

981 Dijkstra 算法 293

981 Dijkstra 算术 293

982 实现 Dijkstra 算法 293

983 Dijkstra 算法分析 296

99 小结 296

第 10 章实战 297

101 编辑距离 297

1011 汉明距离 297

1012 莱文斯坦距离 299

102 字典树 304

103 过滤器 306

1031 布隆过滤器 307

1032 布谷鸟过滤器 310

104 LRU 缓存淘汰算法 315

105 一致性哈希算法 320

106 Base58 编码 324

107 区块链 330

1071 区块链及比特币原理 330

1072 基础区块链 331

108 小结 336

参考文献 337

书中前言/序言

暂无

《数据结构与算法（Rust语言描述）》全书速览

结束语

通过本文的分享讲解，想必读者对于数据结构与算法又有了更深刻的了解和认识。总的来说，数据结构和算法是计算机科学中的重要知识点，掌握它们可以帮助我们更好地解决实际问题。在Rust语言中，我们可以使用各种数据结构和算法库来实现高效的程序，通过学习和实践，我们可以提高自己的编程技能，并在实际开发中发挥更大的作用，让我们一起探索数据结构与算法的奥秘吧！