کتاب Data Structures and Algorithms with Python (ساختارهای داده و الگوریتمها با پایتون) نسخه انگلیسی PDF
۸۹.۰۰۰ تومان قیمت اصلی ۸۹.۰۰۰ تومان بود.۴۵.۰۰۰ تومانقیمت فعلی ۴۵.۰۰۰ تومان است.
مشخصات فایل
- نوع فایل: PDF
- زبان: انگلیسی
- تعداد صفحات: 369 صفحه
- حجم فایل: 12.82 مگابایت
- قابل استفاده در: موبایل، تبلت، کامپیوتر
- نوع دسترسی: دانلود فوری بعد از خرید
خرید و دانلود کتاب Data Structures and Algorithms with Python نسخه انگلیسی PDF
کتاب Data Structures and Algorithms with Python راهنمایی جامع برای یادگیری ساختارهای داده، طراحی الگوریتم و تحلیل کارایی برنامهها با زبان Python است. این کتاب به خواننده کمک میکند از نوشتن کدهای صرفاً اجرایی فراتر برود و راهحلهایی طراحی کند که از نظر سرعت، مصرف حافظه و قابلیت نگهداری مناسبتر باشند.
شناخت ساختار داده و الگوریتم یکی از پایههای اصلی علوم کامپیوتر و برنامهنویسی حرفهای است. انتخاب میان آرایه، لیست پیوندی، پشته، صف، درخت، گراف یا جدول درهمسازی میتواند تأثیر مستقیمی بر عملکرد یک برنامه داشته باشد. کتاب ساختارهای داده و الگوریتمها با پایتون این مفاهیم را در قالب مثالها و پیادهسازیهای قابل فهم بررسی میکند.
معرفی کتاب Data Structures and Algorithms with Python
بسیاری از برنامهها میتوانند یک مسئله را حل کنند، اما همه راهحلها به یک اندازه کارآمد نیستند. یک الگوریتم ممکن است برای داده کم مناسب باشد اما با افزایش حجم ورودی بسیار کند شود. همچنین استفاده از ساختار داده نامناسب میتواند حافظه بیشتری مصرف کند یا توسعه برنامه را دشوار سازد.
کتاب Data Structures and Algorithms with Python به خواننده میآموزد چگونه مسئله را تحلیل کند، ساختار مناسب را انتخاب نماید و هزینه زمانی و فضایی راهحل را ارزیابی کند. زبان پایتون به دلیل نحو روشن و کتابخانه استاندارد قدرتمند، محیط مناسبی برای تمرکز بر منطق الگوریتمها فراهم میکند.
این کتاب برای دانشجویان علوم کامپیوتر، برنامهنویسان پایتون، داوطلبان مصاحبههای فنی و افرادی مناسب است که میخواهند توانایی حل مسئله و طراحی نرمافزار خود را تقویت کنند.
ساختار داده چیست؟
ساختار داده روشی برای سازماندهی و نگهداری اطلاعات است تا عملیاتهایی مانند جستوجو، افزودن، حذف، مرتبسازی و پیمایش با کارایی مناسب انجام شوند. هر ساختار داده ویژگیها، محدودیتها و هزینههای عملیاتی متفاوتی دارد.
برای مثال، دسترسی به یک عنصر بر اساس موقعیت در آرایه سریع است، اما درج عنصر در میانه آن ممکن است به جابهجایی چندین مقدار نیاز داشته باشد. در مقابل، لیست پیوندی درج و حذف را در برخی موقعیتها آسانتر میکند اما دسترسی مستقیم به عنصر مشخص در آن ممکن نیست.
انتخاب ساختار داده باید بر اساس نوع عملیات اصلی برنامه، حجم داده و محدودیت حافظه انجام شود.
الگوریتم چیست؟
الگوریتم مجموعهای محدود و مشخص از مراحل برای حل یک مسئله است. یک الگوریتم خوب علاوه بر تولید پاسخ صحیح، باید برای اندازههای مختلف ورودی عملکرد قابل قبول داشته باشد.
طراحی الگوریتم شامل شناخت مسئله، تعیین ورودی و خروجی، بررسی حالتهای مرزی، انتخاب ساختار داده مناسب و تحلیل کارایی است. پیادهسازی تنها مرحله نهایی این فرایند محسوب میشود.
کتاب به خواننده کمک میکند الگوریتمها را نه بهعنوان قطعه کدهای حفظکردنی، بلکه بهعنوان الگوهای فکری برای حل مسائل جدید درک کند.
در کتاب Data Structures and Algorithms with Python چه میآموزید؟
تحلیل پیچیدگی زمانی
پیچیدگی زمانی نشان میدهد تعداد عملیات الگوریتم با افزایش اندازه ورودی چگونه رشد میکند. این تحلیل معمولاً مستقل از سرعت یک رایانه خاص انجام میشود.
خواننده با مرتبههای رشد متداول مانند ثابت، لگاریتمی، خطی، خطیلگاریتمی، درجه دوم و نمایی آشنا میشود. این شناخت امکان میدهد دو راهحل را پیش از اجرای گسترده با یکدیگر مقایسه کند.
نماد Big O
نماد Big O برای بیان حد بالای رشد هزینه الگوریتم استفاده میشود. در این تحلیل معمولاً رفتار الگوریتم برای ورودیهای بزرگ و جمله غالب تابع هزینه اهمیت دارد.
کتاب نشان میدهد چگونه حلقهها، حلقههای تو در تو، تقسیم مسئله و فراخوانیهای بازگشتی بر پیچیدگی اثر میگذارند.
پیچیدگی فضایی
علاوه بر زمان اجرا، مقدار حافظه موردنیاز نیز مهم است. برخی الگوریتمها برای افزایش سرعت از حافظه اضافی استفاده میکنند و برخی دیگر تلاش میکنند عملیات را درجا انجام دهند.
تحلیل فضایی به انتخاب راهحل مناسب برای محیطهایی با حافظه محدود یا دادههای بسیار بزرگ کمک میکند.
نوع داده انتزاعی
نوع داده انتزاعی رفتار و عملیات یک ساختار را بدون وابستگی به جزئیات پیادهسازی تعریف میکند. برای مثال، پشته با عملیات افزودن به بالا و حذف از بالا شناخته میشود، صرفنظر از اینکه با لیست یا آرایه پیادهسازی شده باشد.
این تفکیک میان رابط و پیادهسازی به طراحی نرمافزار ماژولار و قابل تغییر کمک میکند.
آرایه و لیست پایتون
لیست پایتون ساختاری پویا برای نگهداری مجموعهای مرتب از اشیا است. دسترسی بر اساس اندیس معمولاً سریع انجام میشود و افزودن به انتهای لیست نیز در شرایط معمول هزینه کمی دارد.
کتاب رفتار عملیاتی لیست، برش، پیمایش، درج و حذف را بررسی میکند و نشان میدهد چرا بعضی عملیات در ابتدای لیست نسبت به انتهای آن پرهزینهتر هستند.
لیست پیوندی
لیست پیوندی از گرههایی تشکیل میشود که هر گره داده و ارجاع به گره بعدی را نگه میدارد. در نوع دوپیوندی، ارجاع به گره قبلی نیز ذخیره میشود.
این ساختار برای تمرین مدیریت ارجاعها، درج و حذف گره و طراحی پیمایش مناسب است. خواننده تفاوت آن را با حافظه پیوسته آرایه بهتر درک میکند.
پشته
پشته از الگوی آخرین ورودی، اولین خروجی پیروی میکند. عملیات اصلی آن افزودن عنصر به بالا و حذف عنصر از بالا است.
پشته در مدیریت فراخوانی تابع، بررسی پرانتزها، بازگردانی عملیات، پیمایش عمقی و تبدیل عبارتهای محاسباتی کاربرد دارد.
صف
صف معمولاً از الگوی اولین ورودی، اولین خروجی استفاده میکند. عنصر از انتهای صف افزوده و از ابتدای آن حذف میشود.
این ساختار در زمانبندی کارها، پردازش درخواستها، شبیهسازی سیستمها و پیمایش سطحی گراف کاربرد دارد. کتاب به تفاوت میان پیادهسازی ساده و ساختارهای بهینهتر صف توجه میکند.
صف دوطرفه
در صف دوطرفه میتوان از هر دو ابتدا و انتها عنصر اضافه یا حذف کرد. این انعطاف در الگوریتمهای پنجره لغزان، مدیریت تاریخچه و برخی مسائل زمانبندی مفید است.
شناخت ساختارهای آماده کتابخانه استاندارد پایتون نیز به انتخاب پیادهسازی مناسب کمک میکند.
بازگشت
تابع بازگشتی مسئله را با فراخوانی نسخه کوچکتری از همان مسئله حل میکند. هر راهحل بازگشتی باید دارای حالت پایه و مسیری برای نزدیک شدن به آن باشد.
کتاب به هزینه حافظه پشته فراخوانی، خطر بازگشت بیپایان و مقایسه راهحل بازگشتی با تکرار توجه دارد.
تقسیم و حل
در الگوی تقسیم و حل، مسئله به زیرمسئلههای کوچکتر تقسیم میشود، هر بخش حل میگردد و پاسخها با یکدیگر ترکیب میشوند.
مرتبسازی ادغامی و جستوجوی دودویی نمونههایی از استفاده این الگو هستند. تحلیل رابطه بازگشتی به درک هزینه چنین الگوریتمهایی کمک میکند.
جستوجوی خطی
جستوجوی خطی عناصر را یکی پس از دیگری بررسی میکند تا مقدار موردنظر پیدا شود. این روش برای مجموعههای کوچک یا دادههای بدون ترتیب ساده و قابل استفاده است.
با افزایش حجم ورودی، هزینه آن بهصورت خطی رشد میکند؛ بنابراین برای دادههای مرتب یا ساختارهای دارای شاخص میتوان از روشهای سریعتر استفاده کرد.
جستوجوی دودویی
جستوجوی دودویی روی داده مرتب اجرا میشود و در هر مرحله نیمی از فضای جستوجو را حذف میکند. پیچیدگی لگاریتمی آن برای مجموعههای بزرگ بسیار مناسب است.
خواننده با پیادهسازی تکراری و بازگشتی، تعیین مرزها و خطاهای رایج در اندیس میانی آشنا میشود.
مرتبسازی حبابی
مرتبسازی حبابی با مقایسه عناصر مجاور و جابهجایی آنها عمل میکند. این الگوریتم برای آموزش مفاهیم پایه مناسب است اما برای دادههای بزرگ معمولاً کارایی مطلوبی ندارد.
بررسی این روش به درک هزینه حلقههای تو در تو و اهمیت انتخاب الگوریتم بهتر کمک میکند.
مرتبسازی انتخابی
مرتبسازی انتخابی در هر مرحله کوچکترین یا بزرگترین عنصر بخش باقیمانده را پیدا میکند و در موقعیت مناسب قرار میدهد.
تعداد جابهجاییهای آن نسبت به بعضی روشهای ساده کمتر است، اما همچنان تعداد مقایسهها با رشد درجه دوم افزایش مییابد.
مرتبسازی درجی
مرتبسازی درجی عناصر را بهتدریج در بخش مرتبشده قرار میدهد. این روش برای مجموعههای کوچک یا دادههایی که تقریباً مرتب هستند عملکرد مناسبی دارد.
کتاب نشان میدهد ویژگیهای ورودی میتوانند بر عملکرد واقعی یک الگوریتم اثر بگذارند.
مرتبسازی ادغامی
مرتبسازی ادغامی داده را به بخشهای کوچکتر تقسیم میکند، هر بخش را مرتب میسازد و سپس بخشها را ادغام میکند.
این الگوریتم زمان اجرای قابل پیشبینی دارد اما برای ادغام معمولاً به حافظه اضافی نیازمند است. تحلیل آن نمونه خوبی از تقسیم و حل محسوب میشود.
مرتبسازی سریع
مرتبسازی سریع با انتخاب یک محور، داده را به بخشهای کوچکتر و بزرگتر تقسیم میکند. عملکرد متوسط آن بسیار مناسب است، اما انتخاب نامناسب محور میتواند حالت بدتری ایجاد کند.
خواننده با مفهوم بخشبندی، اجرای درجا و اهمیت راهبرد انتخاب محور آشنا میشود.
مرتبسازی هرمی
مرتبسازی هرمی از ساختار Heap برای انتخاب مکرر عنصر بیشینه یا کمینه استفاده میکند. این روش زمان اجرای مناسبی ارائه میدهد و میتواند با حافظه اضافی محدود اجرا شود.
مطالعه آن ارتباط میان ساختار داده و طراحی الگوریتم مرتبسازی را بهخوبی نشان میدهد.
جدول درهمسازی
جدول درهمسازی کلید را با استفاده از تابع هش به موقعیت ذخیرهسازی تبدیل میکند. در شرایط مناسب، درج، حذف و جستوجو میتوانند با هزینه متوسط ثابت انجام شوند.
کتاب مفاهیمی مانند برخورد، اندازه جدول، ضریب بار و راهکارهای مدیریت برخورد را بررسی میکند.
دیکشنری و مجموعه در پایتون
ساختارهای dict و set در پایتون بر پایه درهمسازی ساخته شدهاند. دیکشنری رابطه کلید و مقدار و مجموعه نگهداری عناصر یکتا را فراهم میکند.
استفاده صحیح از آنها میتواند بسیاری از مسائل شمارش، عضویت، حذف تکرار و گروهبندی را سادهتر و سریعتر کند.
درخت
درخت ساختاری سلسلهمراتبی شامل گره ریشه، فرزندها و زیردرختها است. فایلسیستم، ساختار سند و نمایش عبارتها نمونههایی از کاربرد درخت هستند.
کتاب اصطلاحاتی مانند عمق، ارتفاع، برگ و والد را معرفی میکند و روشهای پیمایش درخت را بررسی مینماید.
درخت دودویی
در درخت دودویی هر گره حداکثر دو فرزند دارد. این ساختار پایه بسیاری از الگوریتمهای جستوجو، مرتبسازی و پردازش عبارت است.
پیمایش پیشترتیب، میانترتیب، پسترتیب و سطحی روشهای مختلف مشاهده گرهها هستند و هرکدام کاربرد مشخصی دارند.
درخت جستوجوی دودویی
درخت جستوجوی دودویی ترتیب خاصی میان مقادیر گرهها برقرار میکند تا جستوجو، درج و حذف سریعتر انجام شوند.
عملکرد آن به شکل درخت وابسته است. اگر درخت بسیار نامتوازن شود، هزینه عملیات ممکن است به رفتار خطی نزدیک شود.
درختهای متوازن
درختهای متوازن تلاش میکنند ارتفاع را کنترل کنند تا عملیات اصلی همچنان با هزینه لگاریتمی انجام شوند.
شناخت مفهوم چرخش و حفظ ناورداییهای ساختار به درک طراحی ساختارهای داده پیشرفته کمک میکند.
Heap و صف اولویت
Heap یک درخت دودویی کامل با رابطه ترتیبی میان والد و فرزند است. این ساختار برای دسترسی سریع به کوچکترین یا بزرگترین عنصر مناسب است.
صف اولویت در زمانبندی، الگوریتمهای گراف، انتخاب بهترین گزینه و پردازش رویدادها کاربرد دارد. کتاب به عملیات افزودن، حذف و بازسازی ویژگی Heap میپردازد.
گراف
گراف مجموعهای از رأسها و یالها است و برای نمایش شبکههای ارتباطی، مسیرها، روابط اجتماعی و وابستگی میان اجزا استفاده میشود.
گراف میتواند جهتدار یا بدون جهت، وزندار یا بدون وزن باشد. انتخاب روش نمایش بر حافظه و سرعت پیمایش اثر میگذارد.
ماتریس مجاورت و فهرست مجاورت
ماتریس مجاورت رابطه میان تمام جفت رأسها را در یک جدول نگه میدارد و برای گرافهای متراکم مناسب است. فهرست مجاورت تنها همسایههای هر رأس را ذخیره میکند و برای گرافهای کمتراکم حافظه کمتری مصرف میکند.
کتاب تفاوت این دو نمایش و اثر آنها بر عملیات اصلی گراف را بررسی میکند.
پیمایش عمقی
پیمایش عمقی تا حد ممکن در یک مسیر پیش میرود و سپس بازمیگردد. این روش میتواند بهصورت بازگشتی یا با استفاده از پشته اجرا شود.
تشخیص مؤلفههای متصل، بررسی چرخه و جستوجو در فضای حالت از کاربردهای آن هستند.
پیمایش سطحی
پیمایش سطحی ابتدا تمام همسایههای نزدیک را بررسی میکند و سپس به سطح بعدی میرود. صف ساختار اصلی مورد استفاده در این الگوریتم است.
در گراف بدون وزن، این روش میتواند کوتاهترین مسیر از یک مبدأ به سایر رأسها را پیدا کند.
کوتاهترین مسیر
مسئله کوتاهترین مسیر به یافتن کمهزینهترین راه میان دو نقطه میپردازد. نوع وزن یالها و امکان وجود وزن منفی بر انتخاب الگوریتم اثر دارند.
کتاب منطق الگوریتمهای مسیریابی و نقش صف اولویت در انتخاب رأس بعدی را روشن میکند.
درخت پوشای کمینه
درخت پوشای کمینه تمام رأسهای یک گراف وزندار را با کمترین هزینه کل و بدون ایجاد چرخه به هم متصل میکند.
این مفهوم در طراحی شبکه، کابلکشی، اتصال نقاط و خوشهبندی کاربرد دارد و نمونهای از الگوریتمهای حریصانه است.
الگوریتمهای حریصانه
الگوریتم حریصانه در هر مرحله گزینهای را انتخاب میکند که در همان لحظه بهترین به نظر میرسد. این روش برای برخی مسائل به پاسخ بهینه میرسد، اما برای همه مسائل قابل استفاده نیست.
اثبات ویژگی انتخاب حریصانه و ساختار زیرمسئله بهینه برای اطمینان از صحت راهحل اهمیت دارد.
برنامهنویسی پویا
برنامهنویسی پویا برای مسائلی مناسب است که زیرمسئلههای همپوشان و ساختار بهینه دارند. نتایج زیرمسئلهها ذخیره میشوند تا از محاسبه دوباره جلوگیری شود.
کتاب دو رویکرد حافظهگذاری از بالا به پایین و جدولسازی از پایین به بالا را توضیح میدهد و نحوه تعریف حالت و رابطه انتقال را بررسی میکند.
عقبگرد
عقبگرد فضای پاسخها را مرحلهبهمرحله جستوجو میکند و زمانی که یک مسیر نمیتواند به پاسخ معتبر برسد، به انتخاب قبلی بازمیگردد.
این روش در مسائل ترکیبیاتی، جدولها، مسیریابی و تولید حالتها کاربرد دارد. هرس کردن شاخههای ناممکن میتواند جستوجو را بسیار سریعتر کند.
مهارتهایی که با مطالعه کتاب تقویت میشوند
تحلیل راهحل: ارزیابی زمان اجرا و مصرف حافظه پیش از انتخاب نهایی.
انتخاب ساختار داده: تشخیص اینکه کدام ساختار با عملیات اصلی مسئله سازگارتر است.
پیادهسازی با پایتون: تبدیل مفهوم انتزاعی به کلاسها، توابع و کد قابل آزمایش.
حل مسئله: شکستن مسئله پیچیده به مراحل و زیرمسئلههای قابل مدیریت.
عیبیابی الگوریتم: بررسی حالتهای مرزی، ورودی خالی، داده تکراری و اندیسهای نامعتبر.
مقایسه روشها: شناخت مزایا و محدودیتهای چند راهحل برای یک مسئله.
آمادگی مصاحبه فنی: تمرین مفاهیم رایج در پرسشهای الگوریتمی و برنامهنویسی.
کتاب Data Structures and Algorithms with Python برای چه کسانی مناسب است؟
دانشجویان علوم کامپیوتر
دانشجویان میتوانند این کتاب را بهعنوان منبع تکمیلی درس ساختمان داده، طراحی الگوریتم و برنامهنویسی پیشرفته مطالعه کنند.
برنامهنویسان پایتون
توسعهدهندگانی که نحو پایتون را میدانند اما میخواهند کدهای کارآمدتر و ساختاریافتهتری بنویسند، از مباحث کتاب بهره خواهند برد.
داوطلبان مصاحبههای برنامهنویسی
ساختارهای داده، تحلیل پیچیدگی، جستوجو، مرتبسازی، درخت و گراف از موضوعات رایج مصاحبههای فنی هستند. مطالعه کتاب میتواند پایه نظری و عملی لازم را تقویت کند.
علاقهمندان به حل مسئله
افرادی که در مسابقات برنامهنویسی یا تمرینهای الگوریتمی فعالیت دارند، میتوانند الگوهای حل مسئله خود را با مطالب کتاب گسترش دهند.
توسعهدهندگان نرمافزار
در پروژههای واقعی نیز انتخاب ساختار مناسب، مدیریت حافظه و طراحی عملیات مقیاسپذیر اهمیت دارد. این کتاب به تصمیمهای فنی آگاهانهتر کمک میکند.
پیشنیازهای مطالعه کتاب
آشنایی مقدماتی با زبان Python، تعریف تابع، شرط، حلقه، کلاس و ساختارهای پایه برای دنبال کردن مثالها مفید است.
داشتن دانش اولیه ریاضی گسسته و منطق میتواند در درک اثباتها و تحلیل پیچیدگی کمک کند، اما بسیاری از مفاهیم را میتوان با تمرین و پیادهسازی مرحلهبهمرحله فرا گرفت.
بهتر است خواننده مثالها را شخصاً اجرا کند، ورودیها را تغییر دهد و برای هر الگوریتم آزمونهای مختلف بنویسد.
روش پیشنهادی برای مطالعه کتاب
ابتدا مفهوم هر ساختار و عملیات اصلی آن را مطالعه کنید. سپس پیادهسازی را بدون کپی مستقیم بازنویسی نمایید و هزینه زمانی هر عملیات را تحلیل کنید.
پس از یادگیری یک الگوریتم، آن را روی چند ورودی شامل حالت معمول، ورودی خالی، داده مرتب، داده معکوس و مقادیر تکراری آزمایش کنید.
در مرحله بعد، همان مسئله را با ساختار یا الگوریتم دیگری حل و نتایج را از نظر خوانایی، سرعت و حافظه مقایسه کنید. این روش درک عمیقتری از انتخابهای طراحی ایجاد میکند.
چرا مطالعه ساختار داده و الگوریتم مهم است؟
کتابخانهها و فریمورکها بسیاری از عملیات را آماده ارائه میکنند، اما بدون شناخت رفتار داخلی آنها ممکن است از یک ابزار در موقعیت نامناسب استفاده شود.
درک الگوریتمها باعث میشود برنامهنویس بتواند دلیل کندی یک بخش را تشخیص دهد، راهحل جایگزین پیشنهاد کند و رفتار سیستم را با افزایش حجم داده پیشبینی نماید.
این دانش همچنین یادگیری حوزههایی مانند پایگاه داده، هوش مصنوعی، کامپایلر، شبکه، امنیت و سیستمعامل را آسانتر میکند.
نسخه انگلیسی کتاب Data Structures and Algorithms with Python با فرمت PDF
محصول حاضر شامل نسخه انگلیسی کتاب Data Structures and Algorithms with Python با فرمت PDF است. فایل PDF را میتوان در رایانه، لپتاپ، تبلت و تلفن همراه مطالعه کرد.
مطالعه نسخه انگلیسی به کاربران کمک میکند اصطلاحات تخصصی مانند Data Structure، Algorithm، Complexity، Hashing، Tree، Graph و Dynamic Programming را به زبان اصلی یاد بگیرند و برای مطالعه مستندات و منابع دانشگاهی آمادهتر شوند.
جمعبندی معرفی کتاب Data Structures and Algorithms with Python
کتاب Data Structures and Algorithms with Python نسخه انگلیسی PDF منبعی مناسب برای یادگیری اصول سازماندهی داده، تحلیل کارایی و طراحی راهحلهای الگوریتمی با پایتون است. موضوعاتی مانند لیست، پشته، صف، جدول درهمسازی، درخت، Heap، گراف، جستوجو، مرتبسازی، برنامهنویسی پویا و عقبگرد در مسیر مطالعه این حوزه قرار میگیرند.
اگر میخواهید مهارت برنامهنویسی، حل مسئله و تحلیل عملکرد کد خود را تقویت کنید، مطالعه این کتاب میتواند پایهای ارزشمند برای پیشرفت در علوم کامپیوتر و توسعه نرمافزار باشد.

نقد و بررسیها
هنوز بررسیای ثبت نشده است.