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『簡體書』算法设计与应用

書城自編碼: 4034849
分類: 簡體書→大陸圖書→教材高职高专教材
作者: 林海 曹越 陈治宏
國際書號(ISBN): 9787111761464
出版社: 机械工业出版社
出版日期: 2024-09-01

頁數/字數: /
書度/開本: 16开 釘裝: 平装

售價:NT$ 301

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編輯推薦:
对算法的解读通常通过作者称为“思路”的方式展开,并通过设置问题和解答问题的方式,让读者不仅对算法知其然,也知其所以然。
在每章的最后一节都会讨论该算法的一个重要应用,一方面体现算法的应用价值,另一方面激发读者对算法进一步学习的兴趣。
配套提供电子课件、教学大纲、微课视频、MOOC(B站)、试卷及答案。
內容簡介:
本书主要讨论和分析基础算法,包括排序、递归、分治、动态规划、贪心、图算法、回溯和分支限界,以及匹配与指派。为了让读者不仅掌握算法,也能够理解算法的设计思想,本书对算法的解读通常通过作者称为“思路”的方式展开,并通过设置问题和解答问题的方式,让读者不仅对算法知其然,也知其所以然。尽管这些算法是基础算法,但它们在实际中有着广泛的应用。本书的另一大特点是对算法应用的讨论,这些讨论一方面体现算法的应用价值,另一方面激发读者对算法进一步学习的兴趣。
本书可作为高等院校计算机类专业本科生的算法课程的教材,也可作为各行业从事算法设计和开发的人员的技术参考书。
關於作者:
林海,现任武汉大学-国家网络安全学院副教授,先后毕业于法国巴黎第六大学(硕士)和法国国立高等通信学校(博士),并取得了计算机网络博士学位,是武汉大学作为人才引进的优秀青年学术骨干。在加入武汉大学之前,曾经先后在法国电信 Orange 研究院从事博士后研究和在中兴通讯欧洲研究所(巴黎)从事系统工程师工作。本书作者一直从事算法方面的教学和研究,有着多年本科生《算法设计与分析》和研究生《高级算法》教学经验。
目錄
前言
第1章算法概念和基础
11基本概念
111搜索
112排序
12算法复杂度
121时间复杂度
122算法的时间复杂度
123空间复杂度
13数据结构
131堆
132不相交集
14本章小结
15习题
第2章排序
21比较排序
211冒泡排序
212堆排序
213插入排序
214归并排序
22线性排序
221桶排序
222计数排序
223基数排序
23本章小结
24习题
第3章递归
31基本概念
32递归例子
321生成排列
322整数划分
33复杂度的递归方法求解
331展开法
332代入法
333递归树方法
334主方法
335几种递归形式的复杂度分析
34本章小结
35习题
第4章分治
41基本概念
42快速排序
43最大子数组问题
44最近点对问题
45棋盘覆盖问题
46寻找第k小元素
47分治在傅里叶变换中的应用*
48本章小结
49习题
第5章动态规划
51基本概念和步骤
52最大子数组问题
530-1背包问题
54旅行商问题
55最长公共子序列
56斯坦纳最小树*
57状态压缩动态规划
571集合状态压缩
572空间状态压缩
58动态规划和贝尔曼方程*
59本章小结
510习题
第6章贪心
61基本概念
62小数背包和0-1背包
621小数背包贪心算法的正确性证明
6220-1背包贪心算法
63最小生成树
631Kruskal算法
632Prim算法
64霍夫曼编码
65贪心算法在稳定匹配中的应用*
66本章小结
67习题
第7章图算法
71深度优先搜索
711无向图的深度优先搜索
712有向图的深度优先搜索
713应用:寻找图的关节点
72广度优先搜索
721无向图的广度优先搜索
722有向图的广度优先搜索
723应用:最短路径(跳数)
73单源最短路径
731Dijkstra算法
732Bellman-Ford算法
733SPFA算法
734差分约束系统
74多源最短路径
741Floyd算法(弗洛伊德算法)
742Johnson算法
75最短路径在网络路由中的应用*
76本章小结
77习题
第8章回溯和分支限界
81回溯的基本方法
811回溯法的基本步骤
812回溯法的通用框架
82骑士巡游问题
830-1背包问题
84最大团问题
841最大团的回溯算法
842Bron-Kerbosch算法
85分支限界法
851基本方法
852旅行商问题
853任务指派问题
86分支限界在流水线作业调度中的应用*
87本章小结
88习题
第9章匹配与指派
91基本概念
92基于图的匈牙利算法
921匹配问题
922指派问题
93基于矩阵的匈牙利算法
931算法流程
932最大化指派
94匹配算法在多目标跟踪中的应用*
95本章小结
96习题
参考文献
內容試閱
要不要写一本算法教材,这个问题从作者从事算法教学开始就形成困扰,一则毕竟珠玉在前,市面上已有一些非常优秀的算法教材,再写出一本有特色的教材并不是一件容易的事;二则担心一旦开始,能否顺利将之完成,因需查阅大量文献,教材的编写不是容易的事。后来,在教学的过程中,对算法有了更深的认识,也有了自己的一些思路和想法,特别是教学得到了学生的认可,终于下定决心开始编写本书和《高级算法》。历时三年多终于完成本书,希望此书不仅能对本科层次算法课程教学有帮助,也希望更多的读者能够通过自身的阅读、学习,对算法有更深入的认识。本书作为教材,但是不是应该完 全按照教材的风格来写?大多数教材的撰写略显刻板,作者在教学的过程中也发现,对于一些知识点的学习,学生通常并不是通过教材,而是通过博客、知乎等网络渠道来学习,因为后者对读者更加友好,比如描述更亲切(或者说更口语化)、更详尽,逻辑上也是从有利于读者理解的角度出发,而不是像教材从知识点本身的构成进行描述。所以,本书在保持知识结构严谨的基础上,尽量采用对读者更加友好的方式进行描述,以期达到既可作为教材,也可作为自学书籍的目的。
本书主要是讨论和分析基础算法,包括排序、递归、分治、动态规划、贪心、图算法、回溯和分支限界,以及匹配与指派。学习算法不仅要掌握设计和应用,也要分析算法,所以本书在概念和基础章节着重讨论算法复杂度的分析;同时讨论两个重要的数据结构——堆和不相交集,这两个数据结构会在讲授的算法中广泛使用。同样,排序也是很多算法的基础,所以本书第2章对目前主流的排序算法进行讨论分析。接着,本书对递归进行了详尽的讲解,递归是分治、回溯等算法的具体实现方法;第3章也讨论了递归复杂度的计算。之后,本书讨论分治、动态规划和贪心算法,其中,动态规划可以解决很多经典算法问题,更是算法竞赛考查的重点;而贪心算法因其简单性,是人们在实际中比较喜欢采用的算法,但实际上,设计一个好的贪心算法并不容易,对贪心算法进行分析,也是一个难点。本书的第7章讨论图的基础算法,它是图高级算法的基础,作者对图问题特别关注,是因为图模型在新的社交模式下以及人工智能时代起着越来越重要的作用。之后,本书在第8章讨论了回溯和分支限界两种算法,特别是分支限界法,因其采用了类似神经网络对解搜索的思想,对一些复杂问题的求解有着很高的效率。最后,针对匹配算法在搜索、目标跟踪、推荐等领域的广泛使用,本书专门讨论了匈牙利算法,也就是匹配问题的求解方法。
本书讲解的算法在大多数的算法教材中都会涉及,但很多教材存在描述晦涩、缺乏系统性、缺乏算法思想讨论的问题,这使得算法的学习变得枯燥和困难,或者是即使学了算法,也难以理解其设计思想。所以写一本对读者友好,且读者能够理解算法设计思想的教材是作者的初衷,也是本书的一个特色。为此,本书对算法的解读在很多地方会通过作者称之为“思路”的方式展开,并通过设置问题和解答问题的方式,让读者不仅对算法知其然,也知其所以然。尽管本书讨论的是基础算法,但是这些算法在实际中也有着广泛的应用,所以作者在每章的最后一节都会讨论该算法的一个重要应用,一方面体现算法的应用价值,另一方面激发读者对算法进一步学习的兴趣,这是本书的另一特色。本书选取的应用尽量体现当前的一些重要技术,如在信号处理中的重要技术傅里叶变换,强化学习的基础方程贝尔曼方程,还有经济学中的稳定匹配,无人驾驶和虚拟现实中的多目标跟踪等。作者希望通过这些应用,让读者明白基础算法不仅仅用于考试和解题,在实际中也有着极重要的应用价值。
为了让读者能够更好地学习书中的知识,作者对课堂教学进行了实录,目前录课已经发布在B 站,账号为foretmer,有兴趣的读者可以结合视频来学习本书。同时,和本书相关的课件、课后习题也会在B 站上发布。此外,作者也在知乎上开辟了一个专栏,讨论和本书相关的一些知识,读者也可以在专栏中和作者展开讨论与交流。
本书的编写得到了武汉大学本科生院和武汉大学网络安全学院的支持,在此一并谢过。同时还要特别感谢作者教过的历届学生,在日常教学中,他们提供了很多灵感并帮助作者修改了一些错误,如伪代码错误、公式错误等。另外,感谢编辑人员对全文进行了认真的校对。
尽管作者已经尽了努力去避免错误,但由于时间和能力的原因,书中难免存在不妥之处,如读者发现错误,还请指出,不胜感激。

 

 

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