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計算機算法設計與分析(第5版)(簡體書)
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計算機算法設計與分析(第5版)(簡體書)

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商品簡介
作者簡介
目次

商品簡介

本書是普通高等教育"十一五”國家級規劃教材和國家精品課程教材。全書以算法設計策略為知識單元,系統介紹計算機算法的設計方法與分析技巧。主要內容包括:算法概述、遞歸與分治策略、動態規劃、貪心算法、回溯法、分支限界法、隨機化算法、線性規劃與網絡流等。書中既涉及經典與實用算法及實例分析,又包括算法熱點領域追蹤。 為突出教材的可讀性和可用性,章首增加了學習要點提示,章末配有難易適度的算法分析題和算法實現題;配套出版《計算機算法設計與分析習題解答(第5版)》;並免費提供電子課件和教學網站服務。

作者簡介

王曉東,男,1957年出生,山東人,中共黨員,現任福建工程學院副院長,教授,博士生導師,福建省計算機學會理事長。先後擔任福州大學計算機系主任、數學與計算機科學學院院長,2007年8月起擔任泉州師範學院副院長。主講課程:算法與數據結構、算法設計與分析、文獻閱讀與選題報告。

前 言
計算機的普及極大地改變了人們的生活。目前,各行業、各領域都廣泛採用了計算機信息技術,並由此產生出開發各種應用軟件的需求。為了以最小的成本、最快的速度、最好的質量開發出適合各種應用需求的軟件,必須遵循軟件工程的原則。設計一個高效的程序不僅需要編程小技巧,更需要合理的數據組織和清晰高效的算法,這正是計算機科學領域數據結構與算法設計所研究的主要內容。
一些著名的計算機科學家在有關計算機科學教育的論述中認為,計算機科學是一種創造性思維活動,其教育必須面向設計。“計算機算法設計與分析”正是一門面向設計,且處於計算機學科核心地位的教育課程。通過對計算機算法系統的學習與研究,理解掌握算法設計的主要方法,培養對算法的計算複雜性正確分析的能力,為獨立設計算法和對算法進行複雜性分析奠定堅實的理論基礎,對每一位從事計算機系統結構、系統軟件和應用軟件研究與開發的科技工作者都是非常重要和必不可少的。
為了適應21世紀我國培養計算機各類人才的需要,本課程結合我國高等學校教育工作的現狀,追蹤國際計算機科學技術的發展水平,更新了教學內容和教學方法,以算法設計策略為知識單元,系統地介紹計算機算法的設計方法與分析技巧,以期為計算機專業的學生提供一個廣泛扎實的計算機算法知識基礎。本課程的教學改革實踐取得了豐碩的成果,“算法與數據結構”課程被評為國家精品課程。
本書修正了第4版中發現的一些錯誤,並將各章的習題分為算法分析題和算法實現題兩部分,增加了算法實踐性內容,以期加強教學實踐環節。
當今信息技術的發展已從傳統的微軟模式轉變到穀歌模式,而穀歌模式的核心就是大數據和人工智能。它的學科覆蓋面廣、包容性強、應用需求空間巨大,已成為國際上公認的最具發展前景的學科之一。大數據和人工智能的興起,對於大數據中的串和序列算法的要求越來越高。為了適應這種算法需求,應廣大讀者的要求,在第5版中增加了有關串和序列的算法內容。
全書共9章,具體如下。
第1章介紹算法的基本概念,並對算法的計算複雜性和算法的描述做了簡要闡述。然後圍繞算法設計常用的基本設計策略組織了第2~9章的內容。
第2章介紹遞歸與分治策略,它是設計有效算法最常用的策略,也是必須掌握的方法。
第3章介紹動態規劃算法,以具體實例詳述動態規劃算法的設計思想、適用性及算法的設計要點。
第4章介紹貪心算法,它也是一種重要的算法設計策略,它與動態規劃算法的設計思想有一定的聯繫,但其效率更高。按貪心算法設計出的許多算法能產生最優解。其中有許多典型問題和典型算法可供學習和使用。
第5章和第6章分別介紹回溯法和分支限界法。這兩章所介紹的算法適合處理難解問題。其解題思想各具特色,值得學習和掌握。

第7章介紹隨機化算法,對許多難解問題提供了高效的解決途徑,是有很高實用價值的算法設計策略。
第8章介紹實用性很強的線性規劃與網絡流算法。許多實際應用問題可以轉化為線性規劃和網絡流問題,並可用第8章中的算法有效求解。
第9章介紹在大數據和人工智能中有重要應用的串和序列的算法。
在本書各章的論述中,首先介紹一種算法設計策略的基本思想,然後從解決計算機科學和應用中的實際問題入手,由簡到繁地描述幾個經典的精巧算法。同時對每個算法所需的時間和空間進行分析,使讀者既能學到一些常用的精巧算法,也能通過對算法設計策略的反復應用,牢固掌握這些算法設計的基本策略,以期收到融會貫通之效。在為各種算法設計策略選擇用於展示其設計思想與技巧的具體應用問題時,本書有意重複選擇某些經典問題,使讀者能深刻體會到一個問題可以用多種設計策略求解。而且,通過對解同一問題的不同算法的比較,使讀者更容易體會到每種算法的設計要點。隨著本書內容的逐步展開,讀者將進一步感受到綜合應用多種設計策略可以更有效地解決問題。
本書採用面向對象的C++語言作為算法描述手段,在保持C++優點的同時,儘量使算法描述簡明、清晰。為便於學習,每章的章首為學習要點提示,章末配有難易適度的習題,分為算法分析題和算法實現題兩部分,以強化實踐環節。為了便於教學,本書配套有《計算機算法設計與分析習題解答(第5版)》,免費提供電子課件,請任課教師登錄到華信教育資源網http://www.hxedu.com.cn,註冊後免費下載。結合國家精品課程建設,作者團隊建立了“算法設計與分析”教學網站http://www.icourses.cn/sCourse/course_2535.html。歡迎廣大讀者訪問教學網站,並提出寶貴意見,作者E-mail為wangxd@fzu.edu.cn。
在本書編寫過程中,得到了全國高等學校計算機專業教學指導委員會的關心和支持。福州大學“211工程”計算機與信息工程重點學科實驗室和福建工程學院為本書的寫作提供了優良的設備和工作環境。傅清祥教授、吳英傑教授、傅仰耿博士和朱達欣教授參加了本書有關章節的討論,對本書第5版的內容及各章節的編排提出了許多建設性意見。田俊教授認真審閱了全書。電子工業出版社負責本書編輯出版工作的全體同仁為本書的出版付出了大量辛勤的勞動,他們認真細緻、一絲不苟的工作精神保證了本書的出版質量。在此,謹向每一位曾經關心和支持本書編寫工作的各方面人士表示衷心的謝意!
由於作者的知識和寫作水平有限,書稿雖幾經修改,仍難免有缺點和錯誤。熱忱歡迎同行專家和讀者批評指正,使本書在使用中不斷得到改進,日臻完善。


作 者

目次

目 錄
第1章 算法概述 1
1.1 算法與程序 1
1.2 算法複雜性分析 1
1.3 NP完全性理論 4
算法分析題1 7
算法實現題1 7
第2章 遞歸與分治策略 11
2.1 遞歸的概念 11
2.2 分治法的基本思想 16
2.3 二分搜索技術 17
2.4 大整數的乘法 18
2.5 Strassen矩陣乘法 19
2.6 棋盤覆蓋 20
2.7 合併排序 22
2.8 快速排序 24
2.9 線性時間選擇 26
2.10 最接近點對問題 29
2.11 循環賽日程表 35
算法分析題2 36
算法實現題2 40
第3章 動態規劃 46
3.1 矩陣連乘問題 47
3.2 動態規劃算法的基本要素 51
3.3 最長公共子序列 54
3.4 最大子段和 57
3.5 凸多邊形最優三角剖分 62
3.6 多邊形遊戲 65
3.7 圖像壓縮 68
3.8 電路佈線 70
3.9 流水作業調度 71
3.10 0-1背包問題 74
3.11 最優二叉搜索樹 79
算法分析題3 81
算法實現題3 82
第4章 貪心算法 95
4.1 活動安排問題 95
4.2 貪心算法的基本要素 98
4.3 最優裝載 100
4.4 哈夫曼編碼 101
4.5 單源最短路徑 105
4.6 最小生成樹 108
4.7 多機調度問題 111
算法分析題4 113
算法實現題4 113
第5章 回溯法 120
5.1 回溯法的算法框架 120
5.2 裝載問題 125
5.3 批處理作業調度 131
5.4 符號三角形問題 133
5.5 n後問題 135
5.6 0-1背包問題 137
5.7 最大團問題 140
5.8 圖的m著色問題 142
5.9 旅行售貨員問題 144
5.10 圓排列問題 146
5.11 電路板排列問題 148
5.12 連續郵資問題 151
5.13 回溯法的效率分析 153
算法分析題5 155
算法實現題5 156
第6章 分支限界法 167
6.1 分支限界法的基本思想 167
6.2 單源最短路徑問題 170
6.3 裝載問題 172
6.4 佈線問題 178
6.5 0-1背包問題 181
6.6 最大團問題 185
6.7 旅行售貨員問題 187
6.8 電路板排列問題 190
6.9 批處理作業調度 193
算法分析題6 197
算法實現題6 198
第7章 隨機化算法 207
7.1 隨機數 208
7.2 數值隨機化算法 209
7.3 舍伍德算法 214
7.4 拉斯維加斯算法 225
7.5 蒙特卡羅算法 231
算法分析題7 236
算法實現題7 239
第8章 線性規劃與網絡流 243
8.1 線性規劃問題和單純形算法 243
8.2 最大網絡流問題 256
8.3 最小費用流問題 274
算法分析題8 292
算法實現題8 293
第9章 串與序列的算法 306
9.1 子串搜索算法 306
9.2 後綴數組與最長公共字串 318
9.3 序列比較算法 328
算法分析題9 336
算法實現題9 338
附錄A C++概要 342
參考文獻 349

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