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真實世界的算法:初學者指南(簡體書)
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真實世界的算法:初學者指南(簡體書)

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商品簡介
作者簡介
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目次

商品簡介

算法的第一本入門書籍,帶領你踏上算法學習之路。
算法可以代替我們做許多重復的事情,它由執行任務的指令組成,這些任務通常是枯燥且重復的。從簡單的構造塊開始,計算機算法使機器能夠識別和產生語音、翻譯文本、分類和總結文檔、描述圖像和預測天氣。你只要在現代腳本程序中使用幾行代碼,就可以瞬間完成原本需要耗時數小時才能完成的任務。本書通過真實世界中需要解決的實際問題來介紹算法,這些算法用偽代碼表示,可以很容易地用計算機語言實現。
本書介紹的算法簡單易懂,避免讀者有挫敗感。讀者僅需具備基本的數學知識並大致了解計算機的工作原理,書中會解釋所有其他必要的概念。本書在介紹了偽代碼規範、基本術語和數據結構的背景知識之後,討論了壓縮、加密、圖、搜索和排序、哈希、分類、字符串和隨機等算法。每章都描述了實際問題,然後給出了解決這些問題的算法。示例說明了算法的廣泛應用,包括解決段落換行的*短路徑、投票系統中的*強路徑、歌曲識別的哈希、投票權力的蒙特卡羅方法和機器學習的熵。


作者簡介

作者簡介:

帕諾斯·盧裡達斯
(Panos Louridas)
曼徹斯特大學軟件工程博士,現為雅典經濟與商業大學管理科學與技術系副教授。在加入高校之前,曾在投資銀行擔任高級軟件工程師。

譯者簡介:

王剛 南開大學計算機學院教授、博士生導師。研究興趣包括海量信息存儲、並行與分布式計算、搜索引擎等。曾翻譯多部計算機領域名著,包括《C++程序設計語言)(原書第4版)》《C++程序設計原理與實踐(原書第2版)》《C++ Primer(中文版 第5版)》《C++ Primer Plus(第6版 中文版)》《算法導論(原書第3版)》(合譯)等。


名人/編輯推薦

學習算法的啟蒙讀本

算法盡量簡單,避免讀者有挫敗感,僅需基本數學基礎和計算機常識知識

通過真實世界需要解決的實際問題來介紹算法思想

為各領域高效運用算法提供重要指南


正如同時代大多數人一樣,我也是聽著這樣的話長大的:“遊手好閑,魔鬼也嫌。”我是個乖孩子,人們說什麼,我就信什麼,而且一直抱著要勤奮工作的道德信條。如今,盡管我的道德信條仍控制著我的行為,但是我的看法已然經歷了一場革命。我認為在這個世界上人們做的工作實在是太多了,雖說工作即美德,但現代工業國家更提倡一些與過去全然不同的新理念。
——伯特蘭·羅素,《閑暇頌》(1932)

本書是關於算法(algorithm)的,算法就是我們為了不去做某些事情而做的事,是我們為了避免工作而做的工作。憑借我們的發明,我們一直在用大腦解放身體。而借助算法,我們可以用大腦解放大腦。
減少人類的勞動是一項高尚的任務。我們應該使用機器盡可能地減少辛苦勞作,這一思想已深深植根於我們的頭腦中,令我們能減少數世紀以來已習以為常的枯燥、繁重工作。這是一件美妙的事,而且,就像“避免”體力勞動一樣,我們沒有理由不追求“避免”腦力勞動。辛苦的、沉悶的、重復性的勞動對人類創造性是毒藥,我們理應盡力避免,而算法恰恰能幫助我們做到這一點。
此外,數字技術如今能成就很多壯舉,它並不令人煩亂厭惡,而是符合人性本質。機器識別和合成語音、翻譯文章、分類並總結文檔、預報天氣,都是在大量素材中以不可思議的準確性查找相應的模式、運行其他機器、做數學、在博弈中戰勝我們,以及幫助我們發明其他機器。所有這些都是用算法做到的,機器完成這些工作就能讓我們少做一些,給予我們時間追求自己的興趣,甚至給予我們時間和機會發明進一步減少日常工作的更好算法。
算法並非始於計算機時代,從古代開始算法就伴隨著我們,當然它也並不局限於計算機科學。我們現在已經很難找到一門完全未被算法改變的學科了。因此,很多人在不知不覺中就接觸了算法,他們發現:對於他們的學科而言,算法已經成為一個重要組成部分,盡管這門學科看起來與計算機的距離那麼遙遠。這樣,他們有必要學習算法,以便能理解、使用算法。
即使是一些簡單的事情和日常工作,也令人驚訝地在日復一日地浪費著我們的勞動,就是因為我們沒有使用一些正確的思想。作者常常看到,人們在日常辦公過程中做的一系列操作,其實可以一眨眼就做完,只要他們知道如何避免繁冗的勞作——當然,並不是通過逃避來避免(一些人擅長於此),而是讓計算機幫他們做這些事(應該有更多人精於此)。
目標讀者
本書的撰寫目標是作為算法的第一本入門書籍。如果你是計算機科學專業,可以將本書作為入門書籍,然後繼續鉆研進階教材。算法是計算的核心,像本書這樣的介紹只是走馬觀花。
還有很多讀者從事其他職業,但意識到算法已成為其職業的必備工具。在很多學科中,幾乎不可能不使用算法。本書希望為這樣的讀者而服務:他們需要使用和理解算法,作為其工作和學習的一部分(哪怕不是核心部分)。有很多讀者都是這種情況。
然後就是那些可能要使用算法(無論多麼小或多麼簡單的算法)來簡化工作、避免在瑣事上浪費時間的讀者。需要花費一個勤奮的勞動者數小時時間的任務,很可能用現代腳本語言寫的寥寥幾行計算機代碼瞬間即可完成。有時,一個毫無經驗的人突然間頓悟,就能做出如此成績,因為算法思維並非一些耀眼的專業人士的特權。
要在現代社會中正常生活,基礎的數學和科學知識是必需的,這一點恐怕沒有人能充分反駁。類似地,不掌握基本的算法知識,也不太可能成為當代社會中有作為的一分子。算法已成為人們日常生活的基礎。
讀者須知
只有計算機科學家才能理解算法,這種看法是錯誤的。算法由執行任務的指令組成,所有人都能理解它。但為了更有效地使用算法以及能從像本書這樣的書籍中受益,讀者應該掌握一些基本技能。
讀者不必是一名有經驗的數學家,但應能比較順利地接受一些基本的數學概念和符號描述。本書涉及的數學知識不會超過普通中學所講授的內容。讀者不必了解高等數學,但必須知道怎樣證明,因為我們證明算法正確工作的方式與數學證明一樣遵循邏輯步驟。這並不意味著在本書中我們會使用大量完整的數學證明,但讀者應該理解我們是如何使用證明的。
讀者不必是一名熟練的程序員,但應該對計算機的工作原理、如何編寫程序以及計算機語言是如何構造的有一個基本理解。我們不要求讀者深入理解任何一方面,實際上,最好是在學習算法的過程中閱讀本書。計算機系統和算法是密不可分的,兩者相互解釋。
保持好奇心是必要的。算法是用來高效求解我們遇到的問題的。每當你思考“這是更好的解決方法嗎?”,你其實就是在尋找算法。
風格
本書的主旨是令算法盡量簡單,避免讀者有挫敗感。如果你在閱讀一本書的時候發現它已超出了你的理解力,那麼很可能它不適合你;如果你不理解一本書的內容而對其感到畏懼,那就表明你有了挫敗感。我們努力避免本書陷入這樣的境地,這需要對介紹的內容進行一定的簡化,還意味著我們在呈現某些內容時不能給出其完整的證明。
簡化一些內容以及忽略一些復雜的內容並不意味著讀者學習本書時就不必積極努力了:這正是我們努力不使讀者有挫敗感的地方。我們假定讀者真的想學習算法,這的確需要努力和

目次

前言
第1章股票跨度1
11算法2
12運行時間和復雜度5
13使用棧求解股票跨度9
注釋13
習題14
第2章探索迷宮15
21圖16
22圖表示20
23深度優先圖遍歷25
24寬度優先搜索32
注釋35
習題36
第3章壓縮算法38
31壓縮40
32樹和優先隊列42
33赫夫曼編碼44
34倫佩爾-齊夫-韋爾奇壓縮算法50
注釋58
習題58
第4章秘密60
41一個解密挑戰61
42一次性密碼本64
43AES加密67
44迪菲-赫爾曼密鑰交換72
45快速模冪運算76
注釋79
習題80
第5章秘密分割81
51公鑰密碼學81
52RSA密碼系統83
53消息哈希90
54互聯網通信匿名化91
注釋95
習題96
第6章排序問題97
61拓撲排序98
62加權圖102
63關鍵路徑103
注釋108
習題109
第7章行、段落和路徑110
71最短路徑112
72迪杰斯特拉算法114
注釋118
習題119
第8章路由和套利120
81互聯網絡由122
82Bellman-Ford(-Moore)算法125
83負權重和環130
84套利133
注釋135
第9章什麼最重要136
91PageRank思想136
92超鏈接矩陣137
93冪方法139
94Google矩陣142
注釋145
第10章投票力147
101投票系統148
102Schulze方法150
103Floyd-Warshall算法158
注釋159
第11章蠻力、秘書和二分法160
111順序搜索160
112匹配、比較、記錄和關鍵字162
113馬太效應和冪律163
114自組織搜索167
115秘書問題170
116二分搜索172
117在計算機中表示整數175
118再探二分搜索179
119比較樹180
注釋183
第12章各種各樣的排序算法185
121選擇排序185
122插入排序188
123堆排序191
124歸並排序197
125快速排序205
126多不勝選210
注釋212
習題212
第13章寄存室、鴿巢和桶213
131將關鍵字映射到值213
132哈希216
133哈希函數218
134浮點數表示和哈希223
135碰撞225
136數字指紋231
137Bloom過濾器235
注釋242
習題243
第14章比特和樹244
141將占卜看作通信問題244
142信息和熵246
143分類249
144決策樹250
145屬性選擇253
146ID3算法256
147內在機制261
148奧卡姆剃刀法則266
149代價、問題和改進266
注釋268
習題269
第15章字符串算法271
151蠻力字符串匹配273
152Knuth-Morris-Pratt算法275
153Boyer-Moore-Horspool算法283
注釋288
習題288
第16章聽從命運的安排290
161隨機數291
162隨機抽樣296
163權力遊戲300
164搜索素數307
注釋313
習題314
參考文獻315
索引326

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