算法之道(第2版)

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算法之道(第2版)

作者:邹恒明

出版社:机械工业出版社

出版年:2012-4-20

页数:323

定价:59.00元

ISBN:9787111370505

内容简介
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本书追求的目标是算法背后的逻辑,是一本启示书,而不是一本包罗万象的算法大全。因此,本书甄选了那些最能展现算法思想、战略和精华,并能够有效训练算法思维的内容。本书将算法的讨论分为五篇:算法基础篇、算法设计篇、算法分析篇、经典算法篇、难解与无解篇。每篇分别讨论算法的一个方面:基础、设计、分析、经典和难解问题。第2版还对进程调度问题、跳转表问题、概率分析应用、遗传算法等方面进行了论述。

本书既可以作为大学本科或研究生的算法教材或参考书,也可以作为对算法有兴趣的读者提升认知深度的读物。

作者简介
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邹恒明,美国密歇根大学(University of Michigan-Ann Arbor)计算机科学与工程博士、中国科学院计算技术研究所硕士、华中科技大学计算机科学与技术学士。曾先后在美国IBM、美国国家数据公司、美国朗讯和美国EMC公司任职8年多。现为上海交通大学教授。

目录
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前言

第一篇 算法基础篇

第1章 从无有到无穷 3

1.1 意念与现实 4

1.2 什么是算法 5

1.3 算法的表示 7

1.4 算法之魂 8

1.5 如何比较速度 9

1.6 算法与计算机的关系 10

1.7 算法的范畴 11

1.8 为什么学习算法 11

思考题 12

第2章 计数与渐近 13

2.1 算法的分析 13

2.1.1 正确性分析 14

2.1.2 时空效率分析 15

2.1.3 时空特性分析 15

2.2 计数:算法分析的核心 15

2.3 算法设计 16

2.4 算法效率表示 17

2.5 渐近分析 18

2.6 O、?、(表示 19

2.7 最好、最坏、平均 20

2.8 O、?、(的另一类定义 22

2.9 O、?、( 的性质 23

2.10 要更快的计算机还是要更快的算法 23

思考题 24

第3章 分治与递归 27

3.1 分而治之为上策 28

3.2 分治策略 30

3.3 递归表达式求解 31

3.3.1 递归树法 31

3.3.2 替换解法 32

3.3.3 大师解法 34

3.4 分治策略举例1:乘方运算 37

3.5 生命中不能承受之重:矩阵乘法 37

3.6 魔鬼序列:斐波那契序列 40

3.6.1 由底至上 42

3.6.2 使用通式 42

3.6.3 使用矩阵乘方 42

3.7 VLSI 布线 43

3.8 多项式乘法 44

3.9 分治就在潜意识 44

思考题 45

第二篇 算法设计篇

第4章 动态规划思想 49

4.1 什么是动态规划 51

4.2 流水线问题 51

4.3 最长公共子序列 55

4.3.1 第一种解法:蛮力策略 56

4.3.2 第二种解法:动态规划 57

4.4 最长公共子序列变种 59

4.5 记忆递归法 59

4.6 空间效率改善 60

4.7 最优二叉搜索树 60

4.7.1 递归解法 63

4.7.2 计算最优答案 64

4.8 最优子结构与重叠子问题 66

4.8.1 最优子结构 67

4.8.2 重叠子问题 67

4.9 动态规划与静态规划的关系 68

4.10 动态规划与静态规划的相互转换 69

思考题 69

第5章 贪婪选择思想 71

5.1 仅有动态规划是不够的 71

5.2 什么是贪婪 72

5.3 背包问题 72

5.4 贪婪选择属性 75

5.5 教室规划问题 75

5.6 最小生成树 79

5.6.1 Kruskal算法的正确性 83

5.6.2 Kruskal算法的时间分析 83

5.7 Prim算法 84

5.8 霍夫曼树和霍夫曼编码 87

5.8.1 霍夫曼树 89

5.8.2 霍夫曼编码 90

5.8.3 霍夫曼编码的无前缀编码性质 91

5.9 进程调度问题 92

5.10 贪婪选择属性 92

5.11 标准分治、动态规划和贪婪选择的比较 94

思考题 95

第6章 随机化思想 97

6.1 为什么要随机化 98

6.2 随机的平方 99

6.3 什么是随机化算法 100

6.4 拉斯维加斯算法 101

6.5 蒙特卡罗算法 102

6.6 素性测试 103

6.7 矩阵乘积验证器 105

6.8 随机化最小生成树算法 107

6.8.1 Karger-Klein-Tarjan算法 108

6.8.2 结点降低算法 109

6.8.3 线性时间最小生成树算法 109

6.8.4 线性时间最小生成树算法的时间成本分析 109

6.9 随机数的生成 110

6.10 随机化算法的应用 111

思考题 111

第三篇 算法分析篇

第7章 概率分析 115

7.1 一切都在概率中 116

7.2 什么是概率分析 117

7.3 梦幻情人的代价 117

7.3.1 直接分析 119

7.3.2 最坏情况分析 119

7.3.3 最好情况分析 120

7.3.4 平均情况分析 120

7.3.5 平均情况下成本的概率分析 120

7.3.6 概率分析结果的有效性 121

7.3.7 正确概率分析的保障 122

7.4 梦幻情人的概率 122

7.5 随机排列问题 124

7.6 跳转表问题 126

7.6.1 跳转表插入操作 128

7.6.2 随机化跳转表构建算法 128

7.7 南柯一梦:从无穷到无有 130

7.8 概率分析的其他应用 132

思考题 132

第8章 摊销分析 135

8.1 什么是摊销分析 136

8.2 摊销分析与数据结构 137

8.3 摊销分析的几种方法 138

8.4 聚类分析 138

8.4.1 栈操作的聚类分析 139

8.4.2 二进制计数器的聚类分析 140

8.5 会计分析 141

8.6 势能分析 143

8.6.1 栈操作的势能分析 144

8.6.2 二进制计数器的势能分析 144

8.7 摊销分析应用:表格扩展的代价 145

8.7.1 动态表插入操作的聚类分析 147

8.7.2 动态表插入操作的会计分析 148

8.7.3 动态表插入操作的势能分析 149

8.8 运气不好就摊销 150

思考题 151

第9章 竞争分析 153

9.1 什么是竞争分析 153

9.2 在线算法和离线算法 154

9.3 竞争力 156

9.4 健忘对手和优良对手 156

9.5 线性表更新问题 157

9.6 前置移动算法的竞争分析 159

9.7 聚类问题 161

9.7.1 聚类问题的次优解算法 162

9.7.2 CLUSTERING-ALGORITHM算法的竞争分析 162

9.8 竞争分析与普通算法分析 163

思考题 163

第四篇 经典算法篇

第10章 排序与次序 169

10.1 排序无处不在 169

10.2 插入排序 170

10.2.1 插入排序的效率分析 172

10.2.2 折半插入排序 172

10.3 归并排序 173

10.4 快速排序 175

10.4.1 快速排序的过程 175

10.4.2 快速排序的时间复杂性分析 177

10.4.3 最坏情况分析 177

10.4.4 最好情况分析 177

10.4.5 平均情况分析 178

10.5 随机化快速排序 179

10.6 排序的下限 181

10.7 线性排序 182

10.8 计数排序 183

10.9 基数排序 186

10.9.1 基数排序的正确性 187

10.9.2 基数排序的时间效率分析 187

10.10 桶排序 189

10.10.1 桶排序的定义 190

10.10.2 桶排序的正确性 190

10.10.3 桶排序的时间复杂性分析 191

10.11 次序选择 192

10.12 快速次序选择算法 193

10.13 随机快速次序选择算法 195

10.14 最坏情况下的线性选择算法 197

10.14.1 杠杆点好坏分析 198

10.14.2 算法时间复杂性分析 198

思考题 199

第11章 搜索与散列 201

11.1 搜索问题 202

11.2 顺序搜索 203

11.3 折半搜索 204

11.4 常数搜索 205

11.5 散列搜索 206

11.6 散列函数选择 207

11.6.1 直接散列 208

11.6.2 除法(模除法)散列 208

11.6.3 乘法散列 209

11.6.4 乘法散列的赌徒原理 210

11.6.5 乘方取中法 211

11.7 散列算法的碰撞问题 211

11.7.1 开放寻址散列 212

11.7.2 开放寻址散列的时间成本 212

11.7.3 开放寻址下成功搜索的时间成本 213

11.7.4 封闭寻址散列 214

11.7.5 探寻序列的设计 215

11.7.6 封闭寻址散列的效率分析 217

11.7.7 搜索不成功的时间成本 217

11.7.8 成功搜索的效率分析 219

11.8 散列表元素删除 219

11.9 随机化散列 220

11.10 全域散列 221

11.11 完美散列 224

思考题 227

第12章 最短路径 231

12.1 剑指罗马 231

12.2 最短路径问题 233

12.3 单源单点最短路径问题 235

12.3.1 深度优先与广度优先搜索 235

12.3.2 深度优先解法 237

12.4 单源多点最短路径问题 238

12.4.1 最短路径的性质 239

12.4.2 Dijkstra最短路径算法 240

12.4.3 Dijkstra算法举例 241

12.4.4 Dijkstra算法与洪水泛滥 242

12.4.5 Dijkstra算法的正确性 243

12.4.6 Dijkstra算法的时间复杂性 245

12.5 Bellman-Ford算法 246

12.5.1 负权重的应对方式 247

12.5.2 Bellman-Ford算法的正确性 250

12.5.3 负循环检查问题 251

12.5.4 Bellman-Ford算法的时间复杂性 252

12.6 多源多点最短路径问题 252

12.6.1 多源多点最短路径问题解决思路 252

12.6.2 直接动态规划解法 253

12.6.3 矩阵乘法解法 255

12.6.4 Floyd-Warshall算法 255

12.6.5 Johnson算法 256

12.6.6 Johnson等效变换 257

12.6.7 差限问题解决 259

12.7 天意难违 260

思考题 261

第五篇 难解与无解篇

第13章 易解与难解 265

13.1 我们战无不胜吗 266

13.2 易解与难解 266

13.3 决策问题和优化问题 267

13.4 决策问题 268

13.5 P类问题 269

13.6 NP类问题 269

13.7 (确定性)图灵机 270

13.8 非确定性图灵机 271

13.9 非确定性算法 271

13.10 回到NP类问题 272

13.11 P和NP 273

13.12 搜索问题、决策问题和优化问题 274

13.13 有没有解和是否可决定 275

思考题 276

第14章 NP完全问题 277

14.1 玉龙雪山下的审判 277

14.2 NP完全问题的定义 278

14.3 NP完全的重要性 279

14.4 多项式时间规约 280

14.5 如何证明一个问题S是NP完全问题 281

14.6 第1个NP完全问题的证明 281

14.7 库克定理 281

14.8 3-SAT问题 284

14.9 证明NP难的技巧 285

14.10 整数规划 286

14.11 独立集问题 287

14.12 汉密尔顿回路问题 289

14.13 讨论:弱NP完全、强NP完全和中NP完全 293

思考题 293

第15章 无解与近似 295

15.1 难解问题 296

15.2 不可决定问题 296

15.3 程序终结的判断 297

15.4 难解之题的求解 298

15.5 智能穷举、近似算法和本地搜索 299

15.6 智能穷举之回溯策略 301

15.7 智能穷举之分支限界 302

15.8 贪婪近似策略 302

15.9 启发式搜索策略 303

15.10 模拟退火算法 305

15.10.1 模拟退火算法的思想 306

15.10.2 模拟退火算法的基本循环 306

15.10.3 退火算法描述 307

15.11 基因/遗传算法 308

15.11.1 生物进化与遗传 309

15.11.2 遗传算法的基本要义 309

15.11.3 遗传算法的实现 310

15.11.4 遗传算法的基本运算过程 313

15.11.5 遗传算法的现状 314

15.12 概率尽在一切中 314

思考题 315

结语 算法之道 317

附录 算法随想 321

参考文献 324

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科普读物

不错

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