可计算性和计算复杂性

可计算性和计算复杂性 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:国防工业出版社
作者:朱一清
出品人:
页数:157
译者:
出版时间:2006-4
价格:18.0
装帧:平装
isbn号码:9787118043297
丛书系列:
图书标签:
  • 算法
  • 计算机
  • 计算机科学
  • 数学
  • 可计算性
  • 计算复杂性
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  • 计算机科学
  • 理论计算机
  • 可判定性
  • 复杂度类
  • 图灵机
  • 递归函数
  • NP完全
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具体描述

本书深入浅出地介绍了研究可计算性的四个主要模型以及四个模型彼此之间的关系:介绍了计算复杂性的基本概念和重要的研究方法与一些研究成果。内容涉及递归函数、图灵机、λ演算、马尔可夫算法、计算复杂度的分类、NP完全理论、非一致复杂性等。分述于十章,书中附有习题。

本书可作为广大有志于突破计算复杂性研究僵局——“P=NP?”的科技工作者,计算机科学和元计算机科学工作者,数学和元数学工作者以及大专院校的教师和学生的入门书、教材和参考书,亦可作为计算机基础理论的参考书。

《探寻智识的边界:算法的奥秘与计算的极限》 本书是一部关于计算世界深层原理的探索之旅,它将带领读者深入理解我们赖以生存的数字化世界的基石——算法的本质,以及计算能力所能触及的边界。我们并非在探讨某一特定领域的最新技术突破,也不是对编程语言的细枝末节进行评述,而是将目光聚焦在计算的哲学层面,审视其最根本的定义、可行性与效率。 第一部分:计算的定义与可判定性 在本书的开篇,我们将从最基础的概念入手,重新审视“计算”这个词的含义。我们将追溯图灵机、lambda演算等形式化模型的诞生,理解它们是如何在理论上精确地捕捉到“可计算”这一概念的。这并非是关于如何编写一段代码,而是关于理解:什么问题原则上可以通过算法来解决?什么问题注定是无法通过任何计算过程来解决的? 我们将深入探讨“停机问题”这一经典难题,它揭示了并非所有明确定义的问题都能找到一个始终能够给出答案的算法。通过对这类问题的分析,读者将深刻体会到理论计算的强大力量,以及它所揭示的逻辑局限。我们并非在教授如何避免“死循环”,而是要理解,在某些情况下,循环的出现是不可避免的,并且这种不可避免性本身就具有深刻的意义。 这一部分的核心在于理解“可判定性”。哪些问题是计算上可判定的,也就是说,是否存在一个算法能够针对所有可能的输入,在有限时间内给出“是”或“否”的答案?我们将通过一系列富有启发性的例子,如哥德尔不完备定理在计算领域的映射,来阐述这种理论上的可判定性如何影响着数学、逻辑学乃至人工智能的边界。这并不是要教你如何判断一个程序是否会出错,而是要理解,在某些情况下,判断本身就是一项不可能完成的任务。 第二部分:算法的效率与计算的复杂性 一旦我们确认了一个问题原则上是可计算的,下一个自然而然的问题就是:我们能否高效地解决它?本书的第二部分将聚焦于“计算复杂性”,即衡量解决一个计算问题所需资源(主要是时间和空间)的多少。我们并非在比较不同排序算法的实际运行时间,而是要探讨这些算法在输入规模增大时,其资源消耗的增长速度。 我们将引入“时间复杂性”和“空间复杂性”的概念,并重点阐述P类问题和NP类问题之间的深刻联系。P类问题是指那些可以在多项式时间内解决的问题,它们通常被认为是“易于解决”的。而NP类问题,虽然我们不知道是否存在多项式时间解法,但对于一个给定的解,我们可以在多项式时间内验证其正确性。 本书将深入探讨“NP-完全”问题。这些问题是NP类问题中最“困难”的一类,如果其中任何一个问题能够被找到多项式时间的解法,那么NP类中的所有问题都将迎刃而解。我们将通过一些著名的NP-完全问题,如旅行商问题、图着色问题,来具体说明这类问题的挑战性,并探讨目前解决这些问题的策略,如近似算法和启发式算法。这并非是在指导你如何优化一个特定的算法,而是要理解,某些问题的固有难度,使得我们必须探索新的解决思路。 我们还将讨论“计算模型”对复杂性类别的定义可能产生的影响。例如,随机算法、并行算法等是否能改变我们对问题难度的认知?本书将引导读者思考,在不同的计算框架下,计算复杂性的衡量标准是否会发生变化,以及这些变化对理论和实践的意义。 第三部分:计算能力的扩展与限制 在理解了基本的可计算性和复杂性之后,我们将进一步探讨计算能力的扩展与限制。这包括对更强大的计算模型的探索,例如量子计算。量子计算是否能够解决经典计算束手无策的问题?它将如何改变我们对“P vs NP”问题的理解?我们并非在教授量子比特的操作,而是要理解其理论上的计算潜力,以及它可能带来的革命性影响。 同时,我们也会审视计算的物理极限。信息的处理是否受到物理定律的约束?是否存在一些计算任务,无论计算能力如何强大,都无法逾越物理上的障碍?本书将触及信息论、热力学等领域与计算的交叉点,为读者勾勒出计算能力的终极图景。 本书的价值所在 《探寻智识的边界:算法的奥秘与计算的极限》并非一本技术手册,而是一本思想的启迪录。它旨在培养读者对计算本质的深刻理解,帮助他们构建严谨的逻辑思维,并以一种更宏观、更具穿透力的视角来审视信息技术的发展。 无论您是计算机科学的初学者,渴望了解学科的理论根基;还是有经验的开发者,希望拓宽视野,理解算法设计的深层逻辑;抑或是对科学哲学和逻辑学感兴趣的读者,被计算的无限可能与内在局限所吸引,本书都将为您提供一场充满智慧的盛宴。它将激发您对问题本质的思考,以及对智能极限的探索。通过对这些核心概念的深入解析,您将能更深刻地理解当今世界的技术格局,并为未来的探索奠定坚实的理论基础。

作者简介

目录信息

读后感

评分

这本书的最大优点就是还算薄。 一开始是下定决心要看懂的,后来发现人家作者写这书的目的不是为了让你看懂。 1。作为一本充满逻辑讨论的书,它充满歧义和矛盾。例如第7页的结论2,证明可计算函数有不可数无穷多个,它得出的结论是“可计算函数集有无穷多个”(注意‘集’),很显...

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这本书的最大优点就是还算薄。 一开始是下定决心要看懂的,后来发现人家作者写这书的目的不是为了让你看懂。 1。作为一本充满逻辑讨论的书,它充满歧义和矛盾。例如第7页的结论2,证明可计算函数有不可数无穷多个,它得出的结论是“可计算函数集有无穷多个”(注意‘集’),很显...

评分

这本书的最大优点就是还算薄。 一开始是下定决心要看懂的,后来发现人家作者写这书的目的不是为了让你看懂。 1。作为一本充满逻辑讨论的书,它充满歧义和矛盾。例如第7页的结论2,证明可计算函数有不可数无穷多个,它得出的结论是“可计算函数集有无穷多个”(注意‘集’),很显...

评分

这本书的最大优点就是还算薄。 一开始是下定决心要看懂的,后来发现人家作者写这书的目的不是为了让你看懂。 1。作为一本充满逻辑讨论的书,它充满歧义和矛盾。例如第7页的结论2,证明可计算函数有不可数无穷多个,它得出的结论是“可计算函数集有无穷多个”(注意‘集’),很显...

评分

这本书的最大优点就是还算薄。 一开始是下定决心要看懂的,后来发现人家作者写这书的目的不是为了让你看懂。 1。作为一本充满逻辑讨论的书,它充满歧义和矛盾。例如第7页的结论2,证明可计算函数有不可数无穷多个,它得出的结论是“可计算函数集有无穷多个”(注意‘集’),很显...

用户评价

评分

这本书带给我的,是一种对计算世界底层逻辑的深刻洞察。作者的写作风格非常严谨,但又不失条理,他将可计算性和计算复杂性这两个看似独立的主题,巧妙地编织在一起,形成一个统一的理论框架。在可计算性的章节,我学习到了如何用形式化的语言来定义“可计算函数”,以及图灵机是如何成为这个定义的基石。对图灵停机问题和柯氏定理的讨论,让我感受到了理论的严谨性和其带来的局限性。这些内容虽然在数学上要求较高,但作者通过细致的推导和解释,让我能够一步步跟上思路,最终理解其精髓。 进入计算复杂性领域,我开始了解到,即使一个问题是可计算的,也可能在实践中变得无法处理。作者对P、NP、NP-完全等概念的介绍,是我理解这一点的关键。我尤其喜欢他对NP-完全性证明方法(如归约)的讲解,这让我明白了为什么许多看似不相关的难题,实际上可能有着相似的计算难度。书中对各种复杂性类的层次结构,以及对一些重要猜想(如P vs NP)的探讨,让我对计算科学的前沿问题有了初步的了解。这本书不仅仅是知识的传递,更是一种思维方式的培养,让我学会用更宏观的视角去审视计算问题。

评分

这本书以一种相当深入且系统的方式,为我打开了“可计算性”和“计算复杂性”这两个理论计算机科学核心领域的大门。我一直对计算机如何处理信息,以及哪些问题是原则上可以解决的,哪些是高效可解的感到好奇,而这本书恰恰满足了我的求知欲。作者在开篇就用清晰易懂的语言,从图灵机、lambda演算等基本模型入手,循序渐进地构建了可计算性的理论框架。让我印象深刻的是,作者并没有止步于介绍这些模型,而是深入探讨了哥德尔不完备定理、停机问题等一系列关于“不可计算性”的经典难题,这些例子不仅富有启发性,更让我对计算的边界有了深刻的认识。 读到关于“计算复杂性”的部分,我更是被深深吸引。作者通过引入P类、NP类等概念,以及各种复杂度类之间的关系(如P vs NP问题),极大地拓宽了我对计算效率的理解。书中对于NP-完备性理论的阐述,让我明白了为什么很多看似简单的问题,在规模稍大时就变得异常棘手。我特别喜欢作者在讲解NP-完备性时,引入的SAT问题、旅行商问题等实际例子,这些例子让我能直观地感受到理论的强大应用。书中对各种近似算法和回溯搜索等解决策略的介绍,也让我看到了在理论上不可解或难以解决的问题,在实际工程中是如何被巧妙应对的。

评分

这本书简直是我理解计算边界和性能极限的“圣经”。作者以一种近乎艺术的笔触,将抽象的数学概念转化为引人入胜的知识体系。最初接触可计算性理论,总觉得它过于抽象,但这本书的作者却能通过生动的类比和清晰的逻辑,将图灵机的运作原理、丘奇-图灵论题的核心思想娓娓道来。我尤其欣赏他对“不可判定性”的解释,那些关于停机问题的深入剖析,让我不再仅仅是听闻,而是真正理解了为何有些程序永远无法确定是否会停止。这种对根本性限制的揭示,反而让我对计算的强大之处有了更深的敬畏。 转到计算复杂性部分,简直是一场思维的盛宴。作者对P类问题、NP类问题以及NP-完全问题的区分,让我对“难解”有了全新的定义。我一直以为只要理论上可解,就可以在合理时间内解决,但这本书彻底颠覆了我的认知。当我看到SAT问题、图着色问题等被揭示为NP-完全时,我才真正体会到,面对海量数据的计算任务,很多时候并不是算法不够好,而是问题的本质就决定了其求解的难度。作者对指数时间复杂度、多项式时间复杂度等概念的详尽阐释,让我能够定量地评估算法的效率,并对求解的“可能性”有了更理性的判断。

评分

从一开始对“计算”这个概念的模糊认知,到如今对“什么可以算”和“什么算起来有多难”有了清晰的界定,这本书的价值不言而喻。作者在描述可计算性时,并没有回避数学的严谨性,但他擅长将抽象的定义和证明过程,用一种相对容易理解的方式呈现出来。我特别赞赏他对有限状态自动机、下推自动机以及图灵机的循序渐进的介绍,这让我逐步体会到计算能力的提升是如何伴随着模型复杂度的增加而来的。而对于那些“算不清”的问题,比如著名的停机问题,作者的讲解让我看到了理论上存在的根本性障碍,这种认知是极其宝贵的。 而计算复杂性部分,则是我对于“高效”和“低效”计算的全新认知起点。我曾以为只要是可计算的问题,总有办法在合理时间内解决,但这本书让我明白,许多问题在本质上就是“计算密集型”的。作者对P类和NP类问题的区分,以及对NP-完全性概念的引入,让我对为什么现实世界中很多优化问题如此棘手有了深刻的理解。例如,他通过对旅行商问题的分析,生动地展示了当问题规模增大时,指数级增长的时间复杂度是如何让许多算法失效的。书中对各种复杂性类之间的关系,以及对一些开放性问题的探讨,都让我对计算科学的深度和广度有了更直观的感受。

评分

这本书为我打开了一扇通往计算理论核心的大门,其内容的深度和广度着实令人印象深刻。作者在讲解可计算性时,以一种极为系统和严谨的方式,从最基础的计算模型,如图灵机和lambda演算出发,逐步引导读者理解“什么问题是可计算的”。我对书中对不可判定性问题的探讨尤为着迷,比如停机问题,作者通过清晰的论证,让我明白了即使是看起来简单的问题,也可能存在根本性的计算限制,这种对计算边界的探索,极具启发性。 进入计算复杂性这一部分,我更是感受到了理论的强大力量。作者对P类、NP类以及NP-完全性等概念的深入剖析,让我开始理解为什么许多实际问题在计算上如此困难。我尤其欣赏他对NP-完全性理论的讲解,通过对SAT问题、旅行商问题等经典例子的归约过程的阐述,让我直观地理解了什么是“困难”问题的本质。书中对时间复杂度和空间复杂度的权衡,以及对近似算法和启发式算法等实用方法的介绍,都让我对如何在实际应用中处理复杂计算问题有了更深刻的认识。这种理论与实践相结合的讲解方式,让我受益匪浅。

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看不懂。

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