自动演绎-CADE-18/会议录 Automated deduction-CADE-18

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出版者:1 edition (2002年9月1日)
作者:Andrei Voronkov
出品人:
页数:534
译者:
出版时间:2002-12
价格:678.00元
装帧:平装
isbn号码:9783540439318
丛书系列:
图书标签:
  • 自动推理
  • 定理证明
  • 逻辑编程
  • 人工智能
  • CADE
  • 形式化方法
  • 知识表示
  • 计算逻辑
  • 约束求解
  • SAT求解
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This book constitutes the refereed proceedings of the 18th International Conference on Automated Deduction, CADE - 18, held in Copenhagen, Denmark, in July 2002.The 27 revised full papers and 10 system descriptions presented together with three invited contributions were carefully reviewed and selected from 70 submissions. The book offers topical sections on description logics and the semantic Web, proofcarrying code and compiler verifications, non-classical logics, system descriptions, SAT, model generation, CASC, combination and decision procedures, logical frameworks, model checking, equational reasoning, and proof theory.

《前沿算法与数据结构探析》 内容提要: 本书是一部面向计算机科学、信息工程及相关领域专业人士和研究人员的深度技术专著。它系统性地梳理和剖析了当代计算科学中最为关键和前沿的算法设计范式、核心数据结构及其在复杂问题求解中的应用。全书结构严谨,内容涵盖从基础理论到尖端实践的多个维度,旨在为读者构建一个坚实且富有洞察力的理论框架,以应对日益增长的计算挑战。 第一部分:高级算法设计范式 本部分专注于超越经典算法范畴的现代设计哲学。我们将深入探讨随机化算法的数学基础及其在近似计算中的威力,特别是蒙特卡洛方法和拉斯维加斯算法在不可解问题或高复杂度问题上的实用性。随后,重点转向参数化复杂性理论(Parameterized Complexity),这对于处理具有特定结构(如小路宽、树宽)的NP-难问题至关重要。我们将详细阐述核函数(Kernelization)技术、迭代压缩(Iterative Deepening)以及如何有效设置搜索边界,以实现对特定输入实例的准多项式时间求解。 接着,我们对图优化算法进行了细致的再审视。这包括但不限于:使用加速随机行走(Accelerated Random Walks)来提高图嵌入的质量;在超大规模图上应用的分布式图算法框架(如Pregel模型下的算法实现);以及几何图论中涉及最优路径、最小生成树的精确与近似求解策略,特别是针对高维空间数据的处理方法。 此外,约束满足问题(CSP)的求解技术是本部分的重要组成部分。我们将深入讨论先进的启发式搜索技术,如基于学习的阈值调整、冲突最小化策略,以及如何将结构化知识(如超模约束、二阶约束)融入到回溯搜索(Backtracking Search)的深化过程中,以显著提高求解效率。 第二部分:内存优化与高效数据组织 数据结构的效率直接决定了现代计算系统的瓶颈。本书的第二部分聚焦于面向内存层级(Cache/DRAM/SSD)优化和大规模数据存储的结构设计。 内存层级优化结构: 我们详细分析了缓存敏感算法(Cache-Oblivious Algorithms)的设计原理,特别是如何构造不依赖于特定缓存大小的算法,并通过分析外部存储模型(External Memory Model)下的I/O复杂性,来设计高效的B树及其变种(如B+-树、B-树在特定数据库系统中的优化部署)。重点案例分析包括磁盘上的排序和矩阵乘法算法。 动态图数据结构: 面对社交网络、交通网络等大规模动态变化的数据集,动态图数据结构的设计成为关键。本章将介绍维护连通性、最短路径、图中心性指标等动态维护机制。我们将对比基于楔子分解(Edge Decomposition)和基于分层图(Hierarchical Graph)的方法,评估它们在更新操作(插入/删除边)上的渐近复杂度和实际性能表现。 近似与概率数据结构: 在数据流(Data Streams)和大数据场景下,精确存储往往不可行。本部分将详尽介绍一系列概率数据结构,包括但不限于:Count-Min Sketch用于频率估计、HyperLogLog用于基数估计(Cardinality Estimation)、以及用于集合成员测试的Bloom Filter的变种(如Counting Bloom Filters)。我们将分析这些结构在空间效率和估计误差之间的权衡(Trade-off)。 第三部分:计算复杂性理论的前沿进展 本部分旨在拓宽读者的理论视野,理解计算的内在极限。我们超越了P vs NP的基本讨论,深入研究了更精细的复杂性分类。 交互式证明系统: 详细阐述了二元交互式证明(IP=PSPACE)的理论基础,并探讨了零知识证明(Zero-Knowledge Proofs)在安全多方计算和区块链技术中的实际应用潜力,重点分析了zk-SNARKs和zk-STARKs的代数结构与证明开销。 近似性与可证性: 本章聚焦于APX 类的研究,探讨了最大割(Max-Cut)、旅行商问题(TSP)等经典问题的PTAS(多项式时间近似方案)和FPTAS(有效PTAS)的构建技术,特别是利用线性规划(LP)松弛和Goemans-Williamson等关键技术。 量子计算的经典接口: 鉴于量子计算的快速发展,本章概述了量子复杂性类(如BQP)的基本概念,并重点探讨了经典算法如何应对量子挑战。这包括对格基问题(Lattice Problems)及其与密码学(如后量子密码学)的联系的深入分析,以及高效解决特定线性代数问题的经典算法的最新进展。 第四部分:应用中的模型与优化 本部分将理论与实际工程问题紧密结合,展示了先进算法在特定领域的高效实现。 高维数据索引与查询: 针对最近邻搜索(Nearest Neighbor Search, NNS),本书对比了基于哈希(LSH, Locality-Sensitive Hashing)、基于树结构(如KD-Tree, R-Tree)以及基于图结构(如HNSW, Hierarchical Navigable Small World)的方法。重点讨论了在内存受限或流式数据中,如何通过动态调整索引参数来维持高召回率(Recall)和低查询延迟。 优化求解器的构建模块: 本章侧重于现代非线性优化求解器的内部机制。我们将探讨内点法(Interior Point Methods)的收敛性分析,以及序列二次规划(SQP)在处理约束优化问题时的优势。此外,针对大规模稀疏系统的处理,预处理技术(Preconditioning)在迭代求解器(如共轭梯度法)中的作用将被详尽剖析。 结论: 《前沿算法与数据结构探析》力求成为读者在面对复杂计算难题时,能够信赖的参考手册。它不仅仅是知识的堆砌,更是对计算思维深度和广度的探索,引导读者掌握构建下一代高性能系统的核心工具集。本书的每一章节都强调了理论的严谨性与工程实践的有效性之间的平衡,确保读者不仅理解“如何做”,更能理解“为何如此”。

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这本书的封面设计,坦白说,第一眼看上去就带着一股扑面而来的学术气息,那种严肃、严谨到近乎刻板的风格,让我这个并非纯粹的计算机理论研究者,在翻开之前,心里先打了个突。我原本期待的是那种能将复杂概念包装得更具亲和力的引介,但这本书显然是直奔主题,毫不拖泥带水。内页的排版也延续了这种风格,密集的公式、严谨的符号系统,以及大量的定理推导,让初学者望而却步。我花了相当的时间来适应这种阅读节奏,感觉就像是在攻克一座信息密度极高的堡垒。它更像是一份为领域内的资深专家准备的精细操作手册,而不是一本面向更广泛读者的科普读物。当然,对于那些深谙数理逻辑和一阶逻辑的读者来说,这或许正是他们所需要的——直达核心,不加粉饰。只是对于我这种带着强烈应用导向的读者来说,需要极大的耐心去挖掘其中蕴含的实际意义,毕竟,在大量的理论构建之下,如何将这些“自动演绎”的成果落地到实际的软件工具中,是更让我好奇的部分,而这方面的内容,在初翻时似乎并未得到足够的篇幅来详细阐述其工程实现细节。总而言之,这是一本需要沉下心来“啃”的书,它的价值深藏于文本的肌理之中,需要读者具备相当的理论基础才能充分领会其精髓。

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深入阅读后,我注意到书中不同作者之间的写作风格差异非常显著,这体现了会议录的集合特性。有些章节的论述流畅自然,结构清晰,仿佛是一位经验丰富的教授在娓娓道来,让人读来十分舒畅,能够迅速抓住核心思想。然而,另一些章节则显得非常跳跃,逻辑链条有时需要读者自己去补充关键的中间步骤,使得阅读体验忽明忽暗。这种不均衡性,使得全书的连贯性受到了影响。我不得不频繁地在不同章节间来回翻阅,以确保我对某个特定子领域的理解没有因为作者风格的变化而产生偏差。例如,某个关于自动归结(Resolution)的优化章节,可能只用了短短几句话就带过了一个非常关键的引理证明,而随后的章节则用大篇幅去探讨一个相对次要的完备性问题。这种内在的节奏不一,要求读者必须时刻保持高度的专注力和自我导向性,否则很容易在某一处被卡住,导致整体的阅读进度受挫。对于一个希望系统性学习自动演绎的读者来说,这种“拼图式”的结构,虽然记录了多元化的研究成果,却也增加了整合知识的难度。

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这本书的索引和术语表处理方式,也间接揭示了其目标读者群体。它似乎是为已经熟悉该领域核心词汇的专业人士准备的,对于那些需要频繁查找特定术语或缩写定义的读者来说,这种默认式的索引结构并不十分友好。我花费了不少时间去确认某些缩写的确切含义,尤其是在涉及不同逻辑框架(如描述逻辑与高阶逻辑的交叉部分)时,术语的交替使用频率很高。此外,引用的文献列表非常详尽,这当然是学术严谨性的体现,但同时也意味着,如果读者想要追溯某个结论的起源,将不得不进行大量的外部阅读,进一步拉长了对某一特定概念的理解周期。这本书更像是提供了一个“现场记录”,忠实地保存了特定时期内该领域最前沿的讨论,而不是一本精心编纂的教材。它成功地承载了记录CADE-18会议成果的使命,展现了该领域在那一刻的学术热点和技术深度,但从一个希望建立完整知识体系的外部观察者的角度来看,它更像是一堆高质量但未经完全打磨的钻石原石,需要读者自己动手去切割和抛光,才能真正闪耀出实用的光芒。

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我尝试从一个纯粹的“工具使用者”的角度来审视这本会议录的价值。我们都知道,自动推理系统(Automated Reasoning Systems)的演进,很大程度上依赖于底层算法的创新和优化。这本书汇集了历届CADE会议的精华,理论上应该涵盖了最新进展,但阅读体验告诉我,它更偏向于对特定技术栈的深度挖掘,而不是一个全面的技术概览。比如,对于模型检验(Model Checking)或特定领域的完备性证明,书中有着非常细致的数学论证,这无疑是学术界的重要贡献。然而,作为一个希望了解当前主流商业或开源定理证明器(Theorem Prover)在处理复杂约束满足问题(SMT)时所采用的新策略的读者,我发现自己必须在大量篇幅中去“筛选”出那些可能影响实际性能的改进点。这本书更像是研究者之间的“暗语交流”,充满了对前置工作和假设的默认接受。它很少花笔墨去对比不同方法的优劣或实际运行效率,这使得对于想要快速判断“哪种新算法更适合我的特定应用场景”的工程师来说,信息获取的效率并不算高。它提供了工具的“蓝图”,但缺少了关于“如何最好地使用这些工具”的实践指南或案例分析,这使得它在实用性上显得有些单薄。

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这本汇编的独特之处在于它对于形式化方法的“纯粹性”的坚持。从语言风格上来看,它展现出了一种极度内敛和自洽的逻辑美感。每一个论断都建立在坚实的公理基础之上,很少出现那种试图用生动的比喻来解释晦涩概念的尝试。这种处理方式,无疑保证了内容的严谨性,但同时也带来了一种疏离感。我感觉自己像是在阅读一份高度浓缩的科学文献集合,而不是一本旨在传播知识的著作。比如,在讨论饱和度(Saturation)算法的效率提升时,作者们可能用了几页篇幅来证明一个新引入的消元规则(Resolution Rule)的正确性,而对于这个规则如何在实际中减少搜索空间的规模,描述得却相当精炼。这反映出会议录的本质——它更关注于“证明的正确性”和“理论的完备性”,而非“效率的可行性”和“实现的优雅性”。对于那些热衷于哲学思辨和逻辑结构本身美感的读者,这本书无疑是一场盛宴;但对于追求快速、高效解决方案的实践者而言,这可能需要付出额外的努力去将这些理论抽象转化为可操作的知识。

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