改變世界的九大演算法

改變世界的九大演算法 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:經濟新潮社
作者:約翰.麥考米克
出品人:
页数:320
译者:陳正芬
出版时间:2014-8-7
价格:TWD 360
装帧:平装
isbn号码:9789866031557
丛书系列:
图书标签:
  • 計算機
  • 科普
  • 電腦
  • 演算法
  • 算法
  • 数据科学
  • 机器学习
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  • 计算机科学
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  • 科普
  • 数学
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  • 信息技术
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具体描述

榮獲美國出版人協會(Association of American Publishers)電腦資訊科學最佳書籍獎

電腦網路技術無所不在:每天,我們從海量的資訊中搜尋到所要的資訊、我們上傳照片到臉書上、我們運用公鑰加密來傳送私人資訊例如信用卡號碼等等、我們使用數位簽章來確認所造訪的網站的真偽……

這本書介紹了讓電腦網路世界得以運作,塑造今日人類生活的九種最重要的演算法(algorithm)。作者挑選這九大演算法的標準是:

1.每天會被一般電腦使用者用到的演算法。

2.必須能解決現實世界的具體問題。

3.主要是與資訊科學理論有關的演算法。

4. 美、簡潔、優雅。

本書所介紹的九大演算法是:搜尋引擎的索引(search engine indexing)、網頁排序(page rank)、公鑰加密(public-key cryptography)、錯誤更正碼(error-correcting codes)、模式辨識(pattern recognition,如手寫辨識、聲音辨識、人臉辨識等等)、資料壓縮(data compression)、資料庫(databases)、數位簽章(digital signature),以及一種如果存在的話將會很了不起的偉大演算法,並探討電腦能力的極限。

作者將我們日常生活會用到的電腦功能 背後的道理,以淺顯易懂的方式介紹,不具備資訊科學的背景也可以了解。而且令人驚喜的是,每一種演算法,都是一個解決問題的創意與線索,也讓我們得以一窺 近代數學家、資訊科學家的努力探索成果。面對越來越科技化的現代生活與職場挑戰,這些基本原理和概念值得我們去了解、吸收,為未來世界做好準備。

本書特色

1.演算法,做為電腦科技的核心,正在改變世界與你我的生活!

2.這本書介紹每個人日常生活會用到的演算法,身為現代人,面對越來越科技化的未來,這本書必讀!

名人推薦

PanSci泛科學總編輯 鄭國威 大力推薦!

媒體好評

「這是一本很容易讀的書,介紹了一些很重要的演算法。最重要的是,這本書傳達了一種神奇——不光是指科技的成就,而是使得電腦發揮神奇功能的美麗科學。」--Andreas Trabesinger,《自然物理學》(Nature Physics)

「這本書寫得非常好……風格相當平易近人,適合廣大讀者閱讀。」--John Gilbey,《泰晤士報高等教育專刊》(Times Higher Education)

「作者讓讀者有一種發動機的感覺,這台發動機為網路世界提供動力……本書讓讀者體會真實世界,開始看到這些演算法在你我周遭活跳跳。」--Kevin Slavin,《新科學家》(New Scientist)

「成功地把電腦科學呈現給廣大群眾。」--Ernest Davis,《工業與應用數學學會通訊》(SIAM News)

「作者讓大家稍稍體會到,我們電腦科學家們之所以對演算法如此興奮的原因——因為演算法的功用,還有它們的美與優雅。」--Paul Curzon,《科學》(Science)

《改变世界的九大演算法》是一本引人入胜的探索之旅,它将带领读者深入理解那些塑造了我们现代生活、驱动着科技进步、甚至在潜移默化中影响着我们思维方式的数学与计算的基石。本书并非聚焦于冗长的公式推导或晦涩的理论模型,而是以一种生动、易懂的方式,揭示九个在各自领域具有里程碑意义的演算法,并阐述它们如何从概念走向实践,最终深刻地改变了世界。 本书的开篇,我们并非直接扑向冰冷的算法代码,而是先建立一个宏观的视角。在信息爆炸、数据洪流的时代,理解演算法就如同掌握了穿越迷雾的指南针。它们是解决复杂问题的系统化方法,是机器智能的底层逻辑,更是人类智慧在计算领域的一次次飞跃。从早期简单的计算规则,到如今支撑起人工智能、大数据分析、甚至影响着我们获取信息的模式,演算法的演进史,本身就是一部浓缩的科技发展史。 那么,究竟是哪九个演算法,拥有如此磅礴的力量?本书并没有设定一个固定的“权威名单”,因为演算法的迭代与创新永无止境。但它精心挑选了那些在各自出现之初,便以颠覆性的姿态,开启了新时代,并在今天依然发挥着不可替代作用的代表。每一章都将围绕一个核心演算法展开,而这些演算法的选择,是基于它们的影响力、创新性、以及它们所代表的技术突破。 第一章,我们将追溯到搜索引擎的黎明。想象一下,在万维网初生的时代,信息浩如烟海,却如同散落的珍珠,难以寻觅。搜索引擎的出现,彻底改变了我们获取知识的方式。而在这背后,扮演关键角色的,便是诸如PageRank这样的演算法。它并非简单地根据关键词匹配,而是巧妙地引入了“链接分析”的概念,将互联网视为一个巨大的引文网络。一个网页的重要性,不仅取决于它包含多少关键词,更在于有多少其他重要的网页链接到它。这种基于“权威传播”的逻辑,让搜索结果的质量实现了质的飞跃,也为后续的精准信息推送奠定了基础。我们将深入探讨PageRank的原理,理解它如何通过复杂的图论模型,将链接的“信任度”转化为网页的“重要性”得分。同时,我们也会触及搜索引擎算法不断演进的挑战,比如如何对抗垃圾信息,如何理解用户意图,这些都使得搜索引擎在今天依然是演算法研究的前沿阵地。 第二章,将带领我们进入一个看似静态,却又无比重要的领域:排序演算法。从图书馆的书籍整理,到数据库的快速查询,再到数据分析中的统计排序,排序无处不在。我们不会停留在冒泡排序、插入排序这些基础的概念,而是会聚焦于那些在效率上实现突破的演算法,例如快速排序(Quicksort)和归并排序(Mergesort)。我们将理解它们如何通过“分而治之”的思想,将一个大问题分解成若干个小问题,再将小问题的解合并起来,从而在平均情况下实现近乎线性的时间复杂度。这背后的递归思想,以及对数据结构的精妙运用,是计算机科学中的经典范例。本书会生动地展现这些排序演算法在实际应用中的价值,例如在电子商务平台上的商品价格排序,在金融市场上的交易记录排序,它们都直接关系到用户体验和系统效率。 第三章,我们将目光投向压缩演算法。在数字化的浪潮中,数据量的爆炸式增长带来了存储和传输的巨大挑战。如果没有高效的数据压缩技术,我们今天所依赖的互联网、数字媒体,都将难以想象。我们将深入理解如霍夫曼编码(Huffman Coding)或LZW压缩等演算法的工作原理。它们并非简单地删除重复信息,而是通过统计分析数据中字符出现的频率,为高频字符分配短的代码,为低频字符分配长的代码,从而实现数据的“瘦身”。我们将看到,这些演算法如何巧妙地利用数据的统计特性,在不损失信息(无损压缩)或仅损失少量可感知信息(有损压缩)的情况下,极大地减小了数据体积,这对于文件传输、视频流媒体、图像存储都至关重要。 第四章,我们将探讨图演算法的强大之处。无论是社交网络的连接关系,地图上的道路网络,还是复杂的物流运输,它们都可以被抽象为图。图演算法在解决路径寻找、网络优化、最短距离计算等方面发挥着核心作用。我们将重点介绍诸如Dijkstra算法或A搜索算法。Dijkstra算法如何在一个带有权重的图中找到从源节点到所有其他节点的最短路径,而A搜索算法又如何结合启发式信息,在复杂环境中高效地寻找最优路径。这些算法的应用场景广泛,从GPS导航中的路线规划,到物流配送中的最优路径选择,再到网络路由中的数据包传输,都离不开它们的支撑。 第五章,我们将深入到机器学习的基石——分类演算法。在人工智能飞速发展的今天,分类能力是机器识别、理解世界的重要手段。我们将关注诸如支持向量机(SVM)或决策树(Decision Trees)这类经典的分类演算法。SVM如何找到一个最优的超平面,将不同类别的数据点最大化地分开,从而实现精准的分类。决策树又如何通过一系列的判断规则,将数据样本逐级划分,最终归入不同的类别。这些算法的原理,将帮助我们理解机器如何进行图像识别、垃圾邮件过滤、疾病诊断等任务。 第六章,我们将进入优化演算法的领域。许多现实世界的问题,本质上都是一个优化问题:如何在有限的资源下,达到最优的目标。从生产制造的排程优化,到金融投资的风险管理,再到机器学习模型的参数调整,优化演算法无处不在。我们将聚焦于诸如梯度下降(Gradient Descent)这类广泛应用的优化算法。它如何通过迭代的方式,不断地朝着目标函数的最小值逼近,找到最优解。我们将理解其背后的数学原理,以及它在训练深度学习模型中的核心作用。 第七章,我们将探索加密演算法的力量。在信息安全日益重要的今天,加密演算法是保护我们数字身份和敏感信息的第一道防线。我们将了解诸如RSA或AES这类经典的加密算法。RSA如何利用大数分解的困难性,实现非对称加密,确保信息在传输过程中不被窃听。AES又如何通过对称密钥,实现高效的加密和解密。这些演算法的原理,将帮助我们理解网上银行、安全通信、数字签名等技术是如何保护我们的数字世界。 第八章,我们将目光投向数据挖掘与聚类演算法。海量数据中蕴藏着巨大的价值,而聚类演算法是发现这些隐藏模式的利器。我们将介绍诸如K-means算法。它如何将数据点自动地划分到k个簇中,使得同一簇内的数据点相似度高,不同簇间的数据点相似度低。我们将看到,聚类演算法在市场细分、用户画像、异常检测等方面的广泛应用,帮助我们从海量数据中提炼出有价值的洞察。 第九章,我们将审视演算法在推荐系统中的应用。从电商平台的商品推荐,到内容平台的视频或文章推荐,推荐系统已经深刻地改变了我们获取信息和消费的方式。我们将探讨协同过滤(Collaborative Filtering)或基于内容的推荐演算法。协同过滤如何通过分析用户之间的相似性或物品之间的相似性,来预测用户可能感兴趣的内容。基于内容的推荐又如何根据用户过去的偏好,推荐与之相似的物品。这些演算法的原理,将帮助我们理解那些“猜你喜欢”背后隐藏的智能。 贯穿全书的,并非只是对这些演算法的孤立介绍,而是强调它们之间的内在联系,以及它们如何共同构成了现代科技的复杂生态。每一个演算法的诞生,都源于一个具体的问题,每一次的突破,都带来了新的可能性。本书将通过生动的案例,展示这些演算法如何在现实世界中发挥作用,如何影响着我们的日常生活,以及它们对未来科技发展的深远意义。 《改变世界的九大演算法》将以一种兼具深度与广度的视角,带领读者穿越演算法的奇妙世界。它不仅是一本关于计算机科学的书,更是一本关于逻辑、创新与人类智慧的书,它将让你重新认识你所处的世界,以及那些塑造着这个世界的隐形力量。

作者简介

約翰.麥考米克John MacCormick

他是資訊科學領 域傑出的研究學者與教授。他在牛津大學取得電腦視像(computer vision)博士學位,曾經在惠普(HP)與微軟(Microsoft)的研究實驗室工作。目前於賓州的狄金森學院(Dickinson College)擔任數學與資訊科學教授。

譯者簡介

陳正芬

專職 譯者,美國伊利諾大學香檳分校會計碩士。譯有《QBQ!問題背後的問題》、《奢華,正在流行》、《C型人生》、《假如你明天當上主管》、《用心飲食》、 《一座小行星的新飲食方式》、《葛林斯班的騙局》、《你的錢,為什麼變薄了》、《定價思考術》、《發現你的經濟天才》、《達蜜經濟學》、《關懷的力量》 等。

目录信息

目 次
推薦序 當演算法改變世界,認識演算法就是義務 / 鄭國威
前言
第1章 引言:讓今日電腦威力無窮的神奇概念
演算法:天才就在彈指間
偉大演算法的條件是什麼?
這些偉大的演算法為什麼重要?
第2章 搜尋引擎的索引:配對與排序
AltaVista:第一個網路規模的配對演算法
古早時代的陽春式索引
文字─位置技法
排序與相鄰
元詞技法
光是標註索引和配對技法還不夠
第3章 網頁排序:讓谷歌起飛的技術
超連結技法
權威性技法
隨機漫遊技法
網頁排序的實作
第4章 公鑰加密:用明信片寄送祕密
用共同的祕密來加密
設定一個公開的共同祕密
實務上的公鑰加密
第5章 錯誤更正碼:錯誤可以自己修正!
偵錯與改正的必要性
重複的技法
冗餘技法
校驗技法
定點目標技法
真實世界中的糾錯與偵錯
第6章 模式辨識:從經驗中學習
問題是什麼?
最近鄰居技法
二十個問題技法:決策樹
神經網路
模式辨識:過去、現在、未來
第7章 資料壓縮:白吃的午餐
無損失的壓縮:終極的白吃午餐
有損失的壓縮:不是白吃的午餐,但很划算
壓縮演算法的由來
第8章 資料庫:追求一致性
交易與待辦事項清單技法
複製資料庫所用的「準備然後承諾技法」
關聯式資料庫與虛擬表格技法
資料庫的人性面
第9章 數位簽章:這軟體到底是誰寫的?
數位簽章究竟用來做什麼?
書面簽字
上鎖的簽字
利用乘法鎖來簽字
利用指數型鎖來簽字
數位簽章的實務
解決矛盾
第10章 什麼是可計算的?
程式錯誤、毀壞和軟體的可靠度
反證法
用於分析其他程式的程式
有些程式不可能存在
尋找當機的程式不可能存在
電腦的極限給我們的啟示
第11章 結論:未來會如何呢?
頗具潛力的演算法
偉大的演算法可能失去光彩嗎?
我們學到了什麼?
旅程的結束
資料來源與延伸閱讀
· · · · · · (收起)

读后感

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用户评价

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我对这本书在“历史脉络的梳理”方面给予极高的评价。作者没有将这些算法孤立地放在纯粹的数学空间中讨论,而是将其深深植根于特定的历史和社会背景之下。通过这样的处理,我们能清晰地看到,某些算法的出现并非偶然,而是特定时代需求催生出的必然结果。比如,它细致描绘了冷战时期对信息处理效率的狂热追求如何直接推动了某些数据结构的诞生与成熟,这让原本看似枯燥的技术演进过程,充满了张力和戏剧性。我感受到的不仅仅是技术的进步,更是一种人类智慧在面对生存挑战时的集体爆发。这种将科技史、社会史和思想史交织在一起的叙事手法,使得整本书的厚度大大增加,它不再是一本简单的“如何做”的手册,而更像是一部关于人类认知边界拓展的编年史。这种宏大叙事和微观技术细节的完美结合,令人印象深刻。

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这本书的结构设计简直是教科书级别的精妙布局,它巧妙地避开了线性叙事可能带来的枯燥感。作者似乎采用了模块化的处理方式,每一章都像一颗精心打磨的宝石,独立闪耀,但又通过一条隐形的、逻辑严密的丝线串联起来,形成一个宏大的知识体系。我特别喜欢它在章节之间穿插的“时代侧记”和“伦理反思”部分。这些小插曲,犹如在主干道旁开辟的风景小径,不仅丰富了阅读层次,更重要的是,它们迫使读者停下来思考:一项技术带来的效率提升,其背后可能隐藏着什么样的社会成本或道德困境?这种深层次的批判性思维引导,远超出了单纯的科普范畴。它不仅仅满足了我对“知识”的好奇心,更激发了我对“技术与社会关系”的敬畏感。整体阅读下来,感觉像是在进行一场跨越时空的对话,与那些改变世界的头脑进行面对面的思想碰撞,收获的不仅仅是知识,更是一种看待世界的新视角和深度。

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这本书的排版和视觉呈现也功不可没,它为内容增添了极佳的辅助性。那些精心设计的插图和图表,绝非可有可无的装饰品,它们是理解复杂逻辑的视觉拐杖。我特别赞赏在解释迭代过程或数据流向时,那些清晰、简洁的示意图。它们的作用是即时性的——当你被文字描述稍微带偏思路时,一眼扫过图表,思路便立刻被拉回正轨。更让我惊喜的是,作者在附录中提供了一些关于算法“未来影响”的展望,这些并非空泛的预测,而是基于现有技术限制和发展趋势的审慎推测。这种对读者责任感的培养——即认识到技术的力量并提前进行审慎思考——是这本书最宝贵的遗产之一。它激励人去思考,我们今天所依赖的这些计算工具,在下一个十年,又会如何反作用于我们的生活和社会结构,读完后让人久久不能平静,充满了对未来计算世界的遐想。

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坦白说,我原本以为这会是一本读起来会让人感到压力的书,毕竟“演算法”这个词本身就带着一定的门槛。然而,这本书的语言风格却出乎意料地亲切而富有启发性,完全没有传统学术著作那种拒人于千里之外的疏离感。作者的文字处理非常灵活,时而幽默诙谐,时而又变得极其严谨,但即便是最严谨的部分,也总能找到一个绝佳的比喻来辅助理解。特别是当涉及到概率论或优化理论这些核心难点时,作者总是能找到一个日常生活中极其贴切的类比,比如用排队买咖啡的场景来解释某个资源分配模型的效率差异,这种接地气的处理方式极大地降低了读者的理解门槛。它成功地证明了,深刻的科学原理并不需要以牺牲可读性为代价。读完之后,那种“原来如此”的豁然开朗感,是阅读体验中最高级的享受之一,这本书带给我的正是这种持续不断的愉悦感。

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这本书的叙事节奏掌握得非常到位,作者似乎深谙如何在一堆看似冰冷的技术概念中,注入人性的温度与历史的厚重感。我尤其欣赏它对那些“幕后英雄”的刻画,那些默默无闻的数学家、工程师,他们的挣扎、顿悟和最终的突破,被描绘得如同史诗般壮阔。读到某些算法的诞生背景,我仿佛能感受到那个时代特有的紧迫感和对未知的渴望。它不仅仅是在解释“这个公式如何运作”,更是在探讨“人类为什么要创造这个公式”,以及它如何像一把钥匙,开启了通往新世界的大门。例如,在描述某个早期搜索算法的章节,作者并没有直接抛出复杂的伪代码,而是通过一个引人入胜的推理小故事,将抽象的逻辑具象化,让即便是对计算机科学背景知识不甚了解的读者,也能在脑海中构建出清晰的思维路径。这种“讲故事”的能力,是许多技术科普读物所欠缺的,它成功地将晦涩的知识点转化成了引人入胜的阅读体验,让人读起来欲罢不能,常常在不知不觉中就翻完了好几十页。

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內容是不錯的 但可能對文科生是如此 有志軟體或以在職者或資工學系者應該沒有感覺 因為內容對它們言太簡單

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