算法技术手册(原书第2版)

算法技术手册(原书第2版) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:机械工业出版社
作者:George T. Heineman
出品人:
页数:340
译者:杨晨
出版时间:2017-8-1
价格:89.00元
装帧:平装
isbn号码:9787111562221
丛书系列:
图书标签:
  • 算法
  • 数据结构与算法
  • 计算机
  • 数据结构
  • 算法
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  • 计算机
  • 数据结构
  • 时间复杂度
  • 算法设计
  • 原书
  • 第2版
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具体描述

本书使用实际代码而非伪代码来描述算法,并以经验主导支撑数学分析,侧重于应用且规范严谨。本书提供了用多种程序设计语言实现的文档化的实际代码解决方案,还介绍了近40种核心算法,其中包括用于计算点集的Voronoi图的Fortune算法、归并排序、多线程快速排序、AVL平衡二叉树实现以及空间算法。

《算法的艺术与实践:系统化解析与创新应用》 概述 这是一本深度探索算法世界,旨在为读者构建坚实理论基础,同时激发创新实践能力的权威著作。本书并非仅仅罗列各种算法的实现细节,而是深入剖析算法设计的思维模式、核心思想、复杂度分析方法,以及在实际问题中选择和优化算法的策略。我们致力于将抽象的算法概念具象化,通过清晰的逻辑、精炼的语言和丰富的实例,引导读者理解算法的本质,掌握解决复杂计算问题的通用方法,并能灵活运用到前沿技术领域。 核心内容 本书分为四个核心部分,层层递进,全面覆盖算法技术的深度与广度: 第一部分:算法设计的哲学与基石 计算思维的重塑: 本章将从最根本的层面出发,探讨“计算思维”的核心要素,包括抽象、分解、模式识别和算法设计。我们将阐述如何运用计算思维来审视和解决现实世界的问题,而不仅仅是编写代码。这包括对问题边界的界定、输入输出的明确,以及对可行解的初步构想。 算法的“道”与“术”: 区分算法的宏观设计理念(“道”)与具体的实现技巧(“术”)。我们会详细讲解几种经典的算法设计范式,如分治法(Divide and Conquer)、动态规划(Dynamic Programming)、贪心算法(Greedy Algorithms)以及回溯法(Backtracking)和分支限界法(Branch and Bound)。对于每种范式,不仅会介绍其基本原理,还会深入分析其适用的场景、关键步骤、潜在陷阱,以及如何根据问题特性进行变体设计。 复杂度分析的艺术: 深入剖析算法的时间复杂度和空间复杂度分析方法。我们不仅仅停留在“大O”符号的表面,而是会讲解如何精确地计算运行时间和内存占用,如何通过渐进分析和平均情况分析来更全面地评估算法性能。同时,会介绍摊还分析(Amortized Analysis)等更高级的分析技术,揭示某些数据结构和算法在整体操作序列上的优越性。 数学工具箱: 梳理算法分析和设计过程中常用的数学工具,包括离散数学(如集合论、图论、组合数学)、概率论与统计学的基础知识。重点讲解如何运用这些工具来证明算法的正确性、分析其性能,以及设计基于概率的算法。 第二部分:经典算法的深度解析与应用 排序与搜索的精要: 覆盖所有经典的排序算法,包括插入排序、选择排序、冒泡排序、希尔排序、快速排序、归并排序、堆排序等。本书会详细分析它们的原理、时间/空间复杂度、稳定性以及各自的优缺点,并深入探讨它们在不同场景下的适用性。同时,会对二分查找等高效搜索算法进行原理性的讲解,并讨论其变种。 图算法的遍历与探索: 深入讲解图的表示方法(邻接矩阵、邻接表)以及深度优先搜索(DFS)和广度优先搜索(BFS)。在此基础上,将详细阐述单源最短路径算法(如Dijkstra算法、Bellman-Ford算法)、所有点对最短路径算法(如Floyd-Warshall算法)、最小生成树算法(如Prim算法、Kruskal算法)以及拓扑排序等核心图算法。每一类算法都会配以生动形象的图示和详细的伪代码,并剖析其应用场景,如网络路由、社交网络分析等。 字符串处理的智慧: 介绍字符串匹配算法,包括朴素匹配、KMP算法、Boyer-Moore算法,并深入分析它们的预处理过程和匹配机制。还将触及正则表达式的原理和应用,以及字典树(Trie)等数据结构在字符串处理中的优势。 数论与组合算法的魅力: 探讨模运算、欧几里得算法(求最大公约数)、中国剩余定理等数论基础,以及它们在密码学、编码理论等领域的应用。同时,会涉及排列组合的生成与计数问题,为解决更复杂的组合优化问题打下基础。 第三部分:现代算法与高级主题 数据结构的演进与效能: 详解栈、队列、链表、树(二叉树、平衡二叉查找树如AVL树、红黑树)、堆(最大堆、最小堆)、哈希表。本书会重点讲解这些数据结构的设计原理、操作复杂度,以及如何在不同场景下选择最合适的数据结构以优化算法性能。 高级数据结构与算法: 探索B树及其变种(如B+树),分析它们在数据库和文件系统中的重要性。深入讲解优先队列的实现(通常基于堆),以及并查集(Disjoint Set Union)在图算法和连通性问题中的高效应用。 计算几何初步: 介绍凸包、点在多边形内判断、线段相交等基础计算几何问题,并展示如何运用算法来解决这些问题。 NP完全性理论入门: 介绍可判定性、可计算性的概念,以及NP、P、NP-hard、NP-complete等重要理论。通过分析如旅行商问题(TSP)、背包问题、图着色问题等经典NP完全问题,帮助读者理解计算复杂度的边界,以及在面对此类问题时,近似算法和启发式算法的重要性。 第四部分:算法的工程实践与前沿展望 算法优化与工程实践: 讲解缓存优化、内存局部性、并行计算的基础思想,以及如何针对特定硬件平台进行算法调优。探讨算法的时间/空间权衡,以及在资源受限环境下的算法设计考量。 概率算法与近似算法: 介绍蒙特卡洛算法、拉斯维加斯算法等概率算法的设计思想和应用。深入探讨近似算法的设计策略,如贪心近似、局部搜索等,以及如何分析其近似比。 机器学习中的算法视角: 从算法设计的角度解读线性回归、逻辑回归、决策树、支持向量机(SVM)等基础机器学习算法的内在原理。强调理解这些算法的计算过程和复杂度对于模型选择、调优和性能提升的重要性。 算法的前沿探索: 简要介绍随机图、流网络(如最大流问题)、量子计算中的算法思想(如Shor算法、Grover算法的简介),以及算法博弈论的初步概念,为读者指明进一步学习和研究的方向。 本书特色 理论与实践并重: 每一章的理论讲解都紧密结合实际应用场景,并通过精心设计的算法案例和伪代码,帮助读者将理论知识转化为实践能力。 循序渐进的逻辑: 从基础概念到高级主题,结构清晰,逻辑严谨,确保读者能够逐步建立起完整的算法知识体系。 批判性思维的培养: 鼓励读者不仅要理解算法的“是什么”,更要理解“为什么”以及“何时使用”,培养分析和选择最优算法的能力。 深入的复杂度分析: 不仅关注算法的渐进复杂度,还引导读者理解不同场景下算法的实际表现。 启发创新: 通过展示算法设计的通用范式和解决问题的思维模式,激发读者在面对新问题时进行算法创新的能力。 无论您是计算机科学专业的学生,软件工程师,数据科学家,还是对计算技术充满好奇的探索者,本书都将是您深入理解算法世界,提升解决问题能力的宝贵伙伴。

作者简介

George T. Heineman是伍斯特理工学院计算机科学系的一名副教授,专注于软件工程方面的研究。他还参与编写了一本论述基于组件的软件工程方面的书:《Putting the Pieces Together》,由Addision-Wesley于2001年出版。George是2005年国际组件软件工程研讨会的议程主席。

Gary Pollice自称是一个乖戾的人(其实就是一个顽固的、坏脾气的老人),在工业界花费了35年来探索他究竟希望成为什么。但是在2003年,他毅然决定以不成熟之身从工业界转移到学术的殿堂。在这里他可以用这样激进的话语影响下一代软件工程师的思想,“为你的客户开发软件”,“学会如何成为团队的一员”,“要思考软件设计、代码质量、优雅程度和正确度”和“只要你成为了牛人,那么即使成为书呆子也无所谓啦”。

Gary是伍斯特理工学院的一位实践教授(这是一个头衔,也就是说他在成为一名教授之前有一份真实的工作)。由于对一起工作数年的WPI的毕业生们印象非常好,所以决定来WPI做一名教授。他和妻子Vikki,以及两条狗Aloysius和Ignatius一起住在麻省中部。他一直在做和极客相关的事情。你可以通过他的WPI网页http://web.cs.wpi.edu/~gpollice/来了解他,还可以随意地给他留言,抱怨或者赞美本书。

Stanley Selkow,伍斯特理工学院计算机系的一名教授,于1965年在卡内基理工学院(现卡内基梅隆大学)获得电子电气工程学士学位,1970年在宾夕法尼亚大学获得电子电气工程博士学位。在1968年~1970年间,他在马里兰州贝塞斯达的国家卫生研究所从事公众健康服务相关的工作。自1970年,他先后在田纳西的诺克斯维尔和麻省的伍斯特从事教员工作,他也在蒙特利尔、重庆、洛桑和巴黎做过访问学者。他的主要研究领域是图论和算法设计。

目录信息

前言
第1章用算法的眼光去看问题
1.1理解问题
1.2简单解法
1.3高明做法
1.4总结
1.5参考文献
第2章算法的数学原理
2.1问题样本的规模
2.2函数的增长率
2.3最好、最坏和平均情况下的性能分析
2.4性能指标
2.5基准测试
2.6参考文献
第3章算法基础
3.1算法模板的格式
3.2伪代码模板的格式
3.3实验评估的格式
3.4浮点计算
3.5算法举例
3.6常用方法
3.7参考文献
第4章排序算法
4.1概述
4.2移位排序
4.3选择排序
4.4堆排序
4.5基于分区的排序算法
4.6不基于比较的排序算法
4.7桶排序
4.8使用额外存储空间的排序算法
4.9字符串基准测试结果
4.10分析技术
4.11参考文献
第5章搜索算法
5.1顺序搜索
5.2二分搜索
5.3散列搜索
5.4布隆过滤器
5.5 -叉搜索树
5.6参考文献
第6章图算法
6.1图
6.2深度优先搜索
613广度优先搜索
6.4单源顶点最短路径
6.5针对稠密图的Dijkstra算法
6.6比较单源顶点最短路径的各种方案
6.7所有点对最短路径
6.8最小生成树算法
6.9关于图的最后一些想法
6.10参考文献
第7章AI寻路
7.1博弈树
7.2寻路算法的概念
7.3 Minimax......
7.4 NegMax
7.5 AlphaBeta
7.6搜索树
7.7深度优先搜索
7.8广度优先搜索
7.9 A*搜索
7.10比较搜索树算法
7.11参考文献
第8章网络流算法
8.1网络流
8.2最大流
8.3二分图匹配
8.4对于增广路径的深入思考
8.5最小费用流
8.6转运问题
8.7运输问题
8.8任务分配问题
8.9线性规划
8.10参考文献
第9章计算几何
9.1问题类型
9.2凸包
9.3凸包扫描
9.4计算线段交点
9.5线段扫描
9.6 Voronoi图
9.7参考文献
第1 0章空间树结构
10.1最近邻查询
10.2范围查询
10.3交集查询
10.4空间树
10.5最近邻查询
10.6范围查询
10.7四叉树
10.8 R树
10.9参考文献
第1 1章新兴算法
11.1特定情形下的衍生算法
11.2近似算法
11.3并行算法
11.4概率算法
11.5参考文献
第1 2章尾声:算法原理
12.1了解数据
12.2将问题分解成更小的问题
12.3选择正确的数据结构
12.4空间换时间
12.5构造一个搜索
12.6将问题归约为另一个问题
12.7编写算法难,测试算法更难
12.8在可能的情况下接受近似解
12.9增加并行化以提升性能
附录A基准测试
· · · · · · (收起)

读后感

评分

这本书本身好不好,我还没看完,先不说。先说翻译。 翻译得还算通顺,但很不完美。 刚开始读,但发现错误不少,幸好我有英文电子版。有些可能是排版工人的问题,比如第33页给出的牛顿迭代计算公式少了个导数符号。但有一个小节,简直是错得离谱。第二章的“基准测试”一节,...  

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这本书本身好不好,我还没看完,先不说。先说翻译。 翻译得还算通顺,但很不完美。 刚开始读,但发现错误不少,幸好我有英文电子版。有些可能是排版工人的问题,比如第33页给出的牛顿迭代计算公式少了个导数符号。但有一个小节,简直是错得离谱。第二章的“基准测试”一节,...  

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原以为和很多叫”手册“的泛泛之作一样,翻翻就行了,结果被本书独特的讲授方法、精湛的代码和严谨丰富的实验所深深吸引,是我第二喜欢的算法书了 :) 中文版翻译印刷都不错,主要是本书自创了一套新颖的讲授算法的方法(类似UML图),而且其实际代码是我见过的“所有”书中...  

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看得英文版,不难懂。里面的算法伪代码和配套图示非常棒。比较奇怪的是排序里面没有提到归并,这个一般的算法书里面都会讲到。 总之,作为一本快速查询算法的书籍,名副其实。就算你原来不懂的算法,看过了基本上也能理解。最多复杂度分析什么的可能需要一些更全面的书籍来解答。

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原以为和很多叫”手册“的泛泛之作一样,翻翻就行了,结果被本书独特的讲授方法、精湛的代码和严谨丰富的实验所深深吸引,是我第二喜欢的算法书了 :) 中文版翻译印刷都不错,主要是本书自创了一套新颖的讲授算法的方法(类似UML图),而且其实际代码是我见过的“所有”书中...  

用户评价

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这本书的排版和印刷质量简直是灾难,简直不忍直视。内页的纸张摸起来粗糙不说,字迹边缘还模糊不清,尤其是一些复杂的公式和图表,简直是考验读者的眼力极限。有几页的墨迹甚至有明显的洇开现象,看着就让人心情烦躁。我已经看到好几处明显的印刷错误,比如页码错乱、章节标题缺失,这完全是对读者阅读体验的漠视。作者辛辛苦苦写出来的知识精华,就因为如此低劣的制作工艺而被大打折扣,实在是太可惜了。我花了这么多钱,买到的却是这样一本让人提不起阅读兴趣的“残次品”,心里非常不平衡。希望出版社能正视这个问题,提高一下装帧和印刷的水准,否则,再好的内容也会被这些低级错误埋没的。这本书的装帧设计也极其保守,封面设计毫无亮点,拿到手上完全没有让人想翻开一睹为快的冲动。整体来看,这次的购买体验非常糟糕,书籍实体的质量完全配不上它所承载的知识价值。

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阅读体验中的另一个显著槽点在于其语言风格——过于冗长和晦涩。作者似乎沉迷于使用复杂的长难句和不必要的学术术语,导致原本可以直白阐述的原理被包裹得严严实实,像是在绕着弯子说话。我经常需要花费数倍的时间去解读一个简单的句子,光是理解作者想表达什么意思就耗费了大量的认知资源,遑论去理解背后的技术内容了。很多地方,一个非常基础的概念,作者需要用半页纸的文字来描述,而这完全可以用几行清晰的伪代码或者一个简洁的图示来替代。这种表达方式不仅拖慢了阅读节奏,更严重削弱了对知识的吸收效率。对于一本需要快速查阅和理解的应用型书籍而言,这种文学化的叙事方式显得格格不入,让人读起来非常费力,缺乏教科书应有的那种精确和高效。

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这本书在理论深度上的把握可以说是极度肤浅和令人失望。它似乎将自己定位为入门读物,却又在关键的数学推导上戛然而止,只给出了结论,完全没有展示证明过程。对于真正想理解算法底层原理的人来说,这种“知其然不知其所以然”的状态是无法忍受的。书中对一些核心算法的复杂度分析也处理得过于简单化,很多细节性的优化和边界条件的处理被完全忽略了。当我试图对照其他更专业的著作进行交叉验证时,发现这本书给出的某些简化模型在实际应用中存在误导性。它更像是一本面向非专业人士的科普读物,而非一本严肃的“技术手册”。如果你想深入研究算法的精妙之处,这本书提供的知识密度和深度是远远不够的,它更像是蜻蜓点水,无法满足对知识有更高要求的读者群体的需求。

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我花了大量时间研究了这本书的目录结构,坦白说,它的逻辑组织实在让人摸不着头脑。章节之间的跳转显得非常突兀,好像是把几篇独立的论文强行拼凑在一起,缺乏一个贯穿始终的清晰脉络。初学者想要建立一个系统的认知框架,几乎是不可能完成的任务。举个例子,某个核心概念在第一章被简单提及,但深入的理论阐述却要等到第十章才能找到,中间穿插了大量与主线关系不大的历史背景介绍,让人分不清主次。这种碎片化的知识呈现方式,极大地增加了理解的难度。我尝试用思维导图来梳理,但很快就发现,这本书的内在关联性太弱,导致我的导图充满了断裂和空白。对于一本旨在成为“手册”的参考书来说,清晰的结构是至关重要的,但这本书在这方面明显是失败的,它更像是一本知识点的堆砌,而非精心编排的教程。

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书中提供的代码示例简直是笑话,完全不具备实用价值。首先,它们几乎都是用一种非常老旧且已经不主流的编程语言写的,这对于习惯了现代编程范式的读者来说,光是适应语法就要花费一番功夫。其次,代码的质量极低,充斥着大量的冗余和不规范的写法,甚至存在明显的逻辑错误和内存泄漏的隐患。更要命的是,很多关键步骤的注释缺失,使得读者在试图运行和调试这些示例时,如同盲人摸象,根本不知道某段代码具体对应了理论中的哪个环节。如果这本书的目标是教会读者如何用代码实现这些算法,那么它起到的反作用可能更大——它在教读者写出低质量的代码。我不得不花费额外的时间去“修正”书中的示例代码,这完全偏离了我购买一本参考书的初衷。

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短平快

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今年看的书少,拿技术书凑一下数吧。跟朋友讨论精进的问题,其实我们面临的问题是知新不足,没有能持续挑战现有知识边界以外,同时系统性的知识或者技能,会出现每年都在看基础排序的问题,当然温故还是需要的,不进也不能退。 常年应用不到算法,本身就说明工作方式或者思想需要寻求新的挑战,无关环境浮躁,要避免德鲁克所说的认知偏见。 我们评估一种架构或者技术,到底并发能力如何,归根结底,无论c10k,c10m问题,本质是网络协议栈每一层的硬件性能和软件算法问题。 从完全经验主义解决方案,到提出创新的可行解决方案,需要逐步从定性分析到定量计算的科学过程,到底方案的空间时间复杂度多少,计算过程是什么样的。 例如到底我们调用一个函数,里面是几层for循环,调用了什么IO操作。而不只看到表面上的一层循环里调用一个函数

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今年看的书少,拿技术书凑一下数吧。跟朋友讨论精进的问题,其实我们面临的问题是知新不足,没有能持续挑战现有知识边界以外,同时系统性的知识或者技能,会出现每年都在看基础排序的问题,当然温故还是需要的,不进也不能退。 常年应用不到算法,本身就说明工作方式或者思想需要寻求新的挑战,无关环境浮躁,要避免德鲁克所说的认知偏见。 我们评估一种架构或者技术,到底并发能力如何,归根结底,无论c10k,c10m问题,本质是网络协议栈每一层的硬件性能和软件算法问题。 从完全经验主义解决方案,到提出创新的可行解决方案,需要逐步从定性分析到定量计算的科学过程,到底方案的空间时间复杂度多少,计算过程是什么样的。 例如到底我们调用一个函数,里面是几层for循环,调用了什么IO操作。而不只看到表面上的一层循环里调用一个函数

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今年看的书少,拿技术书凑一下数吧。跟朋友讨论精进的问题,其实我们面临的问题是知新不足,没有能持续挑战现有知识边界以外,同时系统性的知识或者技能,会出现每年都在看基础排序的问题,当然温故还是需要的,不进也不能退。 常年应用不到算法,本身就说明工作方式或者思想需要寻求新的挑战,无关环境浮躁,要避免德鲁克所说的认知偏见。 我们评估一种架构或者技术,到底并发能力如何,归根结底,无论c10k,c10m问题,本质是网络协议栈每一层的硬件性能和软件算法问题。 从完全经验主义解决方案,到提出创新的可行解决方案,需要逐步从定性分析到定量计算的科学过程,到底方案的空间时间复杂度多少,计算过程是什么样的。 例如到底我们调用一个函数,里面是几层for循环,调用了什么IO操作。而不只看到表面上的一层循环里调用一个函数

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