計(jì)算機(jī)常用算法與程序設(shè)計(jì)教程

前言

計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)是一種創(chuàng)造性思維活動(dòng)，其教育必須面向應(yīng)用。“計(jì)算機(jī)常用算法與程序設(shè)計(jì)”是計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)的核心課程，其教學(xué)目的是提高學(xué)生算法與程序設(shè)計(jì)水平，培養(yǎng)通過(guò)程序設(shè)計(jì)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。。通過(guò)對(duì)現(xiàn)有計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)本科生學(xué)習(xí)“算法設(shè)計(jì)與分析”課程效果的了解與調(diào)查，情況不容樂(lè)觀。很多同學(xué)對(duì)所學(xué)過(guò)的算法描述與實(shí)施步驟不清楚，有些甚至對(duì)算法的基本概念與設(shè)計(jì)思想不甚了解，無(wú)法通過(guò)設(shè)計(jì)程序解決一些常見(jiàn)的應(yīng)用問(wèn)題。造成這一現(xiàn)象的原因是多方面的，缺少適合計(jì)算機(jī)本科層次的“算法與程序設(shè)計(jì)”教材是其中一個(gè)重要方面。作為普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材，本書(shū)在內(nèi)容選材與深度的把握上，在理論闡述與設(shè)計(jì)應(yīng)用的結(jié)合上進(jìn)行了精心設(shè)計(jì)，力圖適合高校本科教學(xué)的目標(biāo)與知識(shí)結(jié)構(gòu)的要求。本書(shū)遵循“內(nèi)容實(shí)用，難易適當(dāng)，面向設(shè)計(jì)，注重能力培養(yǎng)”的宗旨編寫(xiě)，在以下幾個(gè)方面對(duì)算法教材進(jìn)行了改革探索。（1）注重常用算法的設(shè)計(jì)與應(yīng)用。教材在選材上避免貪多求全、貪廣求深，以至出現(xiàn)本科階段與研究生階段的教學(xué)內(nèi)容混雜不分的局面，只講基本的常用算法，以及常用算法中要求本科學(xué)生掌握的基本內(nèi)容，去除一些難度大、理論深、應(yīng)用少的帶研究性質(zhì)的算法內(nèi)容。（2）注重算法設(shè)計(jì)與程序?qū)崿F(xiàn)的緊密結(jié)合。算法與程序?qū)嶋H上是一個(gè)統(tǒng)一體，不應(yīng)該也不能將它們對(duì)立或分割。教材在材料的組織上克服了以往羅列算法多、應(yīng)用算法設(shè)計(jì)解決實(shí)際問(wèn)題少、算法與程序設(shè)計(jì)脫節(jié)、算法理論與實(shí)際應(yīng)用脫節(jié)的問(wèn)題，在講述每一種常用算法時(shí)，力求理論與實(shí)際相結(jié)合、算法與程序相統(tǒng)一，突出算法在解決實(shí)際問(wèn)題中的應(yīng)用，切實(shí)提高對(duì)常用算法的理解和掌握。針對(duì)每一種常用算法，精選典型的實(shí)際應(yīng)用問(wèn)題或課題，使用C（C＋＋）語(yǔ)言進(jìn)行算法描述與程序設(shè)計(jì)，從問(wèn)題提出、算法描述到程序?qū)崿F(xiàn)連成一體，切實(shí)提高學(xué)生應(yīng)用算法與程序設(shè)計(jì)解決實(shí)際問(wèn)題的水平和舉一反三的能力。

內(nèi)容概要

　　本書(shū)遵循“內(nèi)容實(shí)用，難易適當(dāng)，面向設(shè)計(jì)，注重能力培養(yǎng)”的要求，講述了窮舉、回溯、分治、遞歸、遞推、貪心算法與動(dòng)態(tài)規(guī)劃等計(jì)算機(jī)常用算法，同時(shí)簡(jiǎn)要介紹了模擬、智能優(yōu)化與并行處理。本書(shū)注重常用算法的設(shè)計(jì)與應(yīng)用，算法設(shè)計(jì)與程序?qū)崿F(xiàn)的結(jié)合，以及算法的改進(jìn)與程序優(yōu)化，力求理論與實(shí)際相結(jié)合，算法與程序相統(tǒng)一?！　?shū)中所介紹的算法通常給出完整的C程序，并在TC(VC++)環(huán)境下編譯通過(guò)，為學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)常用算法與程序設(shè)計(jì)提供了范例。為便于讀者練習(xí)，每章都附有習(xí)題，同時(shí)在附錄中給出了習(xí)題求解的算法提示。　　本書(shū)可作為高等院校計(jì)算機(jī)及相關(guān)專(zhuān)業(yè)“算法設(shè)計(jì)與分析”、“計(jì)算機(jī)常用算法與程序設(shè)計(jì)”課程的教材，也可供軟件設(shè)計(jì)人員與計(jì)算機(jī)愛(ài)好者學(xué)習(xí)參考。

書(shū)籍目錄

第1章　算法與程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介　  1.1　算法與算法描述　    1.1.1　算法　    1.1.2　算法描述　  1.2　算法復(fù)雜性分析　    1.2.1　時(shí)間復(fù)雜度    1.2.2　空間復(fù)雜度　  1.3　程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介　    1.3.1　算法與程序　    1.3.2　結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)　  習(xí)題　第2章　窮舉與回溯　  2.1　窮舉及其應(yīng)用　    2.1.1　窮舉概述　    2.1.2　窮舉應(yīng)用　  2.2　窮舉設(shè)計(jì)的優(yōu)化　    2.2.1　優(yōu)選窮舉對(duì)象　    2.2.2　優(yōu)化窮舉循環(huán)參量　    2.2.3　精簡(jiǎn)窮舉循環(huán)　  2.3　回溯法及其描述　    2.3.1　回溯的基本概念　    2.3.2　回溯法描述　    2.3.3　回溯法的效益分析  2.4　回溯設(shè)計(jì)應(yīng)用　    2.4.1　橋本分?jǐn)?shù)式　    2.4.2　排列組合　    2.4.3　德布魯金環(huán)序列　    2.4.4　高斯皇后問(wèn)題及其拓展　  2.5　回溯設(shè)計(jì)的優(yōu)化　  習(xí)題　第3章　遞歸與分治　  3.1　遞歸及其應(yīng)用　    3.1.1　遞歸與遞歸調(diào)用　    3.1.2　遞歸應(yīng)用　  3.2　分治法概述　    3.2.1　分治法基本思想　    3.2.2　分治算法設(shè)計(jì)方法和特點(diǎn)　    3.2.3　分治法的時(shí)間復(fù)雜度　  3.3　分治法的基本應(yīng)用　    3.3.1　數(shù)據(jù)查找與排序　    3.3.2　計(jì)數(shù)逆序排名問(wèn)題　    3.3.3　投資問(wèn)題　  3.4　消除遞歸　    3.4.1　一般的遞歸轉(zhuǎn)非遞歸　    3.4.2　分治算法中的遞歸轉(zhuǎn)化  習(xí)題　第4章　遞推　  4.1　遞推概述　    4.1.1　遞推算法    4.1.2　遞推實(shí)施步驟與描述　  4.2　遞推數(shù)列　    4.2.1　裴波那契數(shù)列與盧卡斯數(shù)列　    4.2.2　分?jǐn)?shù)數(shù)列　    4.2.3　冪序列　    4.2.4　雙關(guān)系遞推數(shù)列　  4.3　遞推數(shù)陣　    4.3.1　楊輝三角　    4.3.2　折疊方陣　  4.4　應(yīng)用遞推求解應(yīng)用題　    4.4.1　猴子爬山問(wèn)題　    4.4.2　整幣兌零問(wèn)題　    4.4.3　整數(shù)劃分問(wèn)題　  4.5　遞推與遞歸比較　  習(xí)題　第5章　貪心算法　  5.1　貪心算法概述　  5.2　貪心算法的理論基礎(chǔ)　  5.3　刪數(shù)字問(wèn)題　  5.4　背包問(wèn)題　    5.4.1　0-1背包問(wèn)題　    5.4.2　可拆背包問(wèn)題　  5.5　覆蓋問(wèn)題　  5.6　圖的著色問(wèn)題　  5.7　遍歷問(wèn)題　  5.8　最小生成樹(shù)　  5.9　哈夫曼編碼　  習(xí)題　第6章　動(dòng)態(tài)規(guī)劃　  6.1　一般方法與求解步驟　    6.1.1　一般方法　    6.1.2　動(dòng)態(tài)規(guī)劃求解步驟　  6.2　裝載問(wèn)題　  6.3　插入乘號(hào)問(wèn)題　  6.4　0-1背包問(wèn)題求解　    6.4.1　0-1背包問(wèn)題　    6.4.2　二維0-1背包問(wèn)題　  6.5　最長(zhǎng)子序列探索　    6.5.1　最長(zhǎng)非降子序列　    6.5.2　最長(zhǎng)公共子序列　  6.6　最優(yōu)路徑搜索　    6.6.1　點(diǎn)數(shù)值三角形的最優(yōu)路徑搜索　    6.6.2　邊數(shù)值矩形的最優(yōu)路徑搜索　  6.7　動(dòng)態(tài)規(guī)劃與其他算法的比較　    6.7.1　動(dòng)態(tài)規(guī)劃與遞推比較　    6.7.2　動(dòng)態(tài)規(guī)劃與貪心算法比較　  習(xí)題　第7章　模擬　  7.1　模擬概述　  7.2　運(yùn)算模擬　    7.2.1　運(yùn)算模擬描述　    7.2.2　n個(gè)1的整除問(wèn)題　    7.2.3　尾數(shù)前移問(wèn)題　    7.2.4　階乘與冪的計(jì)算　    7.2.5　求圓周率π　  7.3　隨機(jī)模擬　    7.3.1　進(jìn)站時(shí)間模擬　    7.3.2　蒙特卡羅模擬計(jì)算　    7.3.3　模擬發(fā)撲克牌　  7.4　操作過(guò)程模擬　    7.4.1　洗牌　    7.4.2　泊松分酒　    7.4.3　模擬小孔流水　  7.5　模擬外索夫游戲　  習(xí)題　第8章　智能優(yōu)化　  8.1　模擬退火算法　    8.1.1　物理退火過(guò)程和Metropolis準(zhǔn)則　    8.1.2　模擬退火算法概述　    8.1.3　應(yīng)用舉例　  8.2　遺傳算法　    8.2.1　生物的進(jìn)化與遺傳　    8.2.2　遺傳算法概述　    8.2.3　遺傳算法關(guān)鍵參數(shù)　    8.2.4　遺傳算法應(yīng)用舉例  8.3　粒子群優(yōu)化算法　    8.3.1　粒子群算法的基本結(jié)構(gòu)　    8.3.2　粒子群算法的關(guān)鍵參數(shù)　    8.3.3　應(yīng)用舉例　  8.4　人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)　    8.4.1　神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型　    8.4.2　神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)規(guī)則　  習(xí)題　第9章　并行算法簡(jiǎn)介　  9.1　基本概念　    9.1.1　并行計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型　    9.1.2　并行計(jì)算性能評(píng)價(jià)　  9.2　并行算法設(shè)計(jì)　    9.2.1　SIMD共享存儲(chǔ)模型    9.2.2　SIMD互連網(wǎng)絡(luò)模型　    9.2.3　MIMD共享存儲(chǔ)模型　    9.2.4　MIMD異步通信模型　  9.3　并行程序開(kāi)發(fā)　    9.3.1　并行程序設(shè)計(jì)概念　    9.3.2　共享存儲(chǔ)系統(tǒng)并行編程　    9.3.3　分布存儲(chǔ)系統(tǒng)并行編程　  習(xí)題　附錄1　習(xí)題解答算法提要　附錄2　C常用庫(kù)函數(shù)　參考文獻(xiàn)　

章節(jié)摘錄

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編輯推薦

《計(jì)算機(jī)常用算法與程序設(shè)計(jì)教程》注重培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力，遵循“面向設(shè)計(jì)，內(nèi)容實(shí)用，難易適當(dāng)”的編寫(xiě)原則，只講述本科教學(xué)范圍內(nèi)的常用算法理論，并將算法設(shè)計(jì)與程序?qū)崿F(xiàn)相融合，加強(qiáng)了教材內(nèi)容的實(shí)用性和針對(duì)性，切實(shí)提高學(xué)生應(yīng)用算法解決實(shí)際問(wèn)題的能力。適合作為高等院校計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)及相關(guān)專(zhuān)業(yè)的“算法設(shè)計(jì)與分析”、“計(jì)算機(jī)算法與程序設(shè)計(jì)”課程的教材。

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