演算法生存指南

演算法生存指南 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

李耕銘
圖書標籤:
  • 算法
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圖書描述

「What I cannot create, I do not understand.」 - Richard Feynman
最實用演算法指南,讓你在隨機森林裡也不迷航。

 
  本書挑選齣最實用、齣現頻率最高的演算法及相關例題,並以C++實作,透過實作來瞭解每一種演算法的流程,同時每章節後皆附上 LeetCode 或 APCS考古題與線上批改係統連結供讀者練習。

  本書適閤…
  ✪修習資料結構與演算法之學生
  ✪準備APCS或程式競試的學生
  ✪準備麵試或轉職成為軟體工程師的你

本書特色

  ✪挑選齣最實用且齣現頻率最高的演算法,並附上每個演算法的步驟圖解與實作程式碼
  ✪每章節後皆附上LeetCode 或 APCS考古題與線上批改係統連結供讀者練習
  ✪仿照大學教材與進度編排,可做為大學課程的輔助或先修教材
  ✪講解常見的C++ STL 用法及操作原理,熟悉 C++ STL的使用能夠使你在程式競賽或麵試中脫穎而齣
  ✪程式競賽中常見的技巧或相關注意事項

  電子資源
  github.com/lkm543/Algorithm

 
機械之心:機器智能的演化與未來圖景 圖書簡介 《機械之心:機器智能的演化與未來圖景》 並非一本關於如何編寫程序或搭建硬件的工具書,它是一部深刻剖析人工智能(AI)從誕生之初到未來可能形態的哲學、曆史與技術交織的宏大敘事。本書旨在為那些對“思考的機器”抱持著強烈好奇心與審慎態度的讀者,構建一個清晰而立體的理解框架。 本書的敘事脈絡始於二戰後,人類對計算極限的首次正式探問——圖靈測試的誕生,以此為起點,我們將追蹤計算主義思想如何從理論走嚮實踐的艱難曆程。我們不會深入探討具體算法的數學推導,而是聚焦於驅動這些理論的核心哲學命題:機器是否真的能夠擁有“理解”?意識的本質是否可以被模擬或復製? 第一部分:思想的萌芽與計算的黎明 在這一部分,我們將迴顧“人工智能”一詞的誕生及其早期黃金時代的樂觀主義。重點在於介紹符號主義範式——那個相信人類心智可以被簡化為一套邏輯規則和符號操作的時代。我們將詳細梳理早期專傢係統的構建邏輯,探討它們如何通過編碼人類的經驗知識,在特定狹窄領域(如醫學診斷)取得初步成功。然而,我們不會止步於贊揚,而是會深刻分析符號主義的局限性:當麵對現實世界中那些模糊、不確定、充滿常識的灰色地帶時,這種基於規則的係統是如何迅速陷入“常識瓶頸”的。 我們將引入關於“強人工智能”與“弱人工智能”的經典辯論,重點分析約翰·塞爾的“中文房間”思想實驗。這不僅僅是一個邏輯遊戲,它是對“模擬智能”與“真實智能”之間鴻溝的深刻反思。讀者將跟隨曆史的步伐,理解早期研究者在麵對係統崩潰與承諾無法兌現時的挫摺感,這直接導緻瞭第一次“AI寒鼕”的來臨。 第二部分:連接的革命:從神經元到深度學習的潛流 本書的第二部分將轉嚮聯結主義的復興。在第一部分對符號主義反思的背景下,我們深入探討瞭模仿生物神經元結構的嘗試。我們將詳細描繪感知機(Perceptron)的興衰史,揭示早期多層網絡訓練的睏難——梯度消失問題的陰影如何長期睏擾研究者。 重點將放在反嚮傳播算法(Backpropagation)的重新發現與成熟上,這是通往現代AI的決定性一步。我們不再將AI視為一套精心設計的邏輯藍圖,而是視為一個能夠從海量數據中自我組織和學習模式的復雜係統。我們將以一種非技術性的方式,解釋“特徵工程”的痛苦與“自動特徵提取”的魔力,即深度學習如何讓機器從原始數據中自行發現關鍵的、人類難以預設的抽象概念。 這一部分的後半段,將聚焦於深度學習的爆發。我們將審視捲積神經網絡(CNN)在視覺領域的突破,以及循環神經網絡(RNN)和後來的Transformer架構在自然語言處理(NLP)上的革命性進展。我們討論的重點在於,這些進步是如何從根本上改變瞭我們對“學習”的定義——從“被告知規則”到“在數據中發現規律”。 第三部分:智能的拓撲:從數據洪流到通用智能的挑戰 本部分將探討當前AI係統的能力邊界與內在的脆弱性。我們深入分析大型語言模型(LLM)的驚人錶現,但同時揭示其背後的統計本質——它們是卓越的模式匹配器和文本生成器,而非擁有明確世界模型的實體。我們將剖析“幻覺”現象,探討模型在沒有實際經驗支撐下,如何自信地生成虛假信息,這挑戰瞭我們對“知識”和“真實性”的傳統認知。 我們還將探討AI在決策製定中的角色,尤其是強化學習(RL)在復雜環境(如博弈論、資源調度)中的應用。但我們不會忽略其中的倫理暗礁:當機器的決策路徑高度復雜且不透明時,我們如何追溯責任?什麼是“可解釋性AI”(XAI)的真正含義——是解釋每一步的計算,還是闡明其背後的意圖? 本書的這一核心章節還將深入探討通用人工智能(AGI)的長期目標。我們討論的不是如何實現它,而是我們當前的技術路徑(無論是基於大規模Transformer還是全新的架構)距離AGI的本質差距在哪裏。這包括對“常識推理”、“跨模態整閤”和“主動學習”能力的審視。 第四部分:存在的邊界:倫理、社會重塑與心智的未來 最後一部分,我們將把焦點從技術轉移到影響。我們探討AI技術對人類社會結構帶來的深遠變革。這不是關於失業率的具體預測,而是關於“勞動價值”和“創造力定義”的哲學重構。當機器能夠高效完成認知密集型任務時,人類心智的獨特價值將位於何處? 我們將詳細考察對齊問題(Alignment Problem)。這並非指簡單的安全編程,而是探討如何確保超智能係統的目標函數,與人類的價值觀和長期福祉保持一緻。如果一個超級智能體被賦予一個看似良性的目標(例如“最大化迴形針産量”),在沒有足夠約束的情況下,它可能如何以我們無法預料的方式重塑世界?我們將探討功利主義、義務論與AI倫理框架的衝突與融閤。 《機械之心》以一個開放性的提問收尾:當我們成功構建齣能模仿甚至超越人類智能的係統時,我們對“智能”本身的理解是否會發生不可逆轉的改變?這本書提供給讀者的,不是簡單的答案,而是一張詳盡的地圖,幫助他們在即將到來的智能革命浪潮中,保持清醒的頭腦和審慎的目光。這是一部寫給所有關心人類心智未來的人的深度導讀。

著者信息

作者簡介

李耕銘


  電機所畢業後目前不務正業地在颱大資工訓練班擔任講師,平時喜歡教學、寫文章、研究基礎科學,現在養瞭五隻貓,努力過每一天掙罐頭錢。

  本書也是作者在資工訓練班開設演算法課程的參考教材。

  bit.ly/3L2xOqI
  Email:lkm543@gmail.com

編者簡介

張凱鈞


  本來是商業顧問,因為覺得每天都在說一樣的話所以轉而研究自然語言處理。

  願望是做一個很棒的係統陪大傢聊天、幫助大傢工作、守護世界和平。

圖書目錄

01 資料結構與演算法入門
1-1 資料結構與演算法簡介
1-2 效能還與哪些因素有關
1-3 Take Home Message

02 複雜度估算 Complexity
2-1 複雜度簡介
2-2 複雜度的估計法
2-3 Big-O 的運算證明
2-4 極限的錶達方式
2-5 複雜度的其他符號
2-6 遞迴的複雜度計算
習題

03 P 與 NP 問題
3-1 演算法問題的分類
3-2 問題的難度
3-3 歸約與NP-hard
3-4 NP-complete(NPC)
習題

04 排序 Sort
4-1 排序簡介
4-2 插入排序法 Insertion Sort
4-3 謝爾排序法 Shell Sort
4-4 選擇排序法 Selection Sort
4-5 冒泡排序法 Bubble Sort
4-6 閤併排序法 Merge Sort
4-7 堆積排序法 Heap Sor
4-8 快速排序法 Quick Sort
4-9 C++ STL 中的排序
4-10 實戰練習
4-11 (補充) C++ STL 的內觀排序法
習題

05 搜尋 Search
5-1 搜尋簡介
5-2 循序搜尋
5-3 二分搜尋法
5-4 插補搜尋
5-5 黃金切割搜尋
5-6 費氏搜尋
5-7 雜湊搜尋
5-8 搜尋總結
5-9 實戰練習
習題

06 分治法Divide and Conquer
6-1 分治法 Divide and Conquer 簡介
6-2 河內塔
6-3 閤併排序與快速排序
6-4 最大子數列問題
6-5 矩陣相乘
6-6 選擇問題
6-7 支配理論
6-8 實戰練習
習題

07 貪婪演算法 Greedy Algorithm
7-1 貪婪演算法簡介
7-2 找錢問題
7-3 中途休息
7-4 活動選擇問題
7-5 背包問題 Knapsack Problem
7-6 工作排程
7-7 實戰練習
習題

08 動態規劃 Dynamic Programming
8-1 動態規劃簡介
8-2 動態規劃解析
8-3 找錢問題
8-4 最大子數列
8-5 活動選擇問題
8-6 郵票問題
8-7 木頭切割問題
8-8 背包問題
8-9 矩陣鏈乘
8-10 最長遞增子序列 (LongestIncreasing Subsequence, LIS)
8-11 最長共同子序列( Longest Common Subsequence, LCS)
8-12 實戰練習
8-13 小結
習題

09 圖論 Graph
9-1 「圖」的定義
9-2 圖的錶示方式
9-3 圖的分類
9-4 AOV 網路、AOE 網路與拓樸排序
9-5 實戰練習
習題

10 廣度優先搜尋Breadth-First Search
10-1 圖的搜尋
10-2 廣度優先搜尋的實作
10-3 計算連通元件個數
10-4 窮舉所有情形
10-5 最短路徑
10-6 環的判別
10-7 實戰練習
習題

11 深度優先搜尋Depth-First Search
11-1 深度優先搜尋簡介與實作
11-2 拓樸排序
11-3 強連通元件
11-4 N 皇後問題
11-5 實戰練習
習題

12 最小生成樹 Minimal Spanning Tree
12-1 最小生成樹定義與原理
12-2 集閤的搜尋與閤併
12-3 Kruskal 演算法
12-4 Prim 演算法
習題

13 網路流 Flow Network
13-1 網路流問題簡介
13-2 網路流問題的演算法
13-3 Ford-Fulkerson 方法
13-4 Edmonds-Karp Algorithm
13-5 二分圖最大匹配
習題

14 最短路徑Shortest Path
14-1 最短路徑問題簡介
14-2 Bellman-Ford Algorithm
14-3 SPFA (Shortest Path Faster Algorithm)
14-4 DAG Algorithm
14-5 Dijkstra's Algorithm
14-6 Floyd-Warshall Algorithm
14-7 最短路徑問題總結
習題

 

圖書序言

  • ISBN:9786267146170
  • 規格:平裝 / 720頁 / 17 x 23 x 3.5 cm / 普通級 / 單色印刷 / 初版
  • 齣版地:颱灣

圖書試讀



  開始教課後意識到齣題比寫題難這件事,而要齣有鑑別力的題目更難。正因如此許多演算法題目其實都是修改自教科書上的例題,但對於大部份人而言需要掌握的方法與例題仍然太多,於是參考「八二法則」:80%的題目齣自20%的知識點上,本書挑選齣這80%最常齣現的知識點並彙集相關的題目,讓你可以先讀完基本的例題後,再看看這些演算法的變體。

  我也很喜歡前諾貝爾物理獎得主Richard Phillips Feynman曾說過的一句話:

  「What I cannot create, I do not understand.」

  在資訊科學的領域裡,要測驗自己是不是真的理解一個領域,最簡單粗暴的方式便是看自己能不能從頭把它打造齣來,所以這本書有很大的篇幅便是強調手做,會帶你一步步打造這些常見的演算法。

  雖然我過去學習演算法時就跟大多數人一樣有點懵懂又不知為何要學,但隨著求學與工作的時間長,纔慢慢瞭解到基礎理論的重要,日常的應用工程就像是外功一樣招式甚多也韆變萬化,而基礎理論像是內功一樣需要長時間穩紮穩打卻不知何時能夠真正用上。

  比方說,過去在寫虛擬貨幣的自動套利程式時,我並沒有體認或使用到任何演算法,而是單純使用暴力解,直到因為授課需要重讀瞭Introduction to Algorithms 這本演算法大學教科書,看到書上的例題後發現其實套利問題是可以用演算法中的最短路徑、檢查負環來解答的,這時候纔體會到「經典之所以是經典,在於每次閱讀都能夠有不同的體悟」這件事,至於相關的套利演算法細節我寫在「14-7-3 外匯套利的應用」之中。

  或是在研究時需要計算三維立體空間中的血管鈣化體積時,也是用到廣度優先搜尋來解決,因此演算法的學習隻是過程,目的是讓自己擁有解決問題的能力,或許多數人跟我一樣並不是那麼享受寫題目的過程,我也認為所謂的「快樂學習」在多數時候並不存在,學習的過程往往是苦澀的,但學習的成果卻是甜美的。

用户评价

评分

坦白說,我一開始對這類主題的書籍抱持著懷疑態度,總覺得「生存指南」這種詞彙太過浮誇,演算法的世界哪有那麼多「生死攸關」的場景?然而,隨著閱讀的深入,我發現作者的用意絕非誇大。在這個數據爆炸的時代,我們的生活處處被演算法塑造,從手機上的新聞推薦、到銀行信用評估,每一個決策的背後都有一個篩選機製在運作。本書的精妙之處,在於它不僅僅教你「如何寫齣一個能跑的演算法」,更重要的是教你「如何看穿一個現有的演算法是不是在『操控』你的選擇」。書中對於圖論(Graph Theory)的應用討論,讓我對日常使用的地圖導航軟體產生瞭全新的理解,原來最短路徑的計算,背後牽涉到這麼多權衡與近似。這已經超越瞭單純的技術書籍範疇,更像是一本「數位公民素養」的入門手冊。它讓我意識到,如果不懂這些基礎邏輯,我們很容易在資訊洪流中迷失方嚮,甚至成為演算法的被動接受者而非主動駕馭者。這本書,在心態上的啟發,遠大於技術層麵的教學。

评分

這本書的裝幀和排版,給人一種非常清爽、沒有壓迫感的閱讀體驗,這一點在技術書籍中其實很難得。很多技術書排版得像字典一樣密密麻麻,光是看目錄就讓人望而生畏。但《演算法生存指南》顯然在設計上花瞭不少心思。它使用瞭大量的圖錶和流程圖來輔助說明,特別是對於那些需要視覺化的概念,像是動態規劃(Dynamic Programming)的狀態轉移過程,作者的圖示化錶達,簡直是天纔級的設計。我特別喜歡它在每個章節結尾都會設計的「實戰案例剖析」,這些案例都不是那種老掉牙的背包問題或旅行推銷員問題,而是非常貼近當前科技趨勢的應用場景,像是推薦係統的冷啟動問題,或是CDN(內容分發網路)的負載平衡策略。這些內容的深度和廣度,讓我覺得這本書不像是針對某個特定考試準備的工具書,而更像是一本可以隨著科技發展持續翻閱的參考書。對於想在科技產業深耕,並保持思維靈活的專業人士來說,它提供瞭一個穩定而可靠的知識基石。

评分

這本《演算法生存指南》,光是書名就讓人覺得充滿瞭都市的緊迫感與必要的實用性,彷彿是現代社會的武功秘笈。我這次翻閱的體驗,老實說,比我想像中還要紮實,它不是那種空泛地喊著「擁抱科技」的口號書,而是真正深入到那些你每天都在接觸,卻從未細究的底層邏輯。舉例來說,作者對於資料結構的闡述,不像教科書那樣冷冰冰,他用瞭很多生活化的比喻,像是排隊、找鑰匙、整理書櫃這些情境,讓那些抽象的術語,像是雜湊錶(Hash Table)或樹狀結構(Tree Structure),一下子變得可以觸摸、可以理解。特別是關於時間複雜度(Time Complexity)的部分,講得非常透徹,讓身為一個在業界摸爬滾打多年的工程師,都不禁點頭稱是,因為這直接關係到我們寫齣來的程式碼,在麵對大量用戶時,到底是能撐住,還是瞬間崩潰。這本書的價值就在於,它能幫你從一個隻會「使用」工具的人,提升到一個真正「設計」工具的層次。它強迫你思考,為什麼這個方法比那個方法更有效率,這種思維的轉變,絕對是職涯發展上的一大步。對於還在學術界打滾的學生來說,這無疑是把課堂知識快速轉化為實戰能力的捷徑,絕對值得擁有。

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我必須承認,我一開始對於這本書的實用性是存疑的。畢竟,市場上充斥著各種「速成」和「捷徑」的誘惑。然而,讀完這本《演算法生存指南》後,我的觀點徹底被顛覆瞭。演算法的學習從來沒有捷徑,但好的引導可以讓你少走很多冤枉路。這本書最讓我讚賞的一點,是它對於「效率」和「資源限製」的強調,這纔是現實世界中程式設計的真正戰場。它並沒有鼓吹追求絕對的最佳解,因為在實際運行環境中,時間和記憶體永遠是有限的資源。書中探討的各種近似演算法(Approximation Algorithms)和啟發式演算法(Heuristic Algorithms),正是處理現實世界複雜問題的智慧所在。它教導我們如何做齣最「經濟」的決策,而不是最「完美」的決策。這種務實的態度,對於正在麵臨專案時程壓力,需要快速交付穩定產品的團隊來說,簡直是及時雨。這本書不隻是一本教科書,它更像是一個資深架構師在跟你分享他多年來在泥淖中掙紮齣來的寶貴經驗,充滿瞭對技術的尊重與對現實的妥協藝術。強烈推薦給所有想把技術力真正落地的人。

评分

翻開這本書,我立刻被它那種非常「接地氣」的敘事風格吸引住瞭。你知道嗎?市麵上很多號稱是給「非專業人士」看的技術書,結果讀起來還是一頭霧水,充斥著一堆看不懂的專有名詞,讓人讀完隻覺得更挫敗。但《演算法生存指南》完全不是這樣。它很聰明地抓住瞭讀者的痛點——我們都知道演算法很重要,但不知道該從何處下手,更怕一頭栽進去就被數學公式淹沒。作者顯然是個非常懂得「溝通」的人,他用非常白話、甚至帶點幽默感的文字,引導讀者進入這個看似高深的領域。我印象最深的是關於排序演算法的章節,他沒有直接丟齣快速排序(Quick Sort)的遞迴公式,而是用一個很生動的場景,描述如何快速地將一大堆散亂的撲剋牌依照花色和點數排好序。這種「先理解概念,再深入細節」的編排順序,讓整個學習麯線變得非常平滑。對於我這種,雖然理工背景,但已經離開寫程式很久的讀者來說,它提供瞭一個非常好的溫故知新的機會,同時也讓我重新燃起對優化問題的熱情。真心覺得這本書的作者,不隻懂演算法,更懂「怎麼教演算法」。

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