改变世界的九大演算法：让今日电脑无所不能的最强概念 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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原文作者： John MacCormick

图书标签:

• 演算法
• 数据结构
• 计算机科学
• 编程
• 数学
• 科技
• 科普
• 机器学习
• 人工智能
• 信息技术

荣获美国出版人协会（Association of American Publishers）电脑资讯科学最佳书籍奖

　　电脑网路技术无所不在：每天，我们从海量的资讯中搜寻到所要的资讯、我们上传照片到脸书上、我们运用公钥加密来传送私人资讯例如信用卡号码等等、我们使用数位签章来确认所造访的网站的真伪……

　　这本书介绍了让电脑网路世界得以运作，塑造今日人类生活的九种最重要的演算法（algorithm）。作者挑选这九大演算法的标准是：

　　1.每天会被一般电脑使用者用到的演算法。
　　2.必须能解决现实世界的具体问题。
　　3.主要是与资讯科学理论有关的演算法。
　　4. 美、简洁、优雅。

　 　本书所介绍的九大演算法是：搜寻引擎的索引（search engine indexing）、网页排序（page rank）、公钥加密（public-key cryptography）、错误更正码（error-correcting codes）、模式辨识（pattern recognition，如手写辨识、声音辨识、人脸辨识等等）、资料压缩（data compression）、资料库（databases）、数位签章（digital signature），以及一种如果存在的话将会很了不起的伟大演算法，并探讨电脑能力的极限。

　　作者将我们日常生活会用到的电脑功能 背后的道理，以浅显易懂的方式介绍，不具备资讯科学的背景也可以了解。而且令人惊喜的是，每一种演算法，都是一个解决问题的创意与线索，也让我们得以一窥 近代数学家、资讯科学家的努力探索成果。面对越来越科技化的现代生活与职场挑战，这些基本原理和概念值得我们去了解、吸收，为未来世界做好准备。

本书特色

　　１．演算法，做为电脑科技的核心，正在改变世界与你我的生活！

　　２．这本书介绍每个人日常生活会用到的演算法，身为现代人，面对越来越科技化的未来，这本书必读！

名人推荐

　　PanSci泛科学总编辑 郑国威　大力推荐！

媒体好评

　　「这是一本很容易读的书，介绍了一些很重要的演算法。最重要的是，这本书传达了一种神奇——不光是指科技的成就，而是使得电脑发挥神奇功能的美丽科学。」－－Andreas Trabesinger，《自然物理学》(Nature Physics)

　　「这本书写得非常好……风格相当平易近人，适合广大读者阅读。」－－John Gilbey，《泰晤士报高等教育专刊》(Times Higher Education)

　　「作者让读者有一种发动机的感觉，这台发动机为网路世界提供动力……本书让读者体会真实世界，开始看到这些演算法在你我周遭活跳跳。」－－Kevin Slavin，《新科学家》(New Scientist)

　　「成功地把电脑科学呈现给广大群众。」－－Ernest Davis，《工业与应用数学学会通讯》(SIAM News)

　　「作者让大家稍稍体会到，我们电脑科学家们之所以对演算法如此兴奋的原因——因为演算法的功用，还有它们的美与优雅。」－－Paul Curzon，《科学》（Science）

好的，以下是一本关于不同主题的图书简介，与《改变世界的九大演算法：让今日电脑无所不能的最强概念》无关： 尘封的星图：古代航海家与宇宙的秘密 一部结合了历史、天文学与探险精神的宏大叙事，揭示人类如何依靠观测星辰，绘制出横跨海洋的生存之路。 内容提要： 在指南针尚未出现，全球定位系统更是遥不可及的古代，人类如何敢于驶入一望无际的蓝色荒野？他们依靠的不是武力，而是对宇宙的深刻理解——那些闪烁在夜空中的光点，是他们唯一的罗盘、日历与命运之书。 本书将带领读者穿越时空，潜入那些由风暴、潮汐与神话交织而成的航海黄金时代。这不是一部冰冷的技术手册，而是一段关于勇气、智慧与哲思的史诗。我们将探索从腓尼基人的地平线测算，到波利尼西亚人对洋流与波浪形态的精微感知，再到维京人利用“太阳石”导航的传奇故事。 第一部分：星辰的低语——古代的宇宙观 在现代科学的光芒尚未触及的远古，星空不仅仅是美丽的背景，它是世界运作的蓝图。 黎明前的导航员： 我们将追溯人类最早的航海实践，重点考察地中海文明（如米诺斯人和腓尼基人）如何利用北极星（或其当时的位置）来确定纬度。我们会详细描述他们如何通过记住特定星座的升起和落下时间，来估算一天中的时间和季节的变化，从而规划贸易路线。这不仅仅是记忆，更是一种与天体周期同步的生活哲学。 赤道以南的挑战： 当航线延伸至南半球，北极星消失于地平线之下，导航员面临着巨大的知识断层。本书将深入研究印度洋和阿拉伯海的季风贸易体系，考察他们如何依赖特定的恒星群（如南十字座的定位）以及对信风和洋流的长期观察，成功地在跨洋贸易中建立起稳定的连接。 失落的科技： 我们将解析古埃及、巴比伦以及早期希腊天文学家留下的记录碎片，重建他们用于确定方向和计算日期的复杂工具和方法，例如使用日晷的变体或早期的星盘雏形，这些工具的精度远超我们想象。 第二部分：海洋的脉搏——超越星光的感知力 优秀的航海家需要的不仅仅是天空的地图，更需要对海洋本身的直觉理解。 水下的秘密信使： 海洋并非静止不动，它有自己的呼吸和节奏。本书将详述古代水手如何解读海洋的微妙信号：云的形状预示着远方的天气系统；海鸟的归巢方向指示着陆地的存在；甚至海藻的种类和颜色也能告诉他们洋流的强度和方向。 波浪的语言： 这是一个极具突破性的章节，聚焦于太平洋岛屿（特别是密克罗尼西亚和波利尼西亚）的伟大“星辰航行家”。他们发展出一种非视觉的导航技术——波浪传感。通过身体感受船底传来的微小震动，他们能识别出远处岛屿反射回来的海洋波纹模式，即使在阴天或夜晚，也能“看到”地貌的存在。我们将尝试复原这种几近失传的身体记忆与环境耦合的艺术。 磁场的边缘： 虽然现代磁罗盘是后来的发明，但有证据表明，一些文化可能已经开始利用地球磁场或矿石的某种特性。我们将审视维京人的“太阳石”（Sjónsteinn）的争议，探讨这些半透明晶体是否确实被用于在多云天气中定位太阳——这涉及对光学折射率和偏振光的早期、直觉性的应用。 第三部分：地图与神话的交汇点 古代的航海知识往往被包裹在神话和宗教叙事之中，以确保知识的传承和尊严。 绘制无形的领土： 早期地图绘制（Cartography）如何与航海实践相结合？我们将考察古代世界地图的演变，从基于叙事和地标的描述，到更加量化的基于角度和距离的记录。重点分析梅尔卡托投影出现前，如波伊廷格地图等早期制图学如何服务于实际的旅行需求，即使它们在几何上存在巨大的扭曲。 地理的恐惧与神圣的边界： 为什么某些海域被视为“世界的尽头”？我们将分析不同文化中关于海怪、迷雾和失落之地的传说，这些传说实际上是古代社会对未知区域的风险评估和知识边界的标示。这些神话不仅是娱乐，更是对航海员的无声警告。 知识的传承： 航海知识是极其珍贵且常常被垄断的资源。本书探讨了这些技术是如何在封闭的社群内代代相传，以及当这些知识遇到外部世界（如欧洲大航海时代的冲击）时，它们如何被吸收、改造或彻底遗忘的过程。 本书的独特价值： 《尘封的星图》不仅仅是对古代技术的考古挖掘，它更颂扬了人类在面对未知时所展现出的非凡适应能力和对自然界秩序的深刻敬畏。它邀请现代读者放下依赖电子屏幕的习惯，重新审视我们祖先如何仅凭肉眼、心智和对宇宙的虔诚观察，绘制出连接世界的航线。这是一部提醒我们，真正的导航能力，源于对环境的深入对话，而非冰冷的数字计算。 适合读者： 历史爱好者、天文学爱好者、海洋科学研究者、以及所有对人类探索精神和古代智慧感兴趣的读者。

作者简介    

约翰．麦考米克John MacCormick

　　他是资讯科学领 域杰出的研究学者与教授。他在牛津大学取得电脑视像（computer vision）博士学位，曾经在惠普（HP）与微软（Microsoft）的研究实验室工作。目前于宾州的狄金森学院（Dickinson College）担任数学与资讯科学教授。

译者简介

陈正芬

　　专职 译者，美国伊利诺大学香槟分校会计硕士。译有《QBQ！问题背后的问题》、《奢华，正在流行》、《C型人生》、《假如你明天当上主管》、《用心饮食》、 《一座小行星的新饮食方式》、《葛林斯班的骗局》、《你的钱，为什么变薄了》、《定价思考术》、《发现你的经济天才》、《达蜜经济学》、《关怀的力量》 等。

目　次

推荐序 当演算法改变世界，认识演算法就是义务 / 郑国威
前言

第1章 引言：让今日电脑威力无穷的神奇概念
演算法：天才就在弹指间
伟大演算法的条件是什么？
这些伟大的演算法为什么重要？

第2章 搜寻引擎的索引：配对与排序
AltaVista：第一个网路规模的配对演算法
古早时代的阳春式索引
文字─位置技法
排序与相邻
元词技法
光是标註索引和配对技法还不够

第3章 网页排序：让谷歌起飞的技术
超连结技法
权威性技法
随机漫游技法
网页排序的实作

第4章 公钥加密：用明信片寄送祕密
用共同的祕密来加密
设定一个公开的共同祕密
实务上的公钥加密

第5章 错误更正码：错误可以自己修正！
侦错与改正的必要性
重复的技法
冗余技法
校验技法
定点目标技法
真实世界中的纠错与侦错

第6章 模式辨识：从经验中学习
问题是什么？
最近邻居技法
二十个问题技法：决策树
神经网路
模式辨识：过去、现在、未来

第7章 资料压缩：白吃的午餐
无损失的压缩：终极的白吃午餐
有损失的压缩：不是白吃的午餐，但很划算
压缩演算法的由来

第8章 资料库：追求一致性
交易与待办事项清单技法
复制资料库所用的「准备然后承诺技法」
关联式资料库与虚拟表格技法
资料库的人性面

第9章 数位签章：这软体到底是谁写的？
数位签章究竟用来做什么？
书面签字
上锁的签字
利用乘法锁来签字
利用指数型锁来签字
数位签章的实务
解决矛盾

第10章 什么是可计算的？
程式错误、毁坏和软体的可靠度
反证法
用于分析其他程式的程式
有些程式不可能存在
寻找当机的程式不可能存在
电脑的极限给我们的启示

第11章 结论：未来会如何呢？
颇具潜力的演算法
伟大的演算法可能失去光彩吗？
我们学到了什么？
旅程的结束

资料来源与延伸阅读

推荐序

当演算法改变世界，认识演算法就是义务

　　看完本书书稿，回头继续盯着电脑工作的我，有点感动，彷彿跟网路世界交上了心。

　　科普书的市场准则：出现的算式越多，卖得越差。曾经听一位出版社编辑说，即使是在书名上出现「E=mc2」，都会让他们犹豫再三，深怕影响销量，这也难怪针对电脑科学或演算法的科普书那么的少。即便我们的世界已经被电脑科学所颠覆，绝大多数的人，包括我在内，都只是傻傻地看着奇蹟变成惯习。

　　《改变世界的九大演算法》是本我愿意大力赞许跟推荐的好书，不仅因为这本书勇于碰触科普书出版的禁忌，而是因为本书作者，美国迪金森学院数学暨电脑科学系教授约翰˙麦考米克（John MacCormick）俐落的文笔跟清晰的铺陈，足以抹消非专业人士对演算法的恐惧。

　　搜寻引擎到底是如何在百亿个网页之中，于零点几秒之内找到我们想要的那个连结？让数十亿人感到满意的网页排序是如何实现的？如何在网路上传输隐私资讯，而不被中间无数节点看得一清二楚？如何验证收到的资料是正确，无篡改的版本？人工智慧的基本原理是什么？…… 如同作者所说，看完本书并不会让你我可以即刻动手写程式，变成演算法大师，但了解其运作原理，足以让人感到任督二脉畅通，拥有了练内力的根基。

　　作者善于用简单的小案例开始，一层层地将演算法的精神跟实际应用堆叠而上，让我们从逻辑上去了解演算法的设计因由，至于繁复的计算过程在本书其实并非主角，除了几个掰掰手指就能算出的范例外，作者并未给读者太多负担，因为在真实情况下，要展现演算法的能耐，也只能交由电脑去算。只要逻辑通了，演算法的设计美感就自然浮现，而这就是作者每一章节由浅入深，几乎可说是循循善诱的写作想要带领我们进入的境界。

　　近来最热门的科技产业关键词「大数据」，让产官学无不趋之若鹜，但大数据跟青少年的性经验一样：每个人都在谈，每个人都宣称自己做了，然而真正让数据展现出价值的并非空谈，而是演算法。从股市到战争，从自动交易到自动使用武力，背后都是演算法，而尽管实际做法不同，但看完本书，你都能更加理解演算法何以改变世界，也比较能理性地看待许多吹得上天下地的大数据忽悠文。

　　从另一方面来看，演算法本身即是战场。无数网路高手抱持着挑战或是为恶的心态，试图打穿演算法之墙（或是悄悄绕过），有趣的是，台湾正是核心战场之一。「谁说台湾是个没有天然资源的国家？台湾最大的天然资源就是病毒样本」这句话来自于一位知名台湾骇客 Birdman。台湾面对的入侵跟资安事件多不胜数，在世界上仅次于美国，是病毒（恶意程式）样本数量最多的地方，既然如此，那么对我们来说，多去认识电脑科学与演算法，就更是一种义务了。

前言

　　电脑运算（computing）正在改变我们的社会，影响之深一如物理学和化学在过去两百年为人类带来的改变。数位科技几乎全面影响你我的生活乃至于掀起革命，有鑑于电脑运算对现代社会的重要性，然而人们对造就这一切事物的基本概念所知却如此有限，就显得有些矛盾了。电脑科学的核心正是在研究这些概念，而这本约翰．麦考米克（John MacCormick）的新书，就是将这些概念传达给一般读者的少数书籍之一。

　　一般人对于电脑科学做为一门学科的体认相对欠缺，理由之一是在高中阶段很少教导这些东西。物理和化学的入门课通常是必修，然而通常要到了大专、大学阶段，才真正有电脑科学这门课。此外学校教的电脑运算或资讯与通信技术（Information and communication technology，简称ICT），通常只是使用套装软体的技术训练，也难怪学生会觉得乏味。即使学生很自然地对于电脑技术应用在娱乐和通讯方面感到兴趣，但却因为印象中这些技术的创造缺乏学术的深度，使得他们的兴趣没有进一步发展。或许这就是过去十年来，美国研读电脑科学的大学生人数减少了50%的原因。基于数位科技对现代社会的关键重要性，现在正是让人们对电脑科学的奥祕重燃起兴趣的最佳时机。

　　2008年，我有幸被选中在第180届英国皇家科学院圣诞讲座（Royal Institution Christmas Lectures）上台报告，这个活动是由伟大科学家法拉第（Michael Faraday）于1826年所发起。2008年的演讲首度以电脑科学为主题，我在准备时花了很多时间思索该如何向普罗大众介绍电脑科学，结果发现资源很少，几乎没有科普书能满足这样的需要，也因此这本书特别令人期待。

　　作者将复杂的电脑科学观念很完美地传达给读者大众，其中一些观念的美与优雅，本身就值得大众的关注。举个例子：过去几十年来，在公开管道上进行安全通讯一直是个棘手问题，直到人们想出了如何在网路上安全地传送机密资讯（例如信用卡卡号），才造就了电子商务爆炸性的成长。在本书中，作者是以比喻的方式来说明这些优雅的解决方案的来龙去脉，读者不须具备电脑科学知识就可以理解。诸如此类的优点，使本书成为不可多得的科普书籍，我极力推荐。

引言：让今日电脑威力无穷的神奇概念

二十一世纪的人类享受科技的惊人进步，像是目前威力最强的机器群组或最新最时尚的手持式装置，然而人们在使用电子运算装置的同时，也要仰赖二十世纪所发现的电脑科学基础概念。不妨想一下：

你是否曾经在数十亿份资料中搜寻，然后挑出两三份最合乎你需求的资料？

你是否储存或传输了数百万笔资讯，没有一次发生错误，即使所有的电子器材都遭到电磁干扰？

你是否成功地完成一笔线上交易，即使还有数千个人也同时把资料敲进同一台伺服器？

你是否在电缆线上安全地传输机密资讯（如信用卡卡号），哪怕有几十台电脑可能透过缆线窥伺你的一举一动？

你是否运用神奇的压缩技术，把一张数MB大的照片压缩成方便电邮传送的大小？

最后，你是否利用手持装置那小小键盘上，针对你输入的字词进行自动侦错的人工智慧而不自知？

这些了不起的功能仰赖以上所述的重要发现，大部分的电脑使用者每天多次运用这些巧妙的概念，却往往浑然不觉。这本书的目的，就是尽量把日常使用到的伟大电脑概念解释给最广大的读者，而不预设读者具备任何电脑科学的知识。

演算法

目前为止我谈论的是电脑科学的伟大「概念」，其实电脑科学家把许多重要概念描述成一个个「演算法」（algorithm）。概念和演算法之间有什么不同？演算法究竟是什么？

简单来说，演算法好比一个「精确的食谱」，把解决问题的确切步骤解释得一清二楚，最好的例子是我们小时候在学校学过的，把两个很大的数相加的演算法，如图1-1。这个演算法包含一连串步骤：首先把两个数的个位数相加，写下结果的个位数，把结果的十位数放到它左边那个栏位；第二步，将十位数的数字相加，再加上前一栏位的进位数字……就这么加下去。

演算法的各步骤具有机械式的特质，每个步骤必须绝对精确，不需要靠人类的直觉或猜测，这也是演算法的关键特点，如此一来每个纯机械式的步骤就可以被编写成程式之后输入电脑。

评分☆☆☆☆☆

《改变世界的九大演算法：让今日电脑无所不能的最强概念》这本书，我觉得最棒的一点就是它能够打破很多我们对科技的刻板印象。我以前可能觉得演算法就是电脑工程师才会碰的东西，离我们一般人很遥远。但这本书让我发现，原来我们每一个人，都在不知不觉中，被这些演算法所影响着。他讲到“推荐演算法”的时候，就好像在揭开Netflix或YouTube背后那个“懂你”的神秘面纱，解释了它怎么分析你的观看歷史、你的喜好，然后精准地推送你可能感兴趣的内容。这让我感觉，电脑好像不再是单纯的工具，而更像是理解我们、甚至是在某种程度上“陪伴”我们的存在。而且，书中对于“压缩演算法”的介绍，也让我对手机里储存的音乐、照片，以及网路上瞬息万变的资讯有了更深的理解，原来它们能以如此小的空间被传递和储存，背后有着如此巧妙的智慧。这本书让我觉得，科技的进步不再是遥不可及的理论，而是实实在在地改变着我们生活的方方面面，而且这些改变，都源于那些我们或许从未听过的“演算法”。

评分☆☆☆☆☆

老实说，一开始拿到《改变世界的九大演算法：让今日电脑无所不能的最强概念》这本书，我有点担心会看不懂，毕竟我不是IT背景出身的。但真的开始读了之后，我完全被吸引住了！作者非常厉害，他能把那些像是数学、统计学、甚至是物理学概念融会贯通，然后用大家都能理解的语言写出来。最让我感到有趣的是，他并没有把演算法写成一个个独立的单元，而是展示了它们之间是如何相互关联，共同构成我们今天所见的复杂数位世界的。像是他在讲解“图演算法”时，不只是说了怎么找最短路径，还带到了社群网路的人际关系分析，甚至到交通流量的优化，这让我意识到，原来我们每天在用的地图App，背后隐藏着这么庞大的计算和逻辑。而且，书中对“加密演算法”的介绍也让我大开眼界，我一直以为网路上的“加密”就是把讯息藏起来，没想到背后有这么严密的数学原理在支撑，才让我们能够安心地在网路上进行交易和沟通。这本书真的让我觉得，我们生活在科技的洪流中，却常常忽略了那些驱动这一切的“核心引擎”，读完之后，我对数位世界的运作方式有了全新的认识。

评分☆☆☆☆☆

我得说，《改变世界的九大演算法：让今日电脑无所不能─最强概念》这本书，真的是一本能够重新思考“智能”意义的读物。作者以一种非常宏观的视角，介绍了那些塑造了我们现代科技格局的九种核心演算法，而且他不仅仅是把它们当成独立的数学工具来介绍，而是深入探讨了它们在实际应用中的强大力量，以及它们如何共同协作，让我们的数位世界变得如此丰富多彩。我特别喜欢他讲到“演化计算”的部分，它让我看到了透过模拟自然选择来解决复杂问题的新思路，感觉像是为各种挑战提供了一个“自然而然”的优化路径。而“分布式演算法”的部分，更是让我理解了为什么我们现在的网路能够如此稳定高效，原来是无数的电脑在背后默默地协同工作，分享计算的压力。这本书让我觉得，我们今天所享受的便利，不仅仅是硬件的进步，更是这些看不见的“智慧”在默默运转。它不只是一本技术科普书，更是一本关于人类如何利用逻辑和智慧，创造出能够解决各种复杂问题的强大工具的精彩叙述。

评分☆☆☆☆☆

这本《改变世界的九大演算法：让今日电脑无所不能的最强概念》真的太有启发性了！我一直觉得所谓的“科技改变生活”有点虚幻，但这本书把那些抽象的概念具体化了。里面讲到的一些演算法，像是机器学习、深度学习，虽然听起来有点吓人，但作者用非常浅显易懂的方式说明了它们是如何运作的。他举例说，就好像在教一个小朋友认东西一样，你不是直接告诉他这是猫，而是让他看很多猫的照片，然后他自己就能慢慢学会分辨出猫的特徵。机器学习就是这么一个过程，电脑透过大量的“学习”数据，慢慢掌握规律，然后就能做出判断和预测。我印象最深刻的是关于“演化演算法”的部分，它模拟了自然界的优胜劣汰，用“基因突变”、“交叉互换”这些概念来优化解决方案，听起来简直跟生物演化一样！想想看，我们每天用的很多东西，比如最优的路线规划、复杂的金融模型，背后可能都运用了这样的演算法在不断地“进化”，以求达到最好的效果。这本书不仅仅是讲了冷冰冰的知识，更让我感受到人类智慧在创造这些“思考的机器”上的奇妙之处。看完之后，我对未来科技的发展充满了期待，感觉好像看到了一些更深层次的可能性。

评分☆☆☆☆☆

哇，我最近真的是被《改变世界的九大演算法：让今日电脑无所不能的最强概念》这本书给震慑到了！以前我总觉得电脑、手机这些东西就是个黑盒子，里面到底怎么运作，我完全没概念。就算知道它背后有程式在跑，但那些“程式”到底是什么？又是怎么让这些冰冷的机器变得这么聪明，好像真的会思考一样？这本书简直就是为我这种小白量身打造的！作者的叙述方式很接地气，不像有些技术书那样枯燥乏味，他会用很多生活中的例子来解释那些听起来很复杂的演算法。比如说，讲到搜寻演算法的时候，他不是直接丢一堆公式出来，而是用我们每天都在用的网路搜寻来举例，怎么透过分析关键字、网页连结，然后用最有效率的方式把我们要找的东西呈现出来。我之前还以为搜寻结果是随机的，现在才知道里面学问这么大！而且，他提到的演算法，很多都是我们生活中接触到的，像是推荐系统、图像辨识等等，都一一被拆解开来，让人恍然大悟。读完之后，再看那些App的“猜你喜欢”功能，或是手机拍照时的美肌效果，都觉得不再是魔法，而是这些强大演算法的成果，真的太神奇了！这本书让我对科技的理解提升了好几个层次，感觉自己好像也跟着聪明了一点点，哈哈！