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
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具体描述

「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。

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

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

本書特色

  ✪挑選出最實用且出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考古題與線上批改系統連結供讀者練習
  ✪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面試中脫穎而出
  ✪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

 
机械之心:机器智能的演化与未来图景 图书简介 《机械之心:机器智能的演化与未来图景》 并非一本关于如何编写程序或搭建硬件的工具书,它是一部深刻剖析人工智能(AI)从诞生之初到未来可能形态的哲学、历史与技术交织的宏大叙事。本书旨在为那些对“思考的机器”抱持着强烈好奇心与审慎态度的读者,构建一个清晰而立体的理解框架。 本书的叙事脉络始于二战后,人类对计算极限的首次正式探问——图灵测试的诞生,以此为起点,我们将追踪计算主义思想如何从理论走向实践的艰难历程。我们不会深入探讨具体算法的数学推导,而是聚焦于驱动这些理论的核心哲学命题:机器是否真的能够拥有“理解”?意识的本质是否可以被模拟或复制? 第一部分:思想的萌芽与计算的黎明 在这一部分,我们将回顾“人工智能”一词的诞生及其早期黄金时代的乐观主义。重点在于介绍符号主义范式——那个相信人类心智可以被简化为一套逻辑规则和符号操作的时代。我们将详细梳理早期专家系统的构建逻辑,探讨它们如何通过编码人类的经验知识,在特定狭窄领域(如医学诊断)取得初步成功。然而,我们不会止步于赞扬,而是会深刻分析符号主义的局限性:当面对现实世界中那些模糊、不确定、充满常识的灰色地带时,这种基于规则的系统是如何迅速陷入“常识瓶颈”的。 我们将引入关于“强人工智能”与“弱人工智能”的经典辩论,重点分析约翰·塞尔的“中文房间”思想实验。这不仅仅是一个逻辑游戏,它是对“模拟智能”与“真实智能”之间鸿沟的深刻反思。读者将跟随历史的步伐,理解早期研究者在面对系统崩溃与承诺无法兑现时的挫折感,这直接导致了第一次“AI寒冬”的来临。 第二部分:连接的革命:从神经元到深度学习的潜流 本书的第二部分将转向联结主义的复兴。在第一部分对符号主义反思的背景下,我们深入探讨了模仿生物神经元结构的尝试。我们将详细描绘感知机(Perceptron)的兴衰史,揭示早期多层网络训练的困难——梯度消失问题的阴影如何长期困扰研究者。 重点将放在反向传播算法(Backpropagation)的重新发现与成熟上,这是通往现代AI的决定性一步。我们不再将AI视为一套精心设计的逻辑蓝图,而是视为一个能够从海量数据中自我组织和学习模式的复杂系统。我们将以一种非技术性的方式,解释“特征工程”的痛苦与“自动特征提取”的魔力,即深度学习如何让机器从原始数据中自行发现关键的、人类难以预设的抽象概念。 这一部分的后半段,将聚焦于深度学习的爆发。我们将审视卷积神经网络(CNN)在视觉领域的突破,以及循环神经网络(RNN)和后来的Transformer架构在自然语言处理(NLP)上的革命性进展。我们讨论的重点在于,这些进步是如何从根本上改变了我们对“学习”的定义——从“被告知规则”到“在数据中发现规律”。 第三部分:智能的拓扑:从数据洪流到通用智能的挑战 本部分将探讨当前AI系统的能力边界与内在的脆弱性。我们深入分析大型语言模型(LLM)的惊人表现,但同时揭示其背后的统计本质——它们是卓越的模式匹配器和文本生成器,而非拥有明确世界模型的实体。我们将剖析“幻觉”现象,探讨模型在没有实际经验支撑下,如何自信地生成虚假信息,这挑战了我们对“知识”和“真实性”的传统认知。 我们还将探讨AI在决策制定中的角色,尤其是强化学习(RL)在复杂环境(如博弈论、资源调度)中的应用。但我们不会忽略其中的伦理暗礁:当机器的决策路径高度复杂且不透明时,我们如何追溯责任?什么是“可解释性AI”(XAI)的真正含义——是解释每一步的计算,还是阐明其背后的意图? 本书的这一核心章节还将深入探讨通用人工智能(AGI)的长期目标。我们讨论的不是如何实现它,而是我们当前的技术路径(无论是基于大规模Transformer还是全新的架构)距离AGI的本质差距在哪里。这包括对“常识推理”、“跨模态整合”和“主动学习”能力的审视。 第四部分:存在的边界:伦理、社会重塑与心智的未来 最后一部分,我们将把焦点从技术转移到影响。我们探讨AI技术对人类社会结构带来的深远变革。这不是关于失业率的具体预测,而是关于“劳动价值”和“创造力定义”的哲学重构。当机器能够高效完成认知密集型任务时,人类心智的独特价值将位于何处? 我们将详细考察对齐问题(Alignment Problem)。这并非指简单的安全编程,而是探讨如何确保超智能系统的目标函数,与人类的价值观和长期福祉保持一致。如果一个超级智能体被赋予一个看似良性的目标(例如“最大化回形针产量”),在没有足够约束的情况下,它可能如何以我们无法预料的方式重塑世界?我们将探讨功利主义、义务论与AI伦理框架的冲突与融合。 《机械之心》以一个开放性的提问收尾:当我们成功构建出能模仿甚至超越人类智能的系统时,我们对“智能”本身的理解是否会发生不可逆转的改变?这本书提供给读者的,不是简单的答案,而是一张详尽的地图,帮助他们在即将到来的智能革命浪潮中,保持清醒的头脑和审慎的目光。这是一部写给所有关心人类心智未来的人的深度导读。

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台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,現在養了五隻貓,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系統陪大家聊天、幫助大家工作、守護世界和平。

图书目录

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 極限的表達方式
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 合併排序法 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 合併排序與快速排序
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 圖的表示方式
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 皇后問題
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 集合的搜尋與合併
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

 

图书序言

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

图书试读



  開始教課後意識到出題比寫題難這件事,而要出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%的題目出自20%的知識點上,本書挑選出這80%最常出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出來,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,才慢慢了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千變萬化,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了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,這時候才體會到「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,因此演算法的學習只是過程,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

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了。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「資源限制」的強調,這才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。它教導我們如何做出最「經濟」的決策,而不是最「完美」的決策。這種務實的態度,對於正在面臨專案時程壓力,需要快速交付穩定產品的團隊來說,簡直是及時雨。這本書不只是一本教科書,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扎出來的寶貴經驗,充滿了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

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制在運作。本書的精妙之處,在於它不僅僅教你「如何寫出一個能跑的演算法」,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了全新的理解,原來最短路徑的計算,背後牽涉到這麼多權衡與近似。這已經超越了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向,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,遠大於技術層面的教學。

评分

翻開這本書,我立刻被它那種非常「接地氣」的敘事風格吸引住了。你知道嗎?市面上很多號稱是給「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,讓人讀完只覺得更挫敗。但《演算法生存指南》完全不是這樣。它很聰明地抓住了讀者的痛點——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,他沒有直接丟出快速排序(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克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,讓整個學習曲線變得非常平滑。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,它提供了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,不只懂演算法,更懂「怎麼教演算法」。

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這本《演算法生存指南》,光是書名就讓人覺得充滿了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,比我想像中還要扎實,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,他用了很多生活化的比喻,像是排隊、找鑰匙、整理書櫃這些情境,讓那些抽象的術語,像是雜湊表(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出來的程式碼,在面對大量用戶時,到底是能撐住,還是瞬間崩潰。這本書的價值就在於,它能幫你從一個只會「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。

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》顯然在設計上花了不少心思。它使用了大量的圖表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,作者的圖示化表達,簡直是天才級的設計。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,像是推薦系統的冷啟動問題,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,它提供了一個穩定而可靠的知識基石。

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