梧州网站seo,表白网站在线生成免费,公司网站 域名 cn com,it外包收费算法导论#xff1a; 学过计算机的都知道#xff0c;这本书可以说是全世界最权威的算法课程的大学课本了#xff0c;基本上全世界的名牌大学用的教材都是它。这本书一共四位作者#xff0c;Thomas H. Cormen#xff0c;Charles E. Leiserson 和 Ronald L.Rivest 是来自 MI…算法导论 学过计算机的都知道这本书可以说是全世界最权威的算法课程的大学课本了基本上全世界的名牌大学用的教材都是它。这本书一共四位作者Thomas H. CormenCharles E. Leiserson 和 Ronald L.Rivest 是来自 MIT 的教授Clifford Stein 是MIT出来的博士现在哥伦比亚大学做教授四人姓氏的首字母联在一起即是此书的英文简称(CLRS 2e)其中第三作者 Ronald L. Rivest 是 RSA 算法的老大(算法名字里面的 R 即是指他)。
算法导论HTML版(点击打开网页) 算法导论习题部分答案(PDF)
现代计算机常用数据结构和算法算法导论第一版中文版(PDF)
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算法导论 MIT 的视频课件 该视频课件共24讲由两位教授讲课其中一位就是本书的作者 Charles E. Leiserson 通过视频让我们一起感受master的风采。由于每集有500M左右不能提供本地下载下面是麻省理工学院下载网址最好用多线程下载软件慢慢下^_^ http://cypress.csail.mit.edu/lectix/ 内容简介 程序设计是计算机专业学生学习的主要方向然而本书作者认为算法的分析与构建比编程本身更重要只有很好地解决了算法问题才可能编写出好的程序。为此本书分三个部分讨论了计算与算法的问题。第一部分主要回顾了西方历史上各种社会范式的发展使读者可以了解科学的发展、社会的进步与人类对各种思维范式的研究紧密相关。第二部分概述了用于实现算法的伪代码中的结构和组件、原子基本数据和操作、过程、函数、参数和递归等各种知识还介绍了查找、排序、优化等算法此外关于面向对象范式、正确寻址、正确估算算法的资源成本等也在本部分有专门的章节介绍。第三部分的目标是帮助读者了解什么样的问题能用计算机解决区分并发与并行的概念同时进一步讨论了如何将算法与实际问题相关联并给出了近50年来的各种编程范例。 本书适合于各类院校的学生用做计算机知识入门课本也是喜爱编程的人们培养分析问题能力的最佳参考资料。 算法导论(原书第2版)-图书目录: 出版者的话 专家指导委员会 译者序 前言 第一部分 基础知识 引言 第1章 算法在计算中的作用 1.1 算法 1.2 作为一种技术的算法 第2章 算法入门 2.1 插入排序 2.2 算法分析 2.3 算法设计 2.3.1 分治法 2.3.2 分治法分析 第3章 函数的增长 3.1 渐近记号 3.2 标准记号和常用函数 第4章 传归式 4.1 代换法 4.2 递归树方法 4.3 主方法 4.4 主定理的证明 4.4.1 取正合幂时的证明 4.4.2 上取整函数和下取整函数 第5章 概率分析和随机算法 5.1 雇用问题 5.2 指示器随机变量 5.3 随机算法 5.4 概率分析和指示器随机变量的进一步使用 5.4.1 生日悖论 5.4.2 球与盒子 5.4.3 序列 …… 第二部分 排序和统计学 引言 第6章 堆排序 第7章 快速排序 第8章 线性时间排序 第9章 中位数和顺序统计学 第三部分 数据结构 第10章 基本数据结构 第11章 散列表 第12章 二叉查找树 第13章 红黑树 第14章 数据结构的扩张 第四部分 高级设计和分析技术 导论 第15章 动态规划 第16章 贪心算法 第17章 平摊分析 第五部分 高级数据结构 概述 第18章 B树 第19章 二项堆 第20章 斐波那契堆 第21章 用于不相交集合的数据结构 第六部分 图算法 引言 第22章 图的基本算法 第23章 最小生成树 第24章 单源最短路径 第25章 每对项点间的最短路径 第26章 最大流 第七部分 算法研究问题选编 引言 第27章 排序网络 第28章 矩阵运算 第29章 线性规划 第30章 多项式与快速傅里叶变换 第31章 有关数论的算法 第32章 字符串匹配 第33章 计算几何学 第34章 NP完全性 第35章 近似算法 第八部分 附录数学基础知识 引言 A 求和 B 集合等离散数学结构 C 计数和概率 参考文献 索引 算法导论(原书第2版)-图书简介: ●算法领域的标准教材全球多所知名大学选用 ●MIT名师联手铸就被誉为“计算机算法的圣经” ●教学网址、视频课程及在线学习中心全方位学习模式 本书深入浅出全面地介绍了计算机算法。对每一个算法的分析既易于理解又十分有趣并保持了数学严谨性。本书的设计目标全面适用于多种用途。涵盖的内容有算法在计算中的作用概率分析和随机算法的介绍。本书专门讨论了线性规划介绍了动态规划的两个应用随机化和线性规划技术的近似算法等还有有关递归求解、快速排序中用到的划分方法与期望线性时间顺序统计算法以及对贪心算法元素的讨论。本书还介绍了对强连通子图算法正确性的证明对哈密顿回路和子集求和问题的NP完全性的证明等内容。全书提供了900多个练习题和思考题以及叙述较为详细的实例研究。 本书内容丰富对本科生的数据结构课程和研究生的算法课程都是很实用的教材。本书在读者的职业生涯中也是一本案头的数学参考书或工程实践手册。 在有关算法的书中有一些叙述非常严谨但不够全面另一些涉及了大量的题材但又缺乏严谨性。《算法导论》将严谨性和全面性融为一体。 本书深入讨论各类算法并着力使这些算法的设计和分析能为各个层次的读者接受。各章自成体系可以作为独立的学习单元。算法以英语和伪代码的形式描述具备初步程序设计经验的人就能看懂。说明和解释力求浅显易懂不失深度和数学严谨性。 本书自第1版出版以来已经成为世界范围内广泛使用的大学教材和专业人员的标准参考书。第2版增加了论述算法作用、概率分析与随机算法、线性规划等几章。同时对第1版的几乎每一节都作了大量的修订。一项巧妙而又重要的修改是提前引入循环不变式并在全书中用来证明算法的正确性。在不改变数学和分析重点的前提下作者将许多数学基础知识从第一部分移到了附录中并在开始部分加入了一些富有诱导性的题材。 [看更多] 图书目录 第一部分 计算视角第1章 技术、科学与文化的发展史 21.1 技术创新与人类进化 21.1.1 历史发展的模式 31.1.2 科学领域的范式变迁 31.1.3 范式变迁的特点 31.2 范式发展历史的概述 41.2.1 原始部族意识时代 41.2.2 字母表和抽象思维的萌芽 41.2.3 绝对抽象思维的时代 51.2.4 机械的媒体技术 61.2.5 “机械”思维的时代 71.2.6 电子媒体技术 71.3 最近几十年来技术发展回顾 81.3.1 社会形态变迁过程描述 81.3.2 正在形成中的社会形态的特征 91.3.3 新的社会形态的中心主题 101.4 正在形成中的社会形态 111.4.1 现象的算法概念 121.4.2 模拟和实验的方法 121.4.3 得到的启发 14习题 16第2章 算法模型 182.1 什么是算法 182.2 好算法的要素 212.2.1 精度 212.2.2 简单 212.2.3 抽象分级 222.3 算法与计算机 242.3.1 计算机做什么 242.3.2 计算机与二进制数据 242.3.3 计算机中的抽象分级 252.3.4 比较算法与计算机程序 272.3.5 比较数据与信息 272.4 算法组件 282.4.1 数据结构 282.4.2 数据操作指令 282.4.3 条件表达式 292.4.4 控制结构 292.4.5 模块 292.5 从计算视角看问题 302.5.1 用算法表达式构思行为 302.5.2 用过程构思展示行为的东西 302.5.3 用不同抽象等级构思算法 302.5.4 理解复杂度如何限制算法的有用性 312.5.5 撇开其他视角 32小结 33习题 34第二部分 算法工具第3章 基本数据与操作 383.1 算法语言 383.2 创建简单变量 393.2.1 变量标识符 403.3 运算符 403.3.1 赋值运算符 403.3.2 基本操作 413.3.3 输入/输出运算符 423.4 原子数据类型 443.4.1 数字型 443.4.2 字符 443.4.3 布尔型 453.4.4 指针型 453.5 复杂数据类型 453.5.1 字符串 453.5.2 其他复杂数据类型 463.6 变量声明和初始化 463.6.1 数据声明的位置 463.6.2 选择标识符名字 463.6.3 初始化变量 463.7 固定的数据 473.7.1 常量 473.7.2 文字值 473.8 一般规则 483.8.1 算法的一般结构 483.8.2 标识符格式 493.8.3 类型匹配 493.9 算法判定 503.9.1 基本判定 503.9.2 判定与数据类型 513.9.3 判定活动 513.9.4 复杂判定与布尔操作比较 543.9.5 嵌套的判定 56小结 59习题 59第4章 过程抽象的方法 624.1 基本思想 624.2 根据什么模块化 634.3 对模块接口的需要 634.3.1 参数 644.3.2 参数的三种基本类型 644.4 模块的创建和使用 644.4.1 创建过程和函数 654.4.2 调用过程和函数 674.4.3 使用多个参数 684.5 参数表 714.6 数据作用域 714.6.1 作用域的三种有效范围 724.6.2 变量的作用域 724.6.3 常量作用域 724.7 参数的类型 734.7.1 输入参数 744.7.2 输出参数 754.7.3 输入/输出参数 784.8 较大的范例 804.9 过程抽象的重要性 834.9.1 编写算法 834.9.2 测试代码 844.9.3 维护代码 854.9.4 重用逻辑 854.9.5 在不同算法中重用编码 874.10 递归控制 874.10.1 递归的两种形式 884.10.2 跟踪递归模块的执行 894.10.3 用递归解决问题 904.10.4 使用堆栈来跟踪代码 914.10.5 递归的作用 94小结 96习题 97第5章 数据抽象的方法 1025.1 数据的意义 1025.2 组织多个数据块 1035.3 记录 1035.3.1 创建新的记录数据类型 1045.3.2 访问记录的数据域 1055.4 类型与变量的区别 1055.4.1 数据类型扩展了语言 1055.4.2 数据类型的作用域 1065.4.3 用户自定义数据类型的抽象能力 1065.4.4 匿名数据类型 1075.5 指针 1075.6 动态数据结构 1095.7 链表 1105.7.1 链表的结构 1105.7.2 使用指针来访问节点 1115.7.3 使用指针来添加节点 1155.7.4 使用指针来删除节点 1155.7.5 导航链表 1175.7.6 遍历链表 1175.7.7 递归链表遍历 1175.7.8 递归链表的查找 1205.7.9 简化表达式的计算 1205.7.10 建立链表 1215.7.11 从链表中删除值 1245.7.12 链表特性小结 1255.8 链接数据的作用域 1255.8.1 静态与动态变量 1255.8.2 在链接数据的参数保护中的漏洞 1285.9 二叉树 1295.9.1 遍历二叉树 1305.9.2 二叉查找树 1325.9.3 中序遍历BST 1325.9.4 前序和后序遍历 1355.9.5 查找二叉查找树 1365.9.6 添加节点到BST中 1385.9.7 从BST中删除节点 1385.10 图 1395.11 迭代控制 1405.12 迭代与递归 1435.13 数组 1445.13.1 数组与链表 1465.13.2 遍历数组 1465.13.3 查找数组 1475.13.4 更有效的数组查找 1475.14 常量的强大抽象能力 1495.14.1 易修改性 1495.14.2 可读性 1505.15 创建新数据类型的强大抽象能力 1505.15.1 混合使用原子类型和复杂类型 1515.15.2 记录数组 1515.15.3 记录的记录 1545.15.4 数组的数组 155小结 157习题 158第6章 构造算法的方法 1626.1 遍历 1626.1.1 遍历线性结构 1626.1.2 遍历非线性结构 1636.1.3 堆栈和队列 1646.1.4 广度优先遍历 1676.1.5 广度优先遍历的实现 1696.2 查找 1706.2.1 用遍历实现简单查找 1706.2.2 关键字域 1706.2.3 更有效的查找 1716.3 排序 1726.4 划分与求解 1736.5 优化 1766.5.1 贪心算法 1766.5.2 动态编程 179小结 181习题 182第7章 现实世界对象的建模方法 1857.1 面向对象的范式 1857.1.1 面向对象方法的优势 1867.1.2 面向对象方法应具有的特征 1867.2 实现良好的封装性 1867.2.1 过程抽象和数据抽象的局限性 1877.2.2 抽象数据类型的概念 1877.2.3 使用类定义抽象数据类型 1887.2.4 使用对象来创建抽象数据类型的实例 1907.3 类的剖析 1907.3.1 public部分 1927.3.2 protected部分 1927.3.3 类中数据的作用域 1937.3.4 说明 1947.3.5 声明和使用对象 1947.4 类属参数和可重用性 1957.5 跟踪对象行为的执行 1977.6 复制和克隆操作 1987.7 实现良好的可适应性 2017.7.1 继承和扩展行为 2017.7.2 重新定义继承的标识 2027.7.3 修改public/protected状态 2047.7.4 继承类型小结 2047.7.5 解决二义性 2057.8 实现多态性 2057.9 任何事物都是对象 208小结 213习题 214第8章 验证正确性的方法 2188.1 Bug和调试 2188.1.1 二义性 2198.1.2 语法错误 2198.1.3 语义错误 2198.1.4 逻辑错误 2218.2 证明算法的正确性 2238.3 验证法 2258.4 能做的最重要的事情 225小结 228习题 228第9章 估算成本和复杂度的方法 2329.1 性能度量 2329.2 工作度量 2349.3 所做工作的分析 2359.4 实际输入与随机输入 2369.5 增加复杂度 2369.6 性能和数据结构 2409.7 进一步增加复杂度 2419.8 估算冒泡排序法的复杂度 2439.9 合理算法和不合理算法 2479.10 不合理算法的种类 250小结 252习题 252第三部分 计算的局限性第10章 并发与并行 25610.1 概述并发与并行 25610.1.1 什么是并发 25610.1.2 什么是并行 25710.1.3 两者之间的混淆 25710.2 并发 25810.2.1 多道程序设计 25810.2.2 多重处理 25810.2.3 多任务 25810.2.4 分布式系统 25910.3 并发中的问题 25910.3.1 保护 25910.3.2 公平性 25910.3.3 死锁 26010.3.4 并发问题的总结 26110.4 并行 26110.5 并行的局限 26310.5.1 处理器的固定数量 26310.5.2 额外开销 26410.5.3 依赖 26410.5.4 优先顺序 268小结 271习题 271第11章 问题复杂度的层次 27411.1 问题复杂度 27411.2 开放式问题和闭合式问题 27511.3 简单问题和复杂问题 27511.4 跨越界限的问题 27611.5 NP完全问题 27611.6 证明、预言和确定性 27711.6.1 证明 27811.6.2 预言 27811.6.3 确定性与非确定性 27911.7 NP完全问题和复杂问题 27911.8 不可判定问题 27911.8.1 不可判定问题的证明 281小结 282习题 283第12章 计算与算法的历史 28512.1 原始范式 28512.2 抽象的出现 28512.3 完全抽象的范式 28612.4 机械装置的出现 28612.5 机械论思想的范式 28612.6 实时连接的出现 28712.7 互联过程范式 28712.8 未来趋势 288 序言/前言 译者 序20世纪最重要的发明是计算机从表面上看21世纪计算机和网络的不断应用将完全改变人们的生活方式但是我们是否想过今天的基因工程、生物医学研
究、太空探测、每日天气预报等都与计算机科学有着密不可分的关系计算机不仅从形式上改变了人们的生活而且从思维的深处改变着人类了解世界、研究世界
的模式。这些说起来那么神奇与普通人离得非常遥远可是翻开本书从第1章、第2章短短的字里行间我们就会了解我们每一个人都能充分理解人类进程的发展并且
真实感受和参与了这场社会变革而且随着社会的变革我们自觉与不自觉地改变了自己的思维——因为时代的思维范式确定了我们的行为。那么我们这个时代的思维范式是什么就是计算范式。它复杂吗难以理解吗不一点也不只要把思维的方式与真正的实现分离开来看它不过是一种与菜
谱、游戏规则相类似的一组操作指令表透过建立这些指令表的思维不仅可以理解计算机的工作原理而且可以学会建立自己的指令表学会指挥计算机工作的思
维。其实我们每天都在执行很多指令序列只是从没有用专业术语即程序来称呼这些指令序列我们从没有认真考虑过它们应该属于计算范式的思维模式。本书回顾了西方历史上各种社会范式的发展以及伴随范式而出现的科技进步、社会变革并展望了现有思维范式的未来前景。其次用一种伪代码语言带领读者开始
新思维的建立并列举了许多常见算法的实现以及计算机能力的局限性。本书是为所有正在用计算机和打算用计算机的人们编写的它虽然是一本理论类的书籍但它与实际操作只有一步之遥。读者只要掌握任何一门计算机语言就可以
将本书中的例题稍加改造而真正实现。同时本书也是一本计算机科学的入门书籍任何致力于培养计算机科学工程师的院校都可以选用本书作为教材。本书的翻译是集体劳动的成果。翻译人员有杨东
、章小莉、孙厚琴、汪永好、赵慧麟此外还得到了李正阳、王艳红、朱德芳、王玉琴、张宇、范永斌、徐日、周韩、宋燕红、曹驰、李珊、曹长宏等人的大力支
持。由于译者水平有限难免有错译或不当之处敬请读者批评指正。前 言概述本书和它代表的入门课程是我们在Georgia计算机技术学院Georgia
Tech进行计算机教育努力的结果与此同时达到了两个目标1. 修正众所周知的计算机科学入门课程中存在的一些问题。2. 满足各种需要计算机基础知识的学生的要求。我们的努力已经被我们学校所在地区的人们广泛承认使得仅在两年之内入学的新生人数从100人暴涨到1400人现在该课程也被指定为大学教育中的核心课
程。因此通过快速增长的入学人数我们在所需的计算机入门教育新方法和班级管理技术方面获得了经验。顺着这条路我们建立了跟踪学生的能力和学生对课程看法
的过程根据结果我们更多地知道我们努力的效果比别的方式更好这一追踪过程使我们能洞察新课程的开设将要冒多大的风险也更相信获得的成果事实上这
是一个正面意义的成果。本书读者和先行知识本书的读者是各种学院和大学的广大学生从我们过去5年的经验来看所有教育和学习课程表上列有计算机科学、工程科学、自然科学、社会科学、数学、管理
学、结构学为主课的学生都可成为本书的读者。我们仅缺乏对学习古典文学和健康科学的学生的教学经验因为Georgia
Tech不提供这些学科的教育课程。学习本书知识不需要读者受过任何大学教育但需要具有高中基础教育阶段的代数学基础和独立思维的能力。本书使用方法说明事实上最近的10年清楚地显示计算机已经彻底地影响了科学、商业和通信。在这一点上计算机与其他学科不同计算机至少以两种方式影响着每个人。在工具
类方面计算机几乎正改变着人类所统治的每个领域。在概念方面计算机正提供思维框架这构成了实际上各个学科的尖端研究的基础。计算机无论是作为工具
还是它的思维方式都是当今新的社会范式的基础。这种新的范式正席卷整个现代社会。我们坚信计算机学科的教育应该扩大它的视角以便在社会提升计算这个新角色的地位。对于全世界来说C与Java之间和UNIX与Windows之间
的不同是一件小事。相反对人类知识和理解力的历史来说广泛地接受现象的算法模型是具有非常大的影响力的事情。在整个自然科学和行为科学中艺术现在
的形式是用算法术语表达的模型化现象它生产了算法可以模拟测试和优化的这些模型。算法为理论和经验的学习提供了新的基本“游戏规则”基础。我们坚信所有提供高质量教育的学院培养的学生应该接受算法思想的基本方法训练也有经验表明他们也应该将该课程添加到思维模式建立的训练中。本书中面向
算法过程的建立不仅是计算机科学的主要内容而且为广大的自学学生提供了“21世纪的基础知识”。计算机将导致人们生活现状的改变。未来受过良好教育的人
们需要知道计算机内部的思想和局限性。为此我们的方法有三个主要目标提供该领域的入门教育提供该领域的概念内容和软件训练以及为学生打好编程基
础。目标1提供领域的入门教育与其他学科课程不同传统的计算机科学课程没有对学科的概念和智力基础的实质性概述相反总是一开始就让学生在没有任何基础的情况下“编写程序”。与计算机相关的入门课程应该介绍些什么内容呢一种可能是入门课程应该给学生提供一个浏览计算机科学领域中各子学科的机会例如在第四周必须了解操作系
统。我们不是沿用这样的老方法因为我们的目的是使入门的学生理解计算机的主要思想不是当前计算机科学各个组成部分的内容。我们发现对计算机科学不
为主课的学生来说“浏览”并不能使他们建立起基本概念而且可能更糊涂。我们采取的方法是认为计算机科学领域中核心的概念是算法因此我们把算法作为学习的主体。这种做法呼唤对基本思路的介绍包括给一年级新生量身定做的基
本算法结构和一定的理论基础。目标2提供概念的介绍和软件的训练计算机的巨大冲击使得全体大学生都必须掌握计算机的基本使用技能。在许多大学已经出现对计算机使用和标准软件应用相关的基本入门学习的需要。通常这一
需求导致了将计算机作为工具的非编程课程的出现例如教育学生使用字处理软件和电子表格软件等。我们坚决同意入门类计算机课程应该包含这些内容但我们不同意这些内容就是全部。以我们的观点“应用程序的使用”着重的是技术问题因此它可以放在实践
类课程中完成但它缺乏主要内容因而对大学水平的课程来说将它作为基础课程是否合适是值得深思的问题。对我们来说大学中学习怎样使用电子表格获得的
学分无疑等价于电子工程系的学生学习焊接工艺或机械工程技生学习焊接工艺类课程获得的学分。因此我们开设的“计算机入门”课程具有交叉类学科的特点当讲课与作业的主要内容是使用各种标准应用软件时学校教与学的重要内容是从概念上构建和分析
算法。本书提供教与学的训练我们坚信它与不追究实现细节的各类大学课程相似。另一方面实验自然有它的不同要以任务研究和当地的计算机资源为基础。我
们提供的实验训练要求以通用PC和基于PC的软件为操作环境且具备经由网络实现对UNIX资源的访问。在原理上它能在局域网环境中得以实现书中实验
训练内容由五大模块组件构成● 通信工具和设备。介绍电子邮件和新闻组、文本和图形编辑、桌面出版系统和html主页的创建。时间为4周。● 数据处理工具和设备。介绍数据库、电子表格和解方程式软件。时间为4周。● 问题求解。主要介绍解决特定学科问题的工具和设备的使用。时间为3周。●
体验编程。第二阶段可称为“编程入门”的序言它介绍Java的基本知识包括构建组件和快速产生原型用模仿和娱乐的方法进行教学。时间为3周。● 实验训练估算。“告诉我你可以干什么”基于实验的最后测验安排在课程的最后阶段。有关实验训练的更多信息和支持材料可以从面向用户的出版网站参见补充资料获得。目标3为编程打基础教授传统编程入门课程的老师们的抱怨出奇地相似
在这类课程中学生不理睬设计和实现的训练怀疑文档的价值不追求程序设计对问题的抽象对答案“不求质量”。所有问题在于学生完全不理睬教师关于
“编写”好程序应该做什么的教诲这些及类似的教与学的问题无所不在。以我们的观点看所有这些问题是关于编程的传统入门方法自然导致的结果a因为
它们使设计和实现问题模糊不清b过早地让学生面对程序的实现任务c课堂上一般过于强调特定语言环境中的结构和技术的实现。我们坚信让学生在狭隘的特定语言环境因此难以掌握有效的抽象中积累经验是传统方法的目标因为这种方法同时将学生放在编程环境中要求他们必须解决好
算法执行需求问题因此暗含着强调学生对实现而不是设计更关心其结果预示着当学生“在与编译器奋战至夜里2点的时候他们很快就失去了对设计与抽
象的全部感觉所有的一切都被“在这里放个分号在那里放个逗号看工作吗”的调试过程所取代。我们坚信要克服这种现象需要把实现与调试和设计与抽象分
开来学习。经验告诉我们如果没有将这两方面的问题区别开来学生将过分专注于后者其结果是绝对难以让他们关注前者分散了他们学习前者的精力。因此我们尽力做到在简单的环境写伪代码和画图方式中学习抽象和设计的基本问题在简单环境中由于学习中不接近编译器因此学员自身的能力决定了最
后自己的水平。关于这一点清晰地表明设计和实现比语言编译和算法的精确度更重要。一旦学生打下了设计和实现的基础我们才加上必须满足计算机需求的学
习。我们坚决主张在第一阶段课程计算机入门中学生应该将精力集中在掌握逻辑抽象和设计的学习以便他们进入第二阶段学习编程入门时了解他们正在
努力干什么。第一阶段是基本方法概念和技术介绍第二阶段的高级课程主要是学习有效设计、实现、测试和调试技巧与策略。简而言之我们认为给学生打下编程
基础的秘密是直接让他们获得这些准备。我们相信与之相反的做法特别是当在入门课程学习C和Java这样的复杂语言时都将是不明智的只会取得不
好的效果。课程内容本书共分三大部分它们是第一部分计算视角这一部分的内容不含技术。第1章介绍了西方历史和科学中的计算问题其目的是让学生了解计算的视角以及人类关于知识和我们生存的世界之间的关系。在这一
章中要触发学生对大范围而不仅是日常技术相关问题的好奇心。这一目标支持刺激学生进行反思关注“大问题”的传统教学目标。紧接着的第2章高度概括了什么
是算法、算法的组成和与算法术语相关的问题。内容选择后续各章的学习可以不需要第1章做基础因此第1章可以不讲或作为选修材料。但是从我们的经验来看大三或大四的学生通常反映这一章的内容对应的第
一堂课最能刺激他们整个大学期间的学习。第2章内容是后续课程的基础因此为必修课。第二部分算法实现工具这些章占据本书的大部分篇幅。在第二部分快速全面概括了算法结构和相关的伪代码组成。第3章介绍基本数据和操作。第4章介绍过程抽象包括过程、函数、
参数和递归。第5章介绍整个的数据结构包括记录、数组、链表、树和图。第6章介绍常用算法如查找、遍历、排序和优化算法。第7章介绍与结构相关的面向
对象范式。第8章解决改错和验证问题。第9章让学生理解和估算算法成本和复杂度的方法并掌握对它们的估算正确区别合理的和不合理的性能。掌握这些章节
的知识之后实际上学生已经准备好学习任何一种编程语言已经完全掌握了软件工程和计算机科学理论的基础知识。内容选择第3~6章为必修课一章一章知识相互衔接。第7章介绍面向对象范式对那些还不打算学习这种范式的人来说可以跳过本章不学。对于学习者来说第7章可
以直接在第6章之后学也可以在第9章之后学。我们试验过在课程的不同阶段讲授它目前是在第6章之后讲授它。经验表明过早学习这一章如在第5章之后
效果不佳。但是如果放在第9章与第10章之间则是可行的。将这部分内容移至第9章之后的主要优点是这种安排为排序算法的练习提供更多的解决方案因此更
利于学生消化所学内容。第三部分计算的局限性这一部分的目的是帮助学生理解计算机可以做什么和不可以做什么。第10章讲述并发和并行告诉学生如何通过并行突破可能的性能限制的逻辑关系。第11章扩
展了第9章中的算法到问题概述向学生介绍了确定的、不确定的和NP完全问题的概念也更进一步从实践和理论的角度概括了计算机能解决的各种问题。最后
第12章重回到第1章历史发展的主题同样给出了各种西方历史范式的发展和近50年来的各种编程范式的发展。内容选择对寻找方法让学生正确理解计算机能做什么和不能做什么的课程来说这一部分是必修内容。对于只打算让学生学习算法和相关结构编程基础的课程来说这一部分
可以选修。很显然我们的愿望是让学生从一开始就打下良好的基础因此这一内容作为必修课。同时我们认识到有人可能不赞同这种课程目标和做这样的优先
处理另一些人可以希望用一整学期来学习前两部分。给老师的话本书在下面几个方面与一般的计算机科学入门课程用书不同● 对入门课程来说它认为应该把现代编程语言的教学转变成“更多”理论的教学。当20世纪60年代中期第一门关于编程的入门课程出现时这一课程是合理的必修课。那时今天我们了解的计算机科学尚不存在计算机就意味着编程编程语
言本身很简单这一课程主要是教授仅有的几个问题如赋值、数据操作、原子数据类型、数组、if-then-else语句、带参数的过程、文件操作和简单
的文本I/O格式简言之我们能够教全部吗大多数时候我们肯定能。在最近的30年中关于计算机几乎所有的内容都发生了变化现在当我们考察编程入门训练时我们不仅能找到原始课程中的八大术语而且还存在有更多的内
容。现在课程内容有指针、链表、树、递归、结构设计、交互式调试器、交互式程序、人-机接口、屏幕图形、大程序、软件工程、复杂算法、多种语言、应用软
件的应用还有面向对象的设计和便携式程序并且按照三个因素在增长。更进一步看我们发现上述所提的内容每一项都比以前更复杂实际上教和学受到的挑
战被大量因素影响而且难度越来越大。我们不是轻易决定要让学生上这门课因为可以看到高年级的学生已经养成了很不好的习惯他们对设计没有良好的认识只追求仅有的软件开发的感觉。错既不
在学生也不出自教师而是因为基于语句的设计自身的问题。就基本入门教材而言它含的内容太多了很难在很短的时间内教完。其结果是教得越少学得就越
有效。学生学得很仔细他们能用好指针能遍历数据结构但是他们从来没有以某种方式“获得”我们要他们“得到”的知识——抽象、设计、实现和估算的综合
能力。我们注意到我们从来没有将这些内容放在一起教学生也从来没有将它们放在一起学和用。大部分时间我们没有这么讲是因为课程中没有足够的时间来做这
件事。● 为了获得时间在真正的编程语言和真正的编程学习过程中我们选择跳过许多烦人的内容细节不讲。现代编程语言有几个烦人的方面。其中最烦人的是它们的语言和语义非常精密使得实际用它们进行编程完成某个练习时往往受挫特别是对初学者来说。实际上
为了将学生从成功编译和执行程序所需的要求中分离出来专心我们要他们掌握的原理的学习我们用伪代码语言——不需要任何实用处理器的编译或执行支持——
来完成这种分离。事实上学生不再花难以计数的时间来与编译器较劲从而节省了大量的时间和精力。另外由于仅将自己的精力集中在基本结构或多或少不理睬各种与实际语言的交互也使我们节省了大量的时间。例如不管复杂的I/O命令只用简单的
输入和输出语句至少可以节省一周半的时间。只用单个循环而不是三或四重循环可以节省一周时间。只用单一分支语句可以节省半周时间。实际上当我们努力让
学生专心于算法的理解和学习时我们就把大量非基础语言细节的学习限制为最简单的语法学习省去了编译和执行不通过的烦恼这意味着我们可以集中精力学习
重要原理和它们的应用。我们知道学生会因一些难题而分心所以我们去掉了大部分难题而没有牺牲抽象的功能。● 给学生“更大的想像空间”。计算机教育几乎与每个人有关这一事实意味着我们不再在遇到高级决策课题时才开始重视主题的讲解这样做意味着非主修计算机科学课程的学生不用面对语言
减少了语法和编译的困惑这也意味着我们可以在低年级学生学习中实现计算机科学中关键原理的讲解。因为在入门阶段我们主要强调基本软件工程原理而不是关
心它们的实现学生不会养成后面必须消除的坏习惯因为我们早早地介绍的是绝对的原理和复杂理论的应用学生从没有机会“害怕”理论使他们将算法的完
成看成是自然的和一般的问题。强调使用强大的软件应用程序进行实践与面向算法的学与做的训练的组合意味着学生通过抽象的算法原理和广泛应用于这些复杂应用所需的模块设计学会了使用这
些原理。因为学生在入门课程中彻底从概念上掌握了复杂的算法结构当他们进入后续的“编程入门”课程时知道了他们正努力做的事情是什么以及为什么这样
做。因此他们将以更加稳健的步伐在编程课上取得进步比以前在编程方面可能取得更大、更多的进步。● 在面向结构与面向对象编程之间架起了桥梁。作为许多编程解决方案中的一种可选方法的面向对象编程OOP范式是为了替代费时费力的结构化程序设计范式而出现的。OOP范式有更多的语言特性它暗
示着在算法设计上存在根本的不同。同时世界上大多数东西是并将继续是嵌入在结构化范式中因此我们面对的尴尬是继续使用众所周知的、有一定效果的和
有用的结构化范式还是转而使用初现的OOP范式不再顾及大多数学生和这些未来的员工在实际使用它们时它们存在的缺点。当然我们坚信两者都不可取。一方面我们不能不理睬向oop的发展或通过Java向硬件独立的OOP的发展。我们坚信Java语言与www相互协作使
用不久的将来将戏剧性地改变很多东西。同时我们对面向结构方法正在走下坡路这一论点表示怀疑特别是因为它可以当做OOP语言的基础来学习也因为结
构化方法确实在许多学生和雇员中拥有自己的地位。现在我们选择让学生既学习面向对象范式又学习OOP范式因此关于过程和数据抽象、算法方法的章节打下了面向结构范式的基础随后通过仅需的结构知
识的学习实现OOP方法基础入门从而使学生具备使用PascalAdaC和FORTRAN的能力。他们也肯定有“操作能力”能快速地在OOP的
Java和C世界中游刃有余。对那些认为我们应该完全向oop方向转换的人们我们说“是的但不完全是”。我们期望本书的未来版本会更多地在oop
方向上进行问题讨论但我们坚信忽视结构化范式的时代还不会到来这是软件世界中的转变时代这一版图书也在这方面有意做了努力。参考资料本书的参考资料如下1.
出版公司的网站www.awl.com/cseng/titles/0-201-31451-7/在那里可以找到早期关于“方法解释”方面的应用程序
的实验材料找到与本书相关的参考资料。2. 教师手册。含有我们从实践中总结出来的特殊教学方法以及例题的答案和建议的估算策略。3.
作者的研究。包括各种教与学效果的跟踪结果和优化策略更有在整个课程学习过程中通过email与我们合作的合作伙伴的工作成果。致谢仅仅五年中在 Georgia
Tech大学我们尝试了一种新方法来完成计算机教育的入门课程并使它成为了大学的核心课程。从五年前的角度来看任何一种改变看上去都不讨人喜欢如果
不是不可能。我的朋友和同学Peter FreemanRichard LeBlanc和Kurt
Eiselt大力支持和鼓励我走过了改变现存状况的烦人过程。实际上他们是使改变得以实现的人。另外Richard
LeBlanc也积极参与了课程和内容的修正。这个项目的核心思想是在众多人的帮助下完成的许多本科学生充当了教学助手这些助手在课程中为了实现每学期几百名学生从思想到工作过程的平稳过渡起了关
键作用。他们大多工作很长时间、获得很少报酬目的是使所在的学校更加完美。这些助手多得令人难以记住他们的名字但要特别提到的有按字母顺
序John BrewsterMark CanupCharlie CarsonBecky CarvinDameon
KindallBrian McNameraJon PrestonRoy RodensteinEnda Sullivan和Brian
Toothman他们都对课程或书本的多方面做出了贡献解决了其中的不少问题并初步试用了本书的内容。另外Jason BennettStu
BernsteinMike BrogdonTheresa BrownePaul GriswoldJim HudsonSteven
KnickerbockerDanny LentzGeoff MenegayKristen SchafferEmily
Stretch和Adrian
Yang也做出了重要的贡献使得我认识到入门课程对毕业学生与教员的有价值的改革。就本人而言我和学生们热情和高兴地共同工作着我以极大的热情向他
们推荐本书。我的工作是以广泛流行的David Harel的工作为基础的。我们认为他的书“Algorithmics: The
Spirit of
Computing”清晰地介绍了计算机科学的基本思想原书的目的是给“有基础的人们和计算机专家”看的我们努力采用他的训练方式对现代大学生进行培
训不管我们是成功还是失败正是Harel的工作激发了我们进一步努力我们从他那里学到了他推荐给我们的一些我们不知道的方法从而为我们打开了一个
激动人心的新世界。将一门课程和它相应的实验写成一本书是一件复杂和耗费经历的工作。当我在Georgia
Tech验证本书的初稿时它获得了较高的评价。在准备本书的过程中我从下列列出的人员那里得到大量无价的帮助他们对原稿进行了评价和批评指正耶鲁
大学的Roger M. SmithPotsdam SUNY的Charles MarshallSouthern Maine大学的StephenFennerAustin Texas大学的R. Philip BordingStony Brook SUNY的Peter B.
HendersonIdaho大学的John DickinsonCentral Florida大学的Niel da Vitoria
LoboStonehill大学的Ralph BravacoNorth Carolina AT州立大学的Ray
Hawkins。由于他们的努力本书的内容发生了巨大的变化。我从他们几个坦率的有兴趣的建议和与我合作的工作中受益匪浅。Addison Wesley
Longman的许多人也在本书的写作过程中给我提供了有益的帮助帮我完成了工作其中Dorothy MooreSusan
HartmanAmy WillcuttJulie Dunn和Tom ZiolKowski最值得一提。另外编辑Stephanie
Magean和Bobbie Lewis也帮我克服了不少文字上的问题。最后在我与AWL联系之前我幸运地从Debbie
Berridge处取得有价值的支持和意见。Russell ShackelfordAtlanta, Georgia
读者书评
