目前最好的算法书

程序源代码

共 4294字,需浏览 9分钟

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2020-12-27 00:58

这是从图灵 2016 年发的一篇文章修改而来的标题,原先这篇文章的标题叫《如果你只能拥有一本算法书》。没错,这次,我们就不遮遮掩掩了,引用了一位大学教授的书评标题「 Best algorithms textbook by far」。从市场和读者的反馈看,这也不是虚假宣传。这篇文章的内核是一篇书评,我们依然保留,送给 2016 年还没来得及认识图灵的小伙伴,以及还在犹豫选择哪本算法参考书的小伙伴。

如果关注算法图书,你可能已经猜到我们这本书的主角了,是:《算法(第 4 版)》。

完全不夸张,《算法(第 4 版)》是目前市面上口碑、销量、学习友好度综合排名第一位的算法图书。

《算法(第4版)》豆瓣中文版评分 9.4,Amazon 英文版评分 4.6,图灵同时引入出版了中英文版,一直超级受欢迎。最近两年,其受欢迎程度快速稳步上涨。

当然,一本书无论别人怎么说它好,具体到你,总要去研究它是否真的适合自己的阅读习惯和阅读品味。那么,这本书好在哪里?你是否需要呢?

以下是 Amazon 高票支持的《算法(第4版)》书评,也是相对客观的书评。我们来看看这位大学教授是如何评价这本书的。

最后,我们也在「阅读原文」给出了图灵算法书单,欢迎小伙伴挑到适合自己的算法书,攻克算法难题。


目前最好的算法参考书  

★★★★★ 389人觉得有用
作者:Kevin P. Murphy  (不列颠哥伦比亚大学计算机系教授)
Robert Sedgewick 和 Kevin Wayne的《算法》(第4版,由 Addison-Wesley 于 2011 年 3 月出版)是我读过的最棒的计算机科学方面的书籍之一。它应该是所有程序员以及计算机科学专业的学生的必读书籍——它的目标是覆盖“每个程序员都应该了解的 50 个算法”。下面我就来说说为什么我觉得这本书是如此优秀。
1
Java源代码  

《算法》包含了具体的源代码(基于一个 Java 的子集),这和它的主要对手——由 Cormen、Leiserson、Rivest 和 Stein (CLRS)完成的《算法导论》(An introduction to algorithms)——非常不同。这一点非常重要,因为它意味着学生们可以使用这些代码去解决许多真实的问题。这些算法产生了从网络搜索到基因组学的许多有趣和令人激动的应用,这些应用也贯穿了全书(这本书的网站上提供了所有的源代码和数据)。
对真实代码的一种很自然的担心是它们可能会影响对概念的理解。但在这本书中,作者通过精心定义的抽象数据类型(队列、背包、哈希表、树、有向无环图等类)赏心悦目的创造了许多既有可读性又非常准确的实现。
使用真实代码的另一个好处是迫使你解决一些容易被忽略却十分重要的实现细节。例如,大家都知道并归排序需要辅助性内存空间。在 CLRS 的伪代码中,作者在他们的并归函数内部分配的临时存储空间。但在实践中,仅分配一次临时存储空间并将它作为一个指针传递给并归函数(或是将它作为并归排序类的一个私有成员)将会高效得多。这种重要的技巧你又可以从哪里学到呢?
2
代码配以详细的语言阐释 

除了代码的展示之外,本书也用清晰的语言解释了这些方法。本书非常与众不同的一点就是包含许多详细的例子来说明这些算法在处理真实数据时的行为和表现。(除非你真的实现了这些算法,否则是很难得到这些数据的!)
3
严格遵循软件工程实践 

这本书的另一个优点是它严格遵守了软件工程的最佳实践:先写 API,再写单元测试或是实现一个使用该数据结构或算法的应用(用例),最后才考虑应该如何实现这个 API。另外,本书在许多时候还讨论了同一 API 的多种实现,它们在简洁性、速度和内存使用上的折中都各有不同。
对于数据结构,使用“类”是很自然的,但对于算法作者也采用了这种描述方式,特别是图算法。这使得算法能够进行预处理并保存一些内部状态,然后再为使用者提供服务。这种方式比传统的无状态的函数式的算法更加通用。
4
经验性算法题练习 

这本书的每一节都有大量的练习,分为“简单”、“提高”和“实验”三种,它的网站提供了部分练习的解答。
除了理论之外,本书还含有许多经验性的算法题目,这也是特色。它展示了算法的不同实现对于不同规模问题的实际运行时间,并用这些数据作为传统理论分析的补充。
相比 CLRS,这本书的一个小优点是没有那么厚(约 1000 页,而 CLRS 有1300 页)。
5
组织良好,循序渐进 

显然,《算法》和 CLRS 的内容有许多重叠。从书的目录来看这一点并不明显,因此我写了一份更加详细的列表来列出这本书讨论的所有问题。
全书的组织非常好,前面介绍过的内容(和代码)会在后面得到多次应用(例如:堆 -> 优先队列 -> 最小生成树的 Prim 算法)。书中的话题也会越来越高级。因此读者最好一页一页的按顺序阅读本书。
下面是我制作的一份书中的话题总结,这些话题从目录上看起来并不明显。
 关键话题 


第1章 基础
1.1  础编程模型
-- Java入门
-- API与各种库
-- 二分查找(递归)
1.2  数据抽象
-- 面向对象基础
-- 避免“宽”接口
1.3  背包、队列和堆栈
-- 泛型(C++中被称为模板)
-- 迭代器
-- 表达式求值的Dijkstra的双堆栈算法
-- 动态数组
-- 链表与指针
1.4  算法分析
-- 经验性算法
-- 大O记法(“线性对数”的意思是O(NlogN))
-- 随机化的算法
-- 内存的使用
1.5  实例分析:union-find算法
-- 应用:动态连通性(p、q是否是在同一个集合中?)
-- 三种实现,最后得到一种经典的算法

第2章 排序算法
2.1  初级排序算法
-- 选择排序
-- 插入排序
-- 希尔排序
2.2  并归排序
-- 自顶向下的并归排序(递归)
-- 运行时间是NlogN的证明
-- 自底向上的并归排序
-- 证明排序所需的比较次数的下界是NlogN
2.3  快速排序
-- 实现
-- 分析
-- 使用三向切分加快对等键情况的排序
-- 证明排序成本的下界是N乘以键的分布的熵
2.4  优先队列
-- 堆
-- 优先队列
-- 使用优先队列解决得到一列数中最大的N个数的问题
-- 使用索引优先队列实现N个有序列表的多向合并
-- 堆排序
-- 各种排序算法的比较(速度、稳定性、原地性、额外空间的使用)
-- 顺序统计以及在O(N)时间内找到中位数

第3章 查找
3.1  符号表(也叫做关联性数组)
-- 符号表与有序符号表(键可以被比较,因此可以得到最大和最小键)
-- 在一份大文档中统计词频
-- 无序链表中的顺序查找
-- 有序数组中的二分查找
3.2  二分查找树
-- 二分查找树的性质(父节点比左子节点大,比右子节点小)
-- get和put方法的实现,以及对其所需时间为O(logN)的分析
-- 查找最小元素、删除最小元素、删除任意元素
-- 中序遍历
3.3  平衡查找树
-- 2-3树和红黑树
3.4  哈希表
-- 哈希函数(例如,取模以及Horner法则)
-- 拉链法
-- 线性探测法
3.5  应用
-- 去重
-- 字典查找
-- 逆向索引
-- 文件索引
-- 稀疏矩阵向量的乘法

第4章 图
4.1  无向图
-- 临接表的表示
-- 深度优先搜索
-- 广度优先搜索
-- 基于广度优先搜索的单点最短路径算法
-- 基于深度优先搜索的连通分量算法
-- 使用深度优先搜索判断G是否是无环的
-- 使用深度优先搜索判断G是否是二分的
-- Kevin Bacon游戏(六度理论)
4.3  加权无向图的最小生成树
-- Prim算法
-- Kruskal算法
4.4  加权图中的最短路径
-- Dijkstra算法
-- 加权有向无环图中的最短路径
-- 调度问题的关键路径算法
-- 加权有环有向图中的最短路径(Bellman-Ford算法与负权重边的检测)
-- 套汇

第5章 字符串
5.1  字符串排序
-- 键索引计数法(基数排序)
-- 低位优先的字符串排序
-- 高位优先的字符串排序
-- 适用于带有重复前缀字符串的三向字符串快速排序
5.2  字典查找树
-- R向字典查找树
-- longestPrefixOf方法(最长公共前缀)
-- 三向字典查找树(R向数组的二分查找树表示)
5.3  子字符串查找
-- 暴力方法
-- KMP算法
-- Boyer-Moore算法
-- Rabin-Karp指纹算法
5.4  正则表达式
-- 语法
-- 使用非确定性有限状态自动机判定字符串是否在特定的语言中
5.5  数据压缩
-- 基础知识
-- 游程编码
-- 哈夫曼压缩算法
-- LZW压缩算法(基于字典查找树)

第6章 背景
6.1  基于优先队列的事件驱动模拟
6.2  B树
6.3  后缀数组
-- 找出最长重复子字符串
-- 字符串的索引(上下文中的关键字)
6.4  Ford-Fulkerson最大流量算法
-- 寻找最短增广路径
-- 最大二分图匹配问题向最大流量问题的归约
-- 最大流量问题和最短路径问题向线性规划问题的归约
6.5 NP完全性
END


作者:Kevin Wayne,Robert Sedgewick

译者:谢路云

定价:99.00元 / 英文版129.00元


  • 中文版和英文版,豆瓣 9.4 分

  • 几十年多次修订,经久不衰的畅销书

  • 涵盖所有程序员必须掌握的 50 种算法

  • Sedgewick 之巨著,与高德纳 TAOCP 一脉相承


本书作为算法领域经典的参考书,全面介绍了关于算法和数据结构的必备知识,并特别针对排序、搜索、图处理和字符串处理进行了论述。第 4 版具体给出了每位程序员应知应会的 50 个算法,提供了实际代码,而且这些 Java 代码实现采用了模块化的编程风格,读者可以方便地加以改造。本书配套网站提供了书中内容的摘要及更多的代码实现、测试数据、练习、教学课件等资源。


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