算法导论(原书第3版)
分类:计算机与软件工程 / 数据结构、算法与软件设计
书籍简介
Thomas H. Cormen、Charles E. Leiserson、Ronald L. Rivest 与 Clifford Stein 合著的《算法导论》,通常以作者姓氏首字母简称 CLRS。它将算法的描述、正确性证明和复杂度分析结合起来,适合希望系统学习算法设计的读者。
这不是必须一次顺读完的书。可以先学习基础分析、排序、基本数据结构、动态规划和图算法,再按问题需要进入高级结构、数论或复杂性理论。每次阅读都应尝试回答:算法为什么正确,成本依赖哪些假设。
版本说明
本页对应 2009 年出版的英文第三版,整理其 35 章主体与数学附录;不混入第四版新增或调整后的章节。中文章名为便于阅读的转述,页码与译名以具体中文印次为准。作者主页用于核对版本,章节排列另与第三版公开学习索引交叉核对。
作者与背景
本书由四位作者合著,通常简称 CLRS。MIT Press 的作者介绍列出他们的学术背景:
| 作者 | 背景与本书的可信依据 |
|---|---|
| Thomas H. Cormen | 达特茅斯学院计算机科学荣休教授,1992 年获 MIT 博士学位;参与算法教学,并维护教材版本说明与勘误。 |
| Charles E. Leiserson | MIT 电气工程与计算机科学教授,将算法教学与研究经验带入教材。 |
| Ronald L. Rivest | MIT Institute Professor,参与本书算法体系的共同编写。 |
| Clifford Stein | 哥伦比亚大学工业工程与运筹学、计算机科学教授,专业背景连接离散算法与优化问题。 |
长期教学研究、可检查的证明和公开勘误是本书可信度的重要依据。阅读时仍应按第三版印次核对错误,并亲自检查推导中的假设。
目标读者
适合具备基础编程、离散数学和概率知识,希望系统学习算法设计的本科生、自学者及开发者。求职备考可选读基础、动态规划与图算法;数学基础薄弱者可以先补附录,不宜把全书一次通读作为入门门槛。
章节介绍
| 章节 | 核心内容 |
|---|---|
| 第1章 算法在计算中的作用 | 说明算法作为技术的意义,以及正确性、效率与资源约束的关系。 |
| 第2章 算法基础 | 通过插入排序和归并排序学习描述、分析与设计算法。 |
| 第3章 函数的增长 | 建立渐近记号与增长率比较,区分上界、下界和紧确界。 |
| 第4章 分治策略 | 用递归分解问题,并通过代入、递归树和主方法分析递推式。 |
| 第5章 概率分析和随机算法 | 使用随机变量与期望分析行为,区分随机输入假设和算法主动随机化。 |
| 第6章 堆排序 | 介绍二叉堆、维护堆性质和优先队列。 |
| 第7章 快速排序 | 分析划分、随机化与递归代价,理解平均表现和最坏情况的差别。 |
| 第8章 线性时间排序 | 比较计数、基数和桶排序,解释它们依赖的输入假设。 |
| 第9章 中位数和顺序统计量 | 学习选择第 k 小元素,比较期望线性与最坏线性时间方案。 |
| 第10章 基本数据结构 | 介绍栈、队列、链表和树的表示,连接抽象操作与具体实现。 |
| 第11章 散列表 | 讨论散列函数、冲突处理、开放寻址与完全散列。 |
| 第12章 二叉搜索树 | 分析查找、插入和删除,以及树形状对效率的影响。 |
| 第13章 红黑树 | 通过颜色约束和旋转保持平衡,理解局部调整维护全局性质。 |
| 第14章 数据结构的扩张 | 在已有结构上维护额外信息,以支持顺序统计和区间查询。 |
| 第15章 动态规划 | 使用最优子结构与重复子问题,组织状态、转移和答案恢复。 |
| 第16章 贪心算法 | 分析局部选择成立的条件,并通过活动选择和编码等问题建立证明。 |
| 第17章 摊还分析 | 用聚合、记账和势能方法分析一串操作的总成本。 |
| 第18章 B 树 | 面向外部存储组织多路搜索树,关注节点访问与磁盘代价。 |
| 第19章 斐波那契堆 | 介绍可合并堆及其摊还效率,理解延迟维护的设计思想。 |
| 第20章 van Emde Boas 树 | 利用整数值域递归分解,讨论特殊键空间下的查找结构。 |
| 第21章 不相交集合的数据结构 | 介绍并查集、按秩合并与路径压缩。 |
| 第22章 基本的图算法 | 讲解图表示、广度与深度优先搜索、拓扑排序和强连通分量。 |
| 第23章 最小生成树 | 用安全边与切割性质解释 Kruskal 和 Prim 算法。 |
| 第24章 单源最短路径 | 比较 Bellman–Ford、Dijkstra 和有向无环图算法,注意边权前提。 |
| 第25章 所有结点对的最短路径 | 介绍矩阵思路、Floyd–Warshall 和 Johnson 算法。 |
| 第26章 最大流 | 使用残量网络与增广路径,并讨论推送重贴标签和二分图匹配。 |
| 第27章 多线程算法 | 用工作量与关键路径分析并行计算,认识并行度的理论限制。 |
| 第28章 矩阵运算 | 讨论线性方程组、求逆与最小二乘等计算问题。 |
| 第29章 线性规划 | 将约束优化写成标准形式,介绍单纯形、对偶与可行解。 |
| 第30章 多项式与快速傅里叶变换 | 比较多项式表示,利用 FFT 加速相关运算。 |
| 第31章 数论算法 | 包括最大公约数、模运算、素性测试及 RSA 所需的算法背景。 |
| 第32章 字符串匹配 | 比较朴素匹配、Rabin–Karp、有限自动机和 KMP。 |
| 第33章 计算几何学 | 讨论线段相交、凸包与最近点对,关注几何性质如何支持算法。 |
| 第34章 NP 完全性 | 理解多项式验证、归约与 NP 完全性证明,区分求解和验证。 |
| 第35章 近似算法 | 在难解问题中分析近似比,研究覆盖、旅行商等问题的可行策略。 |
数学附录分别补充求和、集合与关系、计数与概率、矩阵。这些内容适合在证明或分析遇到困难时回查,不必全部读完后才开始算法部分。
读后感
以下为本站阅读评析,用可实践的阅读目标表达收获,不代表书单提供者已经读完、任职或完成相应项目。版本未明时,评析只针对本页明确标注的主题或参考版本。
金句摘抄或阅读提炼
样例展示结果,不变量解释结果为何成立。
这是本站原创阅读提炼,不是原书引文;没有可核对页码的原文不作逐字摘抄。
个人收获
读一个算法时留下三件成果:输入前提、正确性论证、成本推导。例如比较 Dijkstra 与 Bellman–Ford 时,除了运行时间,还要明确边权条件;这比只按复杂度挑“更快算法”更可靠。
客观评价与阅读建议
体系广、证明完整,但篇幅和练习量对初学者构成负担,伪代码也不能直接替代可运行实现。建议选一条主线,先实现再对照证明,第三版没有覆盖的后续发展另查资料。
推荐语(本站原创,非原书引用): 推荐给愿意追问“为什么”的读者:即使只认真完成排序、动态规划与图算法三条线,也能建立长久的分析习惯。
来源与核对入口
- Thomas H. Cormen 作者主页:核对第三版出版年份、版次区别与勘误入口。
- MIT Press 第三版书目与作者介绍:核对四位作者的学术背景与英文版出版信息。
- CLRS 第三版公开学习索引:35 章结构的交叉核对来源;这是社区学习资料,并非出版社答案手册。
- 第三版勘误入口:阅读时可按印次检查已知错误。
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