算法不是少数程序员、数学家的神秘咒语,而是每个现代人都应该了解的思维方式。在如今这个信息爆炸的时代,算法思维能帮助人们更清晰地分析问题、更高效地解决问题,还可以培养人们结构化分析、逻辑性推理的思考习惯这正是信息时代每个人都需要的核心能力。
智能时代前夜,算力、算法和应用构筑的大模型生态已见雏形,本书从生活、从现实中的问题出发,带你绕开0与1组构的代码世界,破解大数据迷思,了解算法的逻辑和本质,领会思维与逻辑碰撞的美妙,欣赏人类智慧与自然法则共振的壮丽图景,助你成为数字时代的清醒思考者。
剥离技术的繁杂表象 回归算法的本真内核
计算机科学家,中国科学院院士钱德沛倾情作序
程序员了解算法,了解各种语言和代码,偶尔会忘记算法到底在解决什么问题;
大众了解的算法,往往只有其名,是不知其所以然的,更不要说如何利用算法解决复杂问题。
算法不是冰冷的技术,而是人类面对复杂世界复杂问题时,最优雅的思考方式。
人工智能日益成为辅助人们日常生活的重要工具,是否了解其背后执掌一切的算法,以及算法的思维方式与底层逻辑,成为能否更好融入AI时代的信息差。
熊辉,香港科技大学(广州)讲席教授,人工智能学域教授。曾任美国罗格斯大学杰出教授,并兼任中国科学技术大学讲席教授。
廖方宇,中国科学院计算机网络信息中心首席科学家,研究员,中国科学院特聘核心岗位研究员,中国计算机学会高级会员(终身会员),中国科学院大学经管学院兼职博导。
序 钱德沛
第一篇 算法的本质及要素
第一章 绪论
算法的本质:解决问题的精确配方 3
算法的特点 5
算法的分类 6
算法的表现形式 7
为什么需要多种算法:没有万能钥匙的世界 8
第二章 数据、结构与算法:数字世界的食材·厨具·菜谱
数据:数字时代的新石油 11
现代数据的主要来源:触手可及的数据矿藏 12
数据结构:数据如何从一团乱麻变成生活助手? 14
第三章 当烹饪遇上代码:揭秘编程语言与算法的共生之谜
编程语言:从机器密码到人类思维翻译器 19
语言与算法的共生:现实世界的数字双胞胎 20
第二篇 通用普适算法
第一章 排序算法:秩序之美的基石
为什么我们需要井然有序? 25
冒泡排序:像气泡一样上浮的简单魔法 26
选择排序:精准定位,逐个击破 31
插入排序:像理牌一样自然排序 36
第二章 分治算法:化繁为简的计算机兵法
股票投资问题:用分而治之破解K线迷局 43
归并排序:分合大法 46
快速排序:像理牌高手一样分组 48
折半侦探:二分查找的奇妙破案之旅 49
第三章 贪心算法和动态规划
决策与优化:生活中的选择题和找最好 51
贪心算法的智慧:完美时间管理术 53
贪心策略实战:三步实现最优安排 54
霍夫曼编码:给信息减肥的妙招 56
切木头:鲁班大师的化整为零赚钱术 59
背包问题:最大化价值的法宝 61
生活应用实例 65
第四章 图算法
深度优先搜索:迷宫里的钻山洞专家 67
广度优先搜索:地毯式搜索的排头兵 70
最短路径问题:网络世界的极速快递员 73
最小生成树:精打细算的修路专家 79
第三篇 人工智能专用算法
第一章 监督学习:当一名好老师,教机器看懂世界
标准答案的启示:名师指导,进步神速 89
线性回归:画一条预测未来的直线 94
决策树:机器的选择题艺术 99
集成学习:召唤专家天团,凝聚集体智慧 103
第二章 无监督学习:让数据自己讲故事
聆听数据的内在旋律:当老师不在时 109
物以类聚:为数据自动贴标签的聚类魔法 114
抓住主干:给数据瘦身的降维艺术 129
第三章 强化学习:在试错中学习
环境为师,奖惩为课:与世界对弈 140
价值学习:为每一步行动评个分 145
策略梯度:让策略自我进化,走向最优 151
演员-评论家:一个行动派与一个思想家的携手 158
第四章 人工神经网络:当硅基大脑学会触类旁通
感知机网络:模仿自然的数字神经元网络 165
卷积神经网络:视觉世界的解谜大师 169
循环神经网络:时序世界的记忆大师 173
生成对抗网络:虚拟世界的创造力引擎 177
第五章 计算机视觉算法:解码世界的机器之眼
目标检测:同时具备定位仪和识别卡的智能侦察兵 182
语义分割:给图像的每一个像素贴标签 190
扩散模型:噪声中的数据生成术 201
第六章 自然语言处理
分词:把一句话切蛋糕 208
技术方法:分词的三种刀法 210
情感分析:给计算机安装情绪探测器 214
大语言模型:压缩版人类知识图书馆 220
大语言模型的发展、应用与展望 224
结 语 228
名词解释 235
作者团队介绍 240