算法零基础一本通(Python版)

算法零基础一本通(Python版)
作 者: 洪锦魁
出版社: 清华大学出版社
丛编项:
版权说明: 本书为公共版权或经版权方授权,请支持正版图书
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作者简介

  洪锦魁,中国台湾计算机专家,IT图书知名作者。其著作特色:所有程序语法会依特性分类,同时以实用的程序实例进行解说,让读者可以事半功倍地轻松掌握相关知识。近年出版作品:Python数据科学零基础一本通Python入门很简单Python王者归来Python GUI设计:tkinter菜鸟编程

内容简介

《算法零基础一本通(Python版)》使用 Python 指导读者从零开始学习算法 :由基础数据结构开始,逐步解说信息安全算法,*后也讲解了人工智能入门领域的 KNN 和 K-means 算法。《算法零基础一本通(Python版)》包含约 120 个程序实例,使用约 600 张完整图例,深入讲解了 7 种数据结构和数十种算法,此外也针对国内外著名公司招聘程序员的算法考题做了讲解。《算法零基础一本通(Python版)》实用性强、案例丰富,适合有一定 Python 基础的读者使用,也可作为大中专院校及培训机构的参考教材。

图书目录

目 录

第 1 章 算法基本概念

1-1 计算机的算法................................2

1-2 不好的算法与好的算法...................3

1-2-1 不好的算法 ....................................... 3

1-2-2 好的算法 ........................................... 7

1-3 程序执行的时间测量方法 :时间

   复杂度.........................................8

1-3-1 基本概念 ........................................ 8

1-3-2 时间测量复杂度 ............................... 9

1-4 内存的使用 :空间复杂度..............12

1-4-1 基本概念 ......................................... 12

1-4-2 常见的空间复杂度计算 ................. 14

1-5 数据结构....................................16

1-6 习题..........................................16

第 2 章 数组

2-1 基本概念....................................20

2-2 使用索引存取数组内容.................20

2-3 新数据插入数组...........................20

2-3-1 假设当下有足够的连续内存

    空间 ................................................ 21

2-3-2 假设当下没有足够的连续内存

    空间 ................................................ 22

2-4 删除数组元素..............................22

2-5 思考数组的优缺点........................23

2-6 与数组有关的 Python 程序...........24

2-6-1 建立数组 ......................................... 25

2-6-2 存取数组内容 ................................. 25

2-6-3 将数据插入数组 ............................. 26

2-6-4 删除数组元素 ................................. 27

2-6-5 搜寻数组元素 ................................. 28

2-6-6 更新数组内容 ................................. 28

2-6-7 Numpy ............................................. 28

2-7 习题..........................................29

第 3 章 链表

3-1 链表数据形式与内存概念..............32

3-2 链表的数据读取...........................32

3-3 新数据插入链表...........................33

3-4 删除链表的节点元素....................34

3-5 循环链表 (circle linked list)..........34

3-6 双向链表....................................34

3-7 数组与链表基本操作的时间复杂度

   比较..........................................34

3-8 与链表有关的 Python 程序...........35

3-8-1 建立链表 ......................................... 35

3-8-2 建立链表类别和遍历此链表 .......... 36

3-8-3 在链表个节点前插入一个

    新的节点......................................... 37

3-8-4 在链表末端插入新的节点 .............. 39

3-8-5 在链表中间插入新的节点 .............. 40

3-8-6 在链表中删除指定内容的节点 ...... 42

3-8-7 建立循环链表 ................................. 43

3-8-8 双向链表 ......................................... 44

3-9 习题..........................................47

第 4 章 队列

4-1 数据插入 enqueue......................50

4-2 数据读取 dequeue......................51

4-3 使用列表模仿队列的操作..............51

4-4 与队列有关的 Python 模块...........53

4-5 习题..........................................54

第 5 章 栈

5-1 数据推入 push............................56

5-2 数据取出 pop..............................57

5-3 Python 中栈的应用......................58

5-3-1 使用列表 (list) 模拟栈操作 ............ 58

5-3-2 自行建立 stack 类别执行相关

    操作 ................................................ 59

5-4 函数调用与栈运作?.......................61

5-5 递归调用与栈运作?.......................62

5-6 习题?.........................................66

第 6 章?二叉树

6-1 建立二叉树?................................68

6-2 删除二叉树的节点?.......................70

6-3 搜寻二叉树的数据?.......................72

6-4 更进一步认识二叉树?...................74

6-5 内存存储二叉树的方法?................75

6-6 Python 中二叉树的运用?..............77

6-6-1 使用数组建立二叉树 .....................77

6-6-2 链表方式建立二叉树的根节点 ......79

6-6-3 使用链表建立二叉树 .....................80

6-6-4 遍历二叉树使用中序 (inorder)

   打印 ................................................80

6-6-5 遍历二叉树使用前序 (preorder)

   打印 ................................................85

6-6-6 遍历二叉树使用后序 (postorder)

   打印 ................................................89

6-6-7 二叉树节点的搜寻 .........................94

6-6-8 二叉树节点的删除 .........................96

6-6-9 二叉树的应用与工作效率 ..............98

6-7 习题?.........................................98

第 7 章?堆积树

7-1 建立堆积树?..............................102

7-2 插入数据到堆积树?.....................103

7-3 取出小堆积树的值?.................105

7-4 小堆积树与数组?.....................106

7-5 Python 内建堆积树模块 heapq?..107

7-5-1 建立二叉堆积树 heapify( ) ...........107

7-5-2 推入元素到堆积 heappush( ) ........ 108

7-5-3 从堆积取出和删除元素

   heappop( ) ..................................... 109

7-5-4 推入和取出 heappushpop( ) .......... 110

7-5-5 传回或是小的 n 个元素 .... 110

7-5-6 取出堆积的小值和插入新元素 .111

7-5-7 堆积的元素是元组 (tuple) .............111

7-5-8 二叉堆积树排序的应用 ............... 112

7-6 Python 硬功夫 :自己建立

  ???堆积树?....................................113

7-6-1 自己建立堆积树 ........................... 113

7-6-2 自己建立方法取出堆积树的

   小值 .......................................... 114

7-6-3 插入节点 ....................................... 115

7-7 习题?.......................................115

第 8 章?哈希表

8-1 基本概念?.................................118

8-2 哈希表转成数组?........................119

8-2-1 哈希表写入 ................................... 119

8-2-2 哈希碰撞与链结法 ....................... 121

8-2-3 哈希碰撞与开放寻址法 ............... 122

8-3 搜寻哈希表?..............................122

8-4 哈希表的规模与扩充?.................124

8-5 好的哈希表与不好的哈希表?........125

8-6 哈希表效能分析?........................126

8-7 Python 程序应用?......................126

8-7-1 Python 建立哈希表 ....................... 127

8-7-2 建立电话号码簿 ........................... 127

8-7-3 避免数据重复 ............................... 128

8-8 认识哈希表模块 hashlib?............129

8-8-1 使用 md5( ) 方法计算中文 / 英文

   数据的哈希值 ............................... 130

8-8-2 计算文件的哈希值 ....................... 131

8-8-3 使用 sha1( ) 方法计算哈希值 ....... 132

8-8-4 认识此平台可以使用的哈希

   算法 .............................................. 132

8-8-5 认识跨平台可以使用的哈希

   算法 .............................................. 133

8-9 习题?.......................................133

第 9 章?排序

9-1 排序的概念与应用?.....................136

9-2 泡沫排序法 (bubble?sort)?..........137

9-2-1 图解泡沫排序算法 .................... 137

9-2-2 Python 程序实例 ........................... 140

9-3 鸡尾酒排序 (cocktail?sort)?.........142

9-3-1 图解鸡尾酒排序算法 ................... 142

9-3-2 Python 程序实例 ........................... 144

9-4 选择排序 (selection?sort)?..........145

9-4-1 图解选择排序算法 ....................... 145

9-4-2 Python 程序实例 ........................... 147

9-4-3 选择排序的应用 ........................... 148

9-5 插入排序 (insertion?sort)?..........149

9-5-1 图解插入排序算法 ....................... 149

9-5-2 插入排序与玩扑克牌 ................... 151

9-5-3 Python 程序实例 ........................... 151

9-6 堆积树排序 (heap?sort).............152

9-6-1 图解堆积树排序算法 ................... 152

9-6-2 Python 程序实例 ........................... 154

9-7 快速排序 (quick?sort)?...............157

9-7-1 图解快速排序算法 ....................... 157

9-7-2 Python 程序实例 ........................... 159

9-8 合并排序 (merge?sort)?.............159

9-8-1 图解合并排序算法 ....................... 159

9-8-2 Python 程序实例 ........................... 163

9-9 习题?.......................................164

第 10 章?数据搜寻

10-1 顺序搜寻法

   (sequential?search)?..............168

10-1-1 图解顺序搜寻算法 ..................... 168

10-1-2 Python 程序实例 ......................... 168

10-2 二分搜寻法 (binary?search)?....169

10-2-1 图解二分搜寻法 ......................... 169

10-2-2 Python 程序实例 ......................... 170

10-3 搜寻值算法?......................171

10-4 习题?.....................................171

第 11 章?栈、回溯算法与迷宫

11-1 走迷宫与回溯算法?...................174

11-2 迷宫设计栈扮演的角色?............177

11-3 Python 程序走迷宫?.................177

11-4 习题?.....................................180

第 12 章?从递归看经典算法

12-1 斐波那契 (Fibonacci) 数列?......184

12-2 河内塔算法?............................185

12-2-1 了解河内塔问题 ......................... 185

12-2-2 手动实践河内塔问题 ................. 187

12-2-3 Python 程序实践河内塔问题 ..... 191

12-3 八皇后算法?............................193

12-3-1 了解八皇后的题目 ..................... 193

12-3-2 回溯算法与八皇后 ..................... 194

12-3-3 递归的解法 ................................. 196

12-4 分形与 VLSI 设计算法?.............197

12-4-1 算法基本概念 ............................. 197

12-4-2 Python 程序实例 ......................... 199

12-5 习题......................................200

第 13 章?图形理论

13-1 图形的基本概念?......................206

13-1-1 基本概念 ..................................... 206

13-1-2 生活实例的概念扩展 ................. 206

13-1-3 加权图形 (weighted graph) ......... 207

13-1-4 有向图形 (directed graph) ........... 208

13-1-5 有向无环图 (directed acycle

   graph) .......................................... 209

13-1-6 拓扑排序 (topological sort) ......... 209

13-2 广度优先搜寻算法概念解说?......209

13-2-1 广度优先搜寻算法理论 ........... 209

13-2-2 生活实务解说 ............................. 212

13-2-3 短路径 ..................................... 215

13-3 Python 实践广度优先搜寻算法?...215

13-3-1 好用的 collections 模块的

   deque() ........................................ 215

13-3-2 广度优先搜寻算法实例.............. 217

13-3-3 广度优先算法拜访所有节点 ...... 219

13-3-4 走迷宫 ......................................... 222

13-4 深度优先搜寻算法概念解说?......224

13-4-1 深度优先搜寻算法理论 ........... 224

13-4-2 深度优先搜寻算法实例 ............ 229

13-5 习题?.....................................231

第 14 章?图形理论之短路径算法

14-1 戴克斯特拉 (Dijkstra’s) 算法?....234

14-1-1 短路径与快路径问题 .......... 234

14-1-2 戴克斯特拉算法 ......................... 234

14-1-3 Python 程序实例 ......................... 237

14-2 贝尔曼 - 福特 (Bellman-Ford)

????算法?.....................................238

14-3 A* 算法?.................................241

14-4 习题?.....................................244

第 15 章?贪婪算法

15-1 选课分析?...............................248

15-1-1 问题分析 .................................. 248

15-1-2 算法分析 ..................................... 249

15-1-3 Python 程序实例 ......................... 250

15-2 背包问题 :贪婪算法不是

   完美的结果?.........................251

15-2-1 问题分析 .................................. 251

15-2-2 算法分析 ..................................... 251

15-2-3 Python 实例 ................................ 251

15-3 电台选择?...............................253

15-3-1 问题分析 .................................. 253

15-3-2 算法分析 ..................................... 253

15-3-3 Python 实例 ................................ 258

15-4 业务员旅行?............................259

15-4-1 问题分析 ..................................... 259

15-4-2 算法分析 ..................................... 260

15-5 习题?.....................................266

第 16 章?动态规划算法

16-1 再谈背包问题 :动态规划算法?...270

16-1-1 简单同时正确的算法但是耗时 ... 270

16-1-2 动态规划算法 ............................. 272

16-1-3 动态算法延伸探讨 ..................... 275

16-1-4 存放顺序也不影响结果..............276

16-1-5 Python 程序实例 ......................... 276

16-2 旅游行程的安排?......................277

16-2-1 旅游行程概念 ........................... 277

16-2-2 Python 程序实例 ......................... 277

16-3 习题?.....................................278

第 17 章?数据加密到信息安全算法

17-1 数据安全与数据加密?................282

17-1-1 认识数据安全的专有名词 .......... 282

17-1-2 加密 ............................................. 283

17-2 摩斯密码 (Morse?code)?..........284

17-3 凯撒密码?...............................285

17-4 再谈文件加密技术?...................287

17-5 全天下只有你可以解的加密程序

????( 你也可能无法解 )?..................288

17-6 哈希函数与 SHA 家族?.............290

17-6-1 再谈哈希函数 ............................. 290

17-6-2 MD5(Message-Digest

Algorithm) ................................... 291

17-6-3 SHA 家族 ....................................292

17-7 密钥密码?...............................295

17-7-1 对称密钥密码 ............................. 295

17-7-2 公钥密码 ..................................... 297

17-8 讯息鉴别码 (message

?????authentication?code)?.............302

17-9 数字签名 (digital?signature)?....304

17-10 数字证书 (digital?certificate)?..306

17-11?习题?....................................309

第 18 章?人工智能破冰之旅 :KNN 和

K-means 算法

18-1 KNN 算法 : 电影分类?..............312

18-1-1 规划特征值 ................................. 312

18-1-2 将 KNN 算法应用在电影分类 ... 312

18-1-3 项目程序实例 ............................. 313

18-1-4 电影分类结论 ............................. 314

18-2 KNN 算法 :选举造势与销售

?????烤香肠?..................................314

18-2-1 规划特征值表 ............................. 314

18-2-2 回归方法 ..................................... 314

18-2-3 项目程序实例 ............................. 315

18-3 K-means 算法?......................316

18-3-1 算法基础 ..................................... 316

18-3-2 程序实例 ..................................... 317

18-4 习题?.....................................322

第 19 章?常见职场面试算法

19-1 质数测试?...............................326

19-2 回文算法?...............................327

19-3 欧几里得算法?.........................328

19-3-1 土地区块划分 ............................. 328

19-3-2 公约数 (greatest common

divisor) ........................................ 328

19-3-3 辗转相除法 ................................. 329

19-3-4 递归式函数设计处理欧几里得

算法 ............................................ 330

19-4 小公倍数 (least?common

????multiple)?...............................330

19-5 鸡兔同笼问题?.........................330

19-6 挖金矿问题?............................332

19-7 习题?.....................................333