计算机常用算法与程序设计案例教程_杨克昌编著_9787302382942

计算机常用算法与程序设计案例教程

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    本书遵循“精选案例，面向设计，深入浅出，注重能力培养”的要求，以案例形式实现算法与程序设计教学。本书精选了枚举、递推、递归、回溯、动态规划、贪心算法与模拟等常用算法，精选各算法求解的典型案例。每一个案例求解，从案例提出到算法设计，从程序实现到算法复杂度分析，环环相扣，融为一体，力求算法理论与实际应用相结合，算法与程序相统一，突出算法在解决实际问题中的核心地位与引导作用。书中所有案例求解给出详细的算法描述与完整的C程序，程序均在Visual C++ 6.0下编译通过，所有源代码均可从清华大学出版社网站下载。 本书可作为高等院校计算机及相关专业“算法设计与分析”、“程序设计基础与应用”等课程的教材，也可供软件设计人员与计算机爱好者学习参考。

　　计算机算法与程序设计是计算机科学与技术的核心，是大学计算机相关专业的一门重要专业基础课。通过我们对现有计算机本科专业“算法设计与分析”课程教学的调研分析，发现很多同学对学过的算法思路不明了，描述不清楚，设计不到位，无法应用算法设计程序解决一些常见的实际问题。缺少适合计算机本科层次的“算法与程序设计”教材是造成这一局面的重要原因之一。
一般现有“算法设计与分析”教材在算法选取上贪多求全、贪广求深，混杂一些难度大、理论深、应用少的带有学术研究性质、适宜研究生阶段的算法内容。同时这些教材普遍存在以下问题：算法与数据结构结合多，而与程序设计结合少；罗列算法多，应用算法设计解决实际问题少；算法与程序设计脱节，算法理论与实际应用脱节，不利于算法设计的应用推广，也不利于学生应用算法与程序设计解决实际问题能力的提高。
为此，笔者在编著《计算机程序设计经典题解》（清华大学出版社,2007）与《计算机常用算法与程序设计教程》（“十一五”国家级规划教材,人民邮电出版社,2008）的基础上进行优化整合，推出适合本科“算法与程序设计”教学实际的案例教程。
本教程遵循“精选案例，面向设计，深入浅出，注重能力培养”的宗旨编写，在常用算法应用案例的选取与深度的把握上，在算法理论与案例求解的结合上进行精心设计，力图满足高校计算机本科教学目标与知识结构的要求。本书体现出以下五个特色。
（1）以案例形式实现算法与程序设计教学。
学习算法与程序设计是为了培养提高学生应用算法与程序设计解决实际问题的能力，算法与程序设计课程教学无疑是最适宜以案例形式来实现的。通过典型案例来引导算法设计的逐步深入，实现以典型案例支撑算法，以算法设计指导案例求解的良性循环。
采用案例形式实现算法与程序设计教学在全国是首创，从案例提出到算法设计与程序实现，从案例结果讨论到算法改进与复杂度分析，环环相扣，融为一体，使学生看得见，摸得着，学得会，用得上，容易收到立竿见影、举一反三的效果。
（2）注重常用算法的选取与组织。
在常用算法的选取上避免贪多求全、贪广求深，去除一些难度大、理论深、应用少的带有学术研究性质的算法内容，结合本科教学实际与应用需求，选取枚举、递推、递归、回溯、动态规划、贪心算法与模拟等常用算法。其中模拟算法中的“竖式运算模拟”是我们总结推广用于数论高精计算的创新成果。
对精选的各种常用算法，在介绍算法的基本理论与设计思路后，从实际案例的解决入手，讲述算法中要求本科学生掌握的基本思路、设计内容与实施步骤，避免出现本科阶段与研究生阶段的教学内容混杂不清，避免出现蜻蜓点水、面面俱到、空洞不实的局面。
（3）注重典型案例的精选与提炼。
针对选取的每一种常用算法，精选典型的实际案例，包括典型的数值求解、常见的数据处理、有趣的智力测试以及巧妙的模拟探索，既有引导入门的基础案例，也有难度较大的综合案例，既有构思巧妙的新创趣题，也有历史悠久的经典名题，难度适宜，深入浅出。
培养学生的学习兴趣，激发学生的学习热情，提高学生的设计技能，不是一两句空洞说教所能奏效的，必须通过一系列有趣的实际案例来引导。本教程针对所精选的常用算法，设计了初等难度基础型、中等难度应用型、较高难度综合型三种梯度的案例。这些案例的精选与提炼，有利于提高学生学习算法与程序设计的兴趣，有利于学生在计算机实际应用上开阔视野，使之在算法思路的开拓与设计技能的运用上有一个深层次的锻炼与提高。其中难度较大的综合案例可作为相应课程的课程设计选用。
（4）注重算法设计与程序实现的紧密结合。
算法与程序实际上是一个统一体，不应该也不可能将它们对立与分割。本教程在材料的组织上克服了罗列算法多，应用算法设计解决实际问题少，算法与程序设计脱节，算法理论与实际应用脱节的问题。在讲述每一种常用算法的基本思路与设计步骤的基础上，落实到每一个案例求解，从案例提出到算法设计、从程序实现到算法复杂度分析，环环相扣，融为一体，力求算法理论与实际应用相结合，算法与程序相统一，突出算法在解决实际问题中的核心地位与引导作用，切实提高学生对所学算法的理解和掌握。
本教程采用功能丰富、应用面广、高校学生使用率最高的 C语言来描述算法、编写程序。为使读者使用方便，程序均在Visual C++ 6.0下编译通过。
（5）注重算法改进与程序优化。
本教程对一些典型案例应用多种不同的算法设计，编写不同表现形式与不同设计风格的程序，体现了算法与程序设计的灵活性和多样性。
算法与程序设计都不是一成不变的，可以实施多方位多层次的变通，变通出成果，变通长能力。算法改进与程序优化的过程，既是提高案例求解效率的过程，也是算法设计能力培养与提高的过程，更是优化意识与创新能力增强的过程。
为方便读者学习，附录中提供了部分习题求解提示，简介在Visual C++ 6.0环境下运行C程序的方法，并列出C语言常用函数。同时，本教程中的所有源程序与各章习题的完整代码均可在清华大学出版社网站（http://www.tup.com.cn）下载。
本教程适合各高校计算机相关本科专业“算法设计与分析”、“程序设计基础与应用”课程教学，并可供各级程序设计竞赛与ACM复习参考，也可供IOI、NOI培训选用。
在本书的编著修订过程中，湖南理工学院王岳斌教授、周持中教授、严权锋副教授与谭用秋博士等给予作者多方面的支持与帮助，刘志辉硕士阅读了全部书稿并运行了所有程序，作者在此一并深表感谢。
尽管每一案例求解都经反复核实检查，每一求解程序都经多次运行调试，但因涉及内容较广，书中难免存在差错，恳请读者批评指正。

杨克昌2014年6月于岳阳南湖

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