前言 教学建议 第一部分计算模型 第1 章抽象的算法设计与分析........... 2 1.1 RAM 模型的引入................... 2 1.1.1 计算的基本概念................... 2 1.1.2计算模型的基本概念. . . . . . . .. .. . . . . 3 1.1.3RAM 模型........................ 3 1.1.4计算模型的选择:易用性与精确性........................... 5 1.2 抽象算法设计...................... 6 1.2.1 算法问题规约..................... 6 1.2.2 算法正确性证明:数学归纳法....... 7 1.3 抽象算法分析...................... 8 1.3.1 抽象算法的性能指标. . . . . . . .. .. . . . . 8 1.3.2 *坏情况时间复杂度分析.......... 9 1.3.3 平均情况时间复杂度分析......... 10 1.4 习题. .. . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. 11 第2 章从算法的视角重新审视数学的概念. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . 14 2.1 数学运算背后的算法操作......... 14 2.1.1 取整. x . 和. x . . . . . . . . . . .. .. .. .. . 14 2.1.2 对数log n . . . . .. .. .. . . . . . . . . . .. .. . 14 2.1.3 阶乘n!. . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. . 15 2.1.4 常用级数求和.f (i). . . . . . .. .. .. .. 16 2.1.5 期望E[X] ....................... 18 2.2 函数的渐近增长率................ 19 2.3 “分治递归”求解................. 21 2.3.1 替换法. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . 21 2.3.2 分治递归与递归树.. . . . . . . . . . .. .. .21 2.3.3 Master 定理. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. 22 2.4 习题. . . . . . . . .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. 23 第二部分从蛮力到分治 第3 章蛮力算法设计................... 31 3.1 蛮力选择与查找. . . . . . .. .. .. . . . . . . . 31 3.2 蛮力排序.. . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. 32 3.2.1选择排序. . . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. 32 3.2.2插入排序. . . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. 33 3.3 习题. . . . . . . . .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. 35 第4 章分治排序.. .. .. .. . . . . . .. .. .. .. . . . 37 4.1 快速排序. . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. 37 4.1.1插入排序的不足. .. .. . . . . . . . . . .. .. 37 4.1.2快速排序的改进. .. .. . . . . . . . . . .. .. 38 4.1.3*坏情况时间复杂度分析......... 39 4.1.4基于递归方程的平均情况时间复杂度分析. . . . . . .. .. .. . . . . . . . . . . 40 4.1.5基于指标随机变量的平均情况时间复杂度分析. . . . . . .. .. .. . . . . . . . . . . 41 4.2 合并排序.. . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. 43 4.3 基于比较的排序的下界. .. .. .. . . . . . 44 4.3.1决策树的引入. . . . . . .. .. .. . . . . . . . . 45 4.3.2比较排序的*坏情况时间复杂度的下界. . . . . .. .. .. .. . . . . . . . .. .. .. 45 4.3.3比较排序的平均情况时间复杂度的下界. . . . . .. .. .. .. . . . . . . . .. .. .. 46 4.4 习题. . . . . . . . .. .. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. 48 第5 章线性时间选择................... 50 5.1 期望线性时间选择................ 50 5.1.1选择算法设计. . . . . . .. .. .. . . . . . . . . 50 5.1.2选择算法分析. . . . . . .. .. .. . . . . . . . . 51 5.2 *坏情况线性时间选择. .. .. .. . . . . . 52 5.2.1选择算法设计. . . . . . .. .. .. . . . . . . . . 52 5.2.2选择算法分析. .. . . . . . . . . . .. .. . . . . 53 5.3 习题. .. . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. 54 第6 章对数时间查找................... 57 6.1 折半查找.. .. . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . 57 6.1.1经典折半查找. .. . . . . . . . .. .. .. . . . . 57 6.1.2查找峰值. . . . . . . .. .. .. . . . . . . . . . .. 58 6.1.3计算√N ........................ 59 6.2 平衡二叉搜索树. . . . . . . . .. .. .. . . . . . 59 6.2.1二叉搜索树及其平衡性........... 59 6.2.2红黑树的定义. .. . . . . . . . . . .. .. . . . . 60 6.2.3红黑树的平衡性. .. .. .. .. . . . . . . . . . 62 6.3 习题. .. . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. 62 第7 章分治算法设计要素. . . . . . . . . . .. .. .65 7.1 分治算法的关键特征. . . . . . . .. .. .. . 65 7.2 计算逆序对的个数................ 66 7.2.1依托于合并排序的逆序对计数.. .. . 66 7.2.2原地的逆序对计数.. .. . . . . . . . . . .. .67 7.3 整数乘法.. .. . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . 68 7.3.1简单分治. . . . . . . .. .. .. . . . . . . . . . .. 69 7.3.2更精细的分治. .. . . . . . .. .. .. .. . . . . 69 7.4 芯片检测.. .. . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . 70 7.5 习题. .. . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. 71 第三部分从图遍历到图优化 第8 章图的深度优先遍历. . . . . . . . . . .. .. .76 8.1 图和图遍历. . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . . 76 8.2 有向图上的深度优先遍历......... 77 8.2.1遍历框架. . . . . . . .. .. .. . . . . . . . . . .. 77 8.2.2深度优先遍历树. .. .. .. .. . . . . . . . . . 79 8.2.3活动区间. . . . . . . .. .. .. . . . . . . . . . .. 79 8.3 有向图上深度优先遍历的应用.. .. .82 8.3.1拓扑排序. . . . . . . .. .. .. . . . . . . . . . .. 82 8.3.2关键路径. . . . . . . .. .. .. . . . . . . . . . .. 85 8.3.3有向图中的强连通片............. 87 8.4 无向图上的深度优先遍历......... 91 8.4.1无向图的深度优先遍历树......... 91 8.4.2无向图的深度优先遍历框架....... 92 8.5 无向图上深度优先遍历的应用.. .. .93 8.5.1容错连通. . . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. 93 8.5.2寻找割点. . . .. .. .. .. . . . . . . . . . .. .. 94 8.5.3寻找桥. . . . . . . . . . .. .. .. .. . . . . . . . . 96 8.6 习题. . . . . . . . . . .. .. .. . . . . . . . .. .. .. .. 97 第9 章图的广度优先遍历............. 102 9.1 广度优先遍历. . . . . . . .. .. .. .. . . . . . 102 9.1.1广度优先遍历框架.............. 103 9.1.2有向图的广度优先遍历树. . . . . . . . 105 9.1.3无向图的广度优先遍历树. . . . . . . . 106 9.2 广度优先遍历的应用. . . . .. .. .. . . . 107 9.2.1判断二分图. .. . . . . . . . . . .. .. .. .. . 107 9.2.2寻找k 度子图.. .. .. . . . . . . . .. .. .. 108 9.3 习题. . . . . . . . ... |