书籍摘要

《The Algorithm Design Manual》第二版是由Steven S. Skiena所著的经典算法设计教材，由Springer-Verlag London Limited于2008年出版。本书旨在为计算机专业学生和从业者提供实用的算法设计指导，帮助读者掌握设计高效、正确且可实现的算法所需的技术和资源。

作者简介

Steven S. Skiena是纽约州立大学石溪分校计算机科学系教授，长期从事算法设计与分析的教学和研究工作。他的研究兴趣包括算法设计、计算生物学和数据科学。

内容概述

本书分为两大部分：第一部分是“实用算法设计”，涵盖了算法设计的基本技术和资源；第二部分是“算法设计手册”，提供了一个算法问题的目录，包括问题描述、已知解决方案和实现资源。

第一部分：实用算法设计

• 第1章：算法设计导论
  介绍了算法的基本概念，包括算法的定义、重要性以及如何将实际问题抽象为算法问题。通过具体例子（如机器人路径优化和电影调度问题）展示了算法设计的挑战和常见误区。

• 第2章：算法分析
  详细讨论了算法分析的方法，包括RAM模型、大O符号、增长率和对数的应用。通过实例分析了选择排序、插入排序和字符串匹配等算法的时间复杂度。

• 第3章：数据结构
  讨论了数据结构的选择对算法性能的影响，包括数组、链表、栈、队列、字典和优先队列等。通过比较不同数据结构的优缺点，强调了选择合适数据结构的重要性。

• 第4章：排序和搜索
  介绍了排序算法（如堆排序、归并排序、快速排序）及其应用，探讨了排序在解决其他问题中的重要性，例如查找、最近点对、元素唯一性等。

• 第5章：图遍历
  讨论了图的基本概念、数据结构和遍历算法（如广度优先搜索和深度优先搜索）。通过实例展示了图在建模复杂关系中的应用。

• 第6章：加权图算法
  涉及最小生成树、最短路径和网络流等图算法。通过实际问题（如网络设计和路径规划）展示了这些算法的应用。

• 第7章：组合搜索和启发式方法
  探讨了回溯法、搜索剪枝和启发式搜索方法（如模拟退火）。通过数独等例子展示了这些方法在解决复杂问题中的应用。

• 第8章：动态规划
  介绍了动态规划的基本原理和应用，包括缓存计算、近似字符串匹配和最长递增子序列等。通过实例展示了动态规划在解决优化问题中的优势。

• 第9章：难解问题和近似算法
  讨论了NP完全问题、问题归约和近似算法。通过实际问题（如旅行商问题）探讨了在难解问题上的应对策略。

• 第10章：如何设计算法
  总结了算法设计的步骤和方法，强调了建模、分析和优化的重要性。

第二部分：算法设计手册

• 算法问题目录
  提供了75个最常见算法问题的详细描述和解决方案，包括问题的输入输出规格、已知算法和实现资源。

• 算法资源
  提供了算法实现的资源链接、数据源和在线文献资源，方便读者查找和使用。

适用人群

本书适合计算机科学专业的本科生和研究生，以及从事软件开发、数据分析和算法研究的专业人士。对于希望提升算法设计能力的读者来说，这是一本极具价值的教材和参考书。

特色

• 实用性强：书中不仅介绍了算法理论，还提供了大量实际应用案例和代码实现。
• 案例丰富：通过“战争故事”（War Stories）展示了算法在真实世界中的应用，增强了读者的实践能力。
• 资源丰富：提供了丰富的算法实现资源和在线文献链接，方便读者进一步学习和研究。
• 层次清晰：内容由浅入深，适合不同层次的读者逐步学习。

《The Algorithm Design Manual》第二版是一本全面、实用且深入浅出的算法设计教材，无论是作为课程教材还是自学参考书，都能为读者提供宝贵的指导和帮助。