Алгоритмы. Справочник с примерами на C, C++, Java и Python

[html]Если вы считаете, что скорость решения той или иной задачи зависит, в первую очередь, от мощности компьютера, на котором она решается, то эта книга станет для вас откровением с самой первой страницы. Вы узнаете, что наибольший вклад в производительность программы вносят правильно выбранный алгоритм и его реализация в виде компьютерной программы. Выбор подходящего алгоритма среди массы других, способных решить вашу задачу, - дело не из самых простых, и этому вы тоже научитесь в данной книге.В новом издании книги "Алгоритмы. Справочник с примерами на C, C++, Java и Python" описано множество алгоритмов для решения задач из самых разных областей, и вы сможете выбрать и реализовать наиболее подходящий для ваших задач алгоритм. Здесь даже совершенно незнакомый с математикой читатель найдет все, что нужно для понимания и анализа производительности алгоритма.Написанная профессионалами в своей области, книга достойна занять место на книжной полке любого практикующего программиста.Для создания надежного программного обеспечения необходимы эффективные алгоритмы, но программисты редко представляют себе весь спектр алгоритмов для решения своих задач.В данном обновленном издании описываются существующие алгоритмы для решения различных задач. Оно помогает выбрать и реализовать алгоритм, наиболее подходящий для ваших задач, при этом обеспечивая достаточное математическое обоснование для понимания и анализа производительности алгоритма.Будучи акцентированной на приложениях, а не на теории, эта книга основана на строгих принципах, включая документированные решения реальных задач на разных языках программирования. В это издание добавлены десяток новых алгоритмов, реализованных на языке Python, в том числе реализация диаграмм Вороного, а также новая глава о пространственных древовидных структурах, таких как R-деревья и Quadtrees.В книге "Алгоритмы. Справочник с примерами на C, C++, Java и Python" вы научитесь:- Решать новые задачи и повышать эффективность имеющихся решений- Быстро находить алгоритмы для решения своих задач и выбирать наиболее подходящие- Находить решения на языках программирования C, C++, Java, Python с помощью рекомендаций из книги- Оценивать производительность алгоритмов и создавать условия для достижения максимальной эффективности- Использовать наиболее подходящие структуры данных для повышения эффективности алгоритмовОб авторах:Джордж Хайнеман - адъюнкт-профессор информатики в WPI. В 2005 году был Председателем Международного симпозиума по компонентно-ориентированному программному обеспечению.Гэри Поллис - профессор Вустерского политехнического института; соавтор книги Head First Object-Oriented Analysis and Design.Стэнли Селков в течение почти четырех десятилетий преподавал в университетах Ноксвилла, Вустера, Монреаля, Чунцина, Лозанны и ПарижаОтзывы экспертов:Эта книга потрясающая по трем причинам: в ней легко найти нужные алгоритмы и структуры данных; стиль изложения материала - скорее разговорный, чем академический; внимание читателя постоянно акцентируется на сравнительном анализе производительности алгоритмов. Если вы живете в реальном мире, эта книга навсегда изменит ваш способ использования структур данных.Ричард Резник, директор GQ Life ScienceСодержание книги Джордж Хайнеман, Гэри Поллис, Стэнли Селков "Алгоритмы. Справочник с примерами на C, C++, Java и Python"Предисловие ко второму изданию 15Изменения во втором издании 15Целевая аудитория 16Соглашения, используемые в данной книге 17Использование примеров кода 18Благодарности 18Об авторах 19Об изображении на обложке 19Ждем ваших отзывов! 20Глава 1. Мысли алгоритмически 21Понимание проблемы 21Прямое решение 23Интеллектуальные подходы 23Жадный подход 24Разделяй и властвуй 25Параллельное вычисление 25Приближение 25Обобщение 26Резюме 28Глава 2. Математика алгоритмов 29Размер экземпляра задачи 29Скорость роста функций 30Анализ наилучшего, среднего и наихудшего случаев 34Наихудший случай 37Средний случай 37Наилучший случай 38Нижняя и верхняя границы 39Семейства производительности 40Константное поведение 40Логарифмическое поведение 41Сублинейное поведение 43Линейная производительность 44Линейно-логарифмическая производительность 47Квадратичная производительность 47Менее очевидные производительности 49Экспоненциальная производительность 52Резюме по асимптотическому росту 53Эталонные операции 53Глава 3. Строительные блоки алгоритмов 57Формат представления алгоритма 58Название и краткое описание 58Входные и выходные данные алгоритма 58Контекст применения алгоритма 58Реализация алгоритма 58Анализ алгоритма 58Вариации алгоритма 59Формат шаблона псевдокода 59Формат эмпирических оценок 60Вычисления с плавающей точкой 60Производительность 61Ошибка округления 61Сравнение значений с плавающей точкой 62Специальные значения 64Пример алгоритма 64Название и краткое описание 65Входные и выходные данные алгоритма 65Контекст применения алгоритма 65Реализация алгоритма 66Анализ алгоритма 69Распространенные подходы 69Жадная стратегия 69Разделяй и властвуй 70Динамическое программирование 71Глава 4. Алгоритмы сортировки 77Терминология 77Представление 78Сравниваемость элементов 79Устойчивая сортировка 80Критерии выбора алгоритма сортировки 81Сортировки перестановкой 81Сортировка вставками 81Контекст применения алгоритма 83Реализация алгоритма 83Анализ алгоритма 84Сортировка выбором 86Пирамидальная сортировка 87Контекст применения алгоритма 91Реализация алгоритма 91Анализ алгоритма 93Вариации алгоритма 93Сортировка, основанная на разбиении 93Контекст применения алгоритма 97Реализация алгоритма 98Анализ алгоритма 99Вариации алгоритма 99Сортировка без сравнений 101Блочная сортировка 101Реализация алгоритма 103Анализ алгоритма 106Вариации алгоритма 107Сортировка с использованием дополнительной памяти 109Сортировка слиянием 109Входные и выходные данные алгоритма 110Реализация алгоритма 110Анализ алгоритма 111Вариации алгоритма 112Результаты хронометража для строк 114Анализ методов 116Глава 5. Поиск 119Последовательный поиск 120Входные и выходные данные алгоритма 121Контекст применения алгоритма 121Реализация алгоритма 122Анализ алгоритма 123Бинарный поиск 124Входные и выходные данные алгоритма 124Контекст применения алгоритма 124Реализация алгоритма 125Анализ алгоритма 127Вариации алгоритма 128Поиск на основе хеша 129Входные и выходные данные алгоритма 131Контекст применения алгоритма 131Реализация алгоритма 135Анализ алгоритма 137Вариации алгоритма 140Фильтр Блума 146Входные и выходные данные алгоритма 147Контекст применения алгоритма 148Реализация алгоритма 148Анализ алгоритма 149Бинарное дерево поиска 150Входные и выходные данные алгоритма 151Контекст применения алгоритма 152Реализация алгоритма 153Анализ алгоритма 163Вариации алгоритма 163Глава 6. Алгоритмы на графах 165Графы 166Проектирование структуры данных 169Поиск в глубину 169Входные и выходные данные алгоритма 173Контекст применения алгоритма 174Реализация алгоритма 174Анализ алгоритма 175Вариации алгоритма 175Поиск в ширину 175Входные и выходные данные алгоритма 177Контекст применения алгоритма 178Реализация алгоритма 178Анализ алгоритма 179Кратчайший путь из одной вершины 180Входные и выходные данные алгоритма 183Реализация алгоритма 183Анализ алгоритма 184Алгоритм Дейкстры для плотных графов 185Вариации алгоритма 188Сравнение вариантов поиска кратчайших путей из одной вершины 191Данные хронометража 191Плотные графы 192Разреженные графы 192Кратчайшие пути между всеми парами вершин 193Входные и выходные данные алгоритма 193Реализация алгоритма 195Анализ алгоритма 198Алгоритмы построения минимального остовного дерева 198Входные и выходные данные алгоритма 200Реализация алгоритма 200Анализ алгоритма 202Вариации алгоритма 202Заключительные мысли о графах 202Вопросы хранения 203Анализ графа 203Глава 7. Поиск путей в ИИ 205Дерево игры 206Функции статических оценок 209Концепции поиска путей 210Представление состояния 210Вычисление доступных ходов 211Максимальная глубина расширения 211Minimax 211Входные и выходные данные алгоритма 213Контекст применения алгоритма 214Реализация алгоритма 214Анализ алгоритма 217NegMax 217Реализация алгоритма 219Анализ алгоритма 221AlphaBeta 221Реализация алгоритма 225Анализ алгоритма 227Деревья поиска 229Эвристические функции длины пути 232Поиск в глубину 232Входные и выходные данные алгоритма 233Контекст применения алгоритма 234Реализация алгоритма 234Анализ алгоритма 236Поиск в ширину 238Входные и выходные данные алгоритма 239Контекст применения алгоритма 240Реализация алгоритма 240Анализ алгоритма 242A*Search 242Входные и выходные данные алгоритма 244Контекст применения алгоритма 244Реализация алгоритма 247Анализ алгоритма 251Вариации алгоритма 252Сравнение алгоритмов поиска в дереве 254Глава 8. Алгоритмы транспортных сетей 257Транспортная сеть 258Максимальный поток 260Входные и выходные данные алгоритма 261Реализация алгоритма 261Анализ алгоритма 270Оптимизация 270Связанные алгоритмы 273Паросочетания в двудольном графе 274Входные и выходные данные алгоритма 274Реализация алгоритма 275Анализ алгоритма 278Размышления об увеличивающих путях 278Поток минимальной стоимости 283Перегрузка 284Реализация алгоритма 285Перевозка 285Реализация алгоритма 287Назначение 287Реализация алгоритма 287Линейное программирование 287Глава 9. Вычислительная геометрия 289Классификация задач 290Входные данные 290Вычисления 292Природа задачи 293Предположения 293Выпуклая оболочка 294Сканирование выпуклой оболочки 295Входные и выходные данные алгоритма 296Контекст применения алгоритма 297Реализация алгоритма 298Анализ алгоритма 300Вариации алгоритма 301Вычисление пересечения отрезков 304LineSweep 305Входные и выходные данные алгоритма 306Контекст применения алгоритма 306Реализация алгоритма 308Анализ алгоритма 313Вариации алгоритма 316Диаграмма Вороного 316Входные и выходные данные алгоритма 322Реализация алгоритма 322Анализ алгоритма 329Глава 10. Пространственные древовидные структуры 331Запросы ближайшего соседа 332Запросы диапазонов 333Запросы пересечения 333Структуры пространственных деревьев 334k-d-деревья 334Дерево квадрантов 335R-дерево 336Задача о ближайшем соседе 337Входные и выходные данные алгоритма 339Контекст применения алгоритма 339Реализация алгоритма 340Анализ алгоритма 343Вариации алгоритма 348Запрос диапазона 348Входные и выходные данные алгоритма 349Контекст применения алгоритма 349Реализация алгоритма 350Анализ алгоритма 352Деревья квадрантов 355Входные и выходные данные алгоритма 357Реализация алгоритма 357Анализ алгоритма 361Вариации алгоритма 361R-деревья 362Входные и выходные данные алгоритма 366Контекст применения алгоритма 366Реализация алгоритма 366Анализ алгоритма 372Глава 11. Дополнительные категории алгоритмов 375Вариации на тему алгоритмов 375Приближенные алгоритмы 376Контекст применения алгоритма 378Реализация алгоритма 378Анализ алгоритма 380Параллельные алгоритмы 382Вероятностные алгоритмы 387Оценка размера множества 388Оценка размера дерева поиска 390Глава 12. Эпилог: алгоритмические принципы 397Используемые данные 397Разложение задачи на задачи меньшего размера 398Выбор правильной структуры данных 400Пространственно-временной компромисс 401Построение поиска 402Приведение задачи к другой задаче 403Тестировать алгоритмы труднее, чем писать 404Допустимость приближенных решений 406Повышение производительности с помощью параллелизма 406Приложение. Хронометраж 409Статистические основы 409Пример 411Решение для Java 411Решение для Linux 412Хронометраж с использованием Python 416Вывод результатов 417Точность 419Литература 421Предметный указатель 425[/html]