數值分析教程

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出版者:西北工業大學齣版社
作者:劉長安
出品人:
頁數:362
译者:
出版時間:2005-8
價格:29.00元
裝幀:簡裝本
isbn號碼:9787561219881
叢書系列:
圖書標籤:
  • 工程數學
  • Expertise
  • 數值分析
  • 科學計算
  • 數學
  • 算法
  • 高等教育
  • 理工科
  • 工程數學
  • 計算方法
  • 數值計算
  • 教材
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具體描述

本書首先介紹瞭數值分析研究的內容,計算機數係的特點,誤差理論,數值問題的適定性、條件以及算法穩定性等概念,然後介紹瞭在計算機上求解各種數值問題的常用算法,對算法的基本原理、收斂性、收斂速度、誤差估計、數值穩定性以及算法的優劣給齣瞭詳細的理論分析。全書共分十章,包括引論、解綫性代數方程組的直接法、方程組的條件和不相容方程組求解、解綫性方程組的迭代法、矩陣特徵問題的求解、插值法、函數逼近、數值積分和數值微分、非綫性方程(組)的求解、常微分方程的數值解法。

《算法設計與分析導論》 本書深入探討瞭算法的設計思想、分析方法以及它們在解決實際計算問題中的應用。全書以清晰的邏輯結構和豐富的示例,帶領讀者循序漸進地掌握算法這一計算機科學的核心領域。 第一部分:算法基礎 我們將從算法的基本概念入手,理解算法的定義、特性以及其在解決問題中的作用。隨後,我們將介紹幾種基本的算法設計技術,包括分治法,通過將問題分解為更小的子問題來求解,例如著名的歸並排序和快速排序。我們將詳細分析這些算法的時間復雜度和空間復雜度,理解它們在不同場景下的效率。 接著,我們將學習貪心算法,它通過每一步都做齣局部最優選擇來期望獲得全局最優解。本書將通過霍夫曼編碼、最小生成樹(Prim算法和Kruskal算法)等經典案例,展示貪心策略的強大之處,並討論其適用條件和局限性。 動態規劃作為算法設計中的另一大利器,也將得到詳盡的闡述。我們將理解動態規劃的核心思想——最優子結構和重疊子問題,並通過背包問題、最長公共子序列、矩陣鏈乘法等問題,學習如何構建狀態轉移方程,從而高效地求解復雜問題。 第二部分:高級算法與數據結構 在掌握瞭基礎算法設計技術後,我們將進入更高級的領域。圖算法是處理網絡和關係型數據不可或缺的工具。本書將涵蓋圖的錶示方法(鄰接矩陣和鄰接錶),以及各種經典的圖遍曆算法,如深度優先搜索(DFS)和廣度優先搜索(BFS)。 在此基礎上,我們將深入講解最短路徑算法,包括Dijkstra算法(用於單源非負權圖的最短路徑)和Floyd-Warshall算法(用於所有頂點對的最短路徑)。同時,我們還將探討最小生成樹算法的進一步應用,以及拓撲排序在有嚮無環圖(DAG)中的重要性。 搜索算法的效率提升也是本書的重點之一。除瞭綫性搜索,我們將介紹二分查找及其在有序數據結構中的高效性。對於更復雜的搜索空間,我們將探討迴溯法和分支限界法,它們在解決組閤優化問題,如N皇後問題、旅行商問題等中發揮著關鍵作用。 第三部分:算法分析與計算復雜性 理解算法的性能至關重要。本書將係統地介紹算法分析的數學工具,包括漸進記號(大O、大Omega、大Theta),用於描述算法的增長趨勢。我們將學習如何精確地分析循環、遞歸以及其他控製結構的時間和空間復雜度。 我們將深入研究查找和排序的理論極限。例如,我們將會討論比較排序算法的O(n log n)時間復雜度的下界,並介紹堆排序等實際高效的排序算法。 計算復雜性理論是理解問題本質難易程度的基石。本書將引入P類問題和NP類問題的概念,解釋NP-完全問題和NP-難問題。我們將通過一些著名的NP-完全問題,如SAT問題、圖著色問題,來理解其計算上的挑戰性,並討論近似算法和啓發式算法在處理這些問題時的作用。 第四部分:專題與應用 本書還將涵蓋一些重要的算法專題,以拓展讀者的視野。字符串匹配算法,如KMP算法和Boyer-Moore算法,將幫助我們高效地在文本中查找子串。散列錶(哈希錶)作為一種高效的查找數據結構,也將被詳細講解其原理、衝突解決方法以及在實際應用中的優勢。 我們還將探討隨機化算法,理解隨機性如何幫助設計更簡單或更高效的算法,例如隨機化快速排序。 最後,本書將通過一些實際的算法應用案例,例如在數據庫係統、網絡路由、生物信息學以及機器學習等領域中,算法扮演的關鍵角色,幫助讀者將所學知識融會貫通,為解決現實世界中的計算挑戰奠定堅實的基礎。 學習目標: 掌握多種經典算法的設計思想和實現方法。 能夠熟練運用數學工具分析算法的時間和空間復雜度。 理解不同算法在解決問題時的優劣,並能根據實際情況進行選擇。 初步瞭解計算復雜性理論,認識不同問題的計算難度。 培養嚴謹的邏輯思維和解決復雜問題的能力。 本書適閤計算機科學、軟件工程、數據科學以及相關領域的學生和從業人員閱讀,旨在為讀者提供紮實的算法理論基礎和解決實際問題的實用技能。

作者簡介

目錄資訊

讀後感

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用戶評價

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這本書的裝幀設計很雅緻,封麵采用瞭沉穩的深藍色調,搭配簡潔的白色字體,散發著一種經典學術書籍的氣質。初次翻閱時,就被它清晰的目錄結構所吸引,每一章的劃分都顯得邏輯嚴謹,循序漸進。內容上,作者對基礎概念的闡述極為到位,即便是初次接觸相關領域的人也能很快捕捉到核心思想。例如,在講解數值積分的牛頓-柯特斯公式時,它不僅給齣瞭公式的推導,還詳細討論瞭每種方法的適用條件和誤差分析,這對於我深入理解後續更復雜的算法至關重要。書中穿插瞭大量的圖錶和算例,使得抽象的數學概念具象化,極大地提升瞭閱讀體驗。我尤其欣賞作者在每節末尾設置的“思考題”部分,這些問題往往不是簡單的復述,而是需要綜閤運用所學知識進行分析和判斷,真正起到瞭鞏固和拓展的作用。這本書為我構建瞭一個堅實的理論基礎框架,讓我對數值計算的原理有瞭更深刻的認識。

评分☆☆☆☆☆

這本書最大的亮點或許在於它平衡瞭理論的嚴謹性和教學的有效性。作者非常擅長用精確的數學語言來描述問題,但同時又非常注重教學方法上的創新。例如,在介紹非綫性方程求解的牛頓法時,書中不僅清晰地闡述瞭切綫法的幾何意義,還通過引入割綫法和保守的割綫法(如雷格拉假位法),形成瞭一個動態的對比學習體係,讓讀者能直觀地感受到每種方法的優缺點和適用場景。這種結構安排,極大地提高瞭學習效率。它不是那種隻顧著堆砌定理和證明的“天書”,而是真正考慮到學習者如何纔能最好地掌握和運用這些復雜的數值技巧。這本書就像一位耐心且博學的導師,引導我一步步攻剋難關,最終讓我對數值分析這門學科産生瞭濃厚的興趣和自信。

评分☆☆☆☆☆

從排版和可讀性的角度來看,這本書也做得相當齣色。字體選擇清晰易讀,公式的編號和引用規範統一,這在處理復雜的數學錶達式時尤其重要,避免瞭閱讀時的睏惑和中斷。不同章節之間的過渡處理得非常流暢自然,沒有那種生硬的章節堆砌感。比如,在從插值法過渡到逼近論時,作者巧妙地利用瞭誤差函數的最小二乘視角來連接兩者,使得知識體係的構建非常完整。而且,這本書的紙張質量也很好,即使反復翻閱,也不會有明顯的磨損跡象,體現瞭齣版方對學術書籍的尊重。我特彆喜歡書中對曆史背景的簡要迴顧,它讓冰冷的公式背後有瞭人性的溫度和發展的脈絡,使我對這些方法的産生有瞭更深層次的理解,而不是僅僅將其視為已經被發現的既成事實。

评分☆☆☆☆☆

這本書的深度和廣度令人印象深刻,它絕非市麵上那些淺嘗輒止的入門讀物可比。作者的學術功底深厚,很多章節的推導都展現瞭深厚的數學洞察力。我記得在處理特徵值問題的部分,對於QR算法的介紹,它不僅僅是展示瞭算法流程,更深入地探討瞭相似變換的性質,以及如何通過Householder變換或Givens鏇轉來保證計算的穩定性和效率。這種對數學本質的深挖,使得我對數值方法不再是知其然而不知其所以然。雖然某些章節對數學背景知識的要求較高,可能會讓基礎薄弱的讀者感到吃力,但對於有誌於深入研究數值分析領域的學生或研究人員來說,這恰恰是它寶貴的價值所在——它提供瞭通往更高階知識的階梯。閱讀這本書的過程,更像是一場與一位資深學者的深度對話,充滿瞭啓迪和挑戰。

评分☆☆☆☆☆

說實話,這本書的實用性遠遠超齣瞭我的預期。我原本以為它會是那種隻停留在理論層麵,充斥著大量枯燥公式的教材,但事實證明我錯瞭。作者似乎非常瞭解實際工程中會遇到的痛點,書中關於算法穩定性和收斂性的討論非常細緻。比如,在處理綫性方程組的求解部分,對於高斯消元法中可能齣現的病態問題,作者沒有避諱,反而專門闢齣章節來介紹條件數、迭代改進等實用技巧。我嘗試著將書中的一個迭代法算法用編程語言實現,發現作者在描述算法步驟時,其嚴謹程度幾乎可以直接作為代碼的注釋。此外,書中對有限差分法的講解,結閤瞭偏微分方程的背景,讓我清晰地看到瞭理論是如何轉化為解決實際物理問題的工具的。這本書簡直就是一本理論指導實踐的“操作手冊”,對於希望將數值方法應用於實際計算工作的讀者來說,價值不可估量。

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