Graph Theory

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出版者:The Mathematical Association of America
作者:Daniel Marcus
出品人:
页数:240
译者:
出版时间:2008-8-21
价格:GBP 34.00
装帧:Paperback
isbn号码:9780883857533
丛书系列:
图书标签:
  • theory
  • graph
  • 图论
  • 离散数学
  • 数学
  • 算法
  • 计算机科学
  • 网络分析
  • 组合数学
  • 数学建模
  • 数据结构
  • 理论计算机科学
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具体描述

Combining the features of a textbook with those of a problem workbook, this text for mathematics, computer science and engineering students presents a natural, friendly way to learn some of the essential ideas of graph theory. The material is explained using 360 strategically placed problems with connecting text, which is then supplemented by 280 additional homework problems. This problem-oriented format encourages active involvement by the reader while always giving clear direction. This approach is especially valuable with the presentation of proofs, which become more frequent and elaborate as the book progresses. Arguments are arranged in digestible chunks and always appear together with concrete examples to help remind the reader of the bigger picture. Topics include spanning tree algorithms, Euler paths, Hamilton paths and cycles, independence and covering, connections and obstructions, and vertex and edge colourings.

《算法设计与分析导论》 本书是一本旨在为读者提供扎实算法设计与分析基础的入门级教材。在当今计算科学飞速发展的时代,理解并掌握高效的算法是解决复杂计算问题的关键。本书将带领您踏上一段探索算法世界奥秘的旅程,从最基础的概念出发,逐步深入到更高级的算法技术和分析方法。 核心内容与章节概览: 本书的结构经过精心设计,旨在循序渐进地引导读者掌握算法设计与分析的核心思想。 第一部分:算法基础与分析 第一章:引言:本章将阐述算法在计算机科学中的核心地位,介绍算法的基本定义、特性以及其在解决实际问题中的重要性。我们将通过一些直观的例子,例如排序和搜索,来初步理解算法的概念。同时,本章也会简要介绍算法学习的必要性,以及本书的学习路径。 第二章:算法分析导论:这是本书的基石。我们将详细介绍衡量算法效率的两种主要方式:时间复杂度和空间复杂度。通过大O、大Ω和Θ等渐进表示法,读者将学会如何抽象地分析算法的运行时间和所需内存,摆脱对具体机器和输入规模的依赖。我们将重点讲解如何分析循环、递归等常见程序结构的复杂度。 第三章:数据结构基础:高效的算法离不开合适的数据结构。本章将回顾和介绍一些基础但至关重要的数据结构,包括数组、链表、栈、队列等。我们将探讨它们的基本操作及其在不同场景下的适用性,为后续算法设计打下坚实基础。 第二部分:经典算法设计技术 第四章:分治策略:分治法是一种强大的算法设计范式,它将一个大问题分解成若干个规模较小的子问题,然后分别解决这些子问题,最后将子问题的解合并起来得到原问题的解。本章将通过经典的例子,如归并排序、快速排序和二分搜索,深入讲解分治法的原理、实现以及复杂度分析。 第五章:动态规划:动态规划是另一种解决优化问题的强大技术。其核心思想是将原问题分解为重叠的子问题,并存储子问题的解以避免重复计算。本章将从斐波那契数列等简单例子入手,逐步介绍动态规划的“最优子结构”和“重叠子问题”这两个关键性质,并通过背包问题、最长公共子序列等典型问题展示其应用。 贪心策略:贪心算法在每一步选择局部最优解,并期望最终能够得到全局最优解。本章将介绍贪心算法的设计思想,并通过活动选择问题、霍夫曼编码等实例,分析贪心算法的正确性条件和适用范围。我们将强调并非所有问题都适合用贪心算法解决,并探讨其局限性。 第七章:回溯法与分支限界:当问题规模较大或存在大量可能的解时,回溯法和分支限界法提供了系统地搜索解空间的有效途径。本章将讲解回溯法的“试探”与“回溯”机制,并通过N皇后问题、图的着色等问题展示其应用。分支限界法则在此基础上引入剪枝策略,进一步提高搜索效率。 第三部分:高级算法主题与应用 第八章:图算法初步:本章将介绍图论的基本概念,包括图的表示(邻接矩阵、邻接表)、顶点、边等。我们将重点讲解图的遍历算法,如广度优先搜索(BFS)和深度优先搜索(DFS),并讨论它们在连通性判断、最短路径等问题中的应用。 第九章:最短路径算法:本章将深入探讨计算图中两个顶点之间最短路径的经典算法。我们将详细介绍Dijkstra算法(适用于非负权边)和Bellman-Ford算法(适用于包含负权边但无负权环的图),并分析它们的原理、实现和复杂度。 第十章:最小生成树算法:对于连通无向图,最小生成树是指连接所有顶点的一棵树,且树的所有边的权重之和最小。本章将介绍两种经典的最小生成树算法:Prim算法和Kruskal算法,并对其进行详细的推导和分析。 第十一章:字符串匹配算法:在文本处理和信息检索等领域,高效的字符串匹配算法至关重要。本章将介绍朴素字符串匹配算法,并重点讲解KMP(Knuth-Morris-Pratt)算法,分析其如何利用预处理信息避免不必要的比较,从而提高匹配效率。 第十二章: NP-完全性理论导论:最后,本章将为读者打开一扇理解计算复杂性的大门。我们将介绍P类问题和NP类问题的概念,并初步探讨NP-完全性这一重要理论。虽然本书不深入研究NP-完全性问题,但本章将为读者理解一些算法问题的内在难度提供必要的背景知识。 本书特色: 概念清晰,循序渐进:本书从最基础的算法概念入手,逐步深入到复杂的算法设计技术,确保初学者能够轻松理解。 理论与实践相结合:每个算法设计技术都通过经典的、易于理解的例子进行讲解,并辅以伪代码实现,帮助读者将理论知识转化为实际应用。 丰富的练习题:每章末都配有大量的练习题,包含概念性问题和编程挑战,旨在巩固读者的理解并提升其解决问题的能力。 深入的复杂度分析:本书始终强调算法的效率分析,通过严谨的数学推导,帮助读者掌握分析算法性能的技巧。 广泛的应用场景:书中介绍的算法和技术广泛应用于计算机科学的各个领域,包括数据科学、人工智能、网络工程等,为读者未来的学习和职业发展打下坚实基础。 通过学习本书,您将不仅能够理解各种经典算法的原理和实现,更重要的是,您将掌握一套系统性的算法设计思维方法,从而能够自信地应对各种计算挑战,设计出高效、优雅的解决方案。

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读后感

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用户评价

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从一个应用研究者的角度来看,这本书的实用性是毋庸置疑的,但它显然不是一本纯粹的“食谱”。它很少直接提供“解决XX问题的现成算法”,而是将重心放在“为什么这个算法有效”的理论基石上。我翻阅了关于网络流理论的那几章,发现作者对最大流最小割定理的证明采用了非常古典但极其优雅的方式,这比我过去接触的基于线性规划的现代证明更具数学美感。书中对于图着色问题的讨论尤其精彩,它不仅覆盖了经典的四大颜色定理,还花了相当的篇幅去探讨了算法复杂性理论在图问题中的体现,清晰地勾勒出了哪些问题是易解的(P类),哪些是NP难的。这种跨学科的视野,让这本书的适用范围远超纯数学领域。我发现书中引用的参考文献非常新颖,不仅包括了图论领域的经典文献,还穿插了计算机科学、运筹学乃至社会网络分析的前沿论文,显示出作者深厚的学术功底和对领域前沿的敏锐洞察。它要求读者不仅要会算,更要懂得思考这些计算背后的限制和可能性。

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这本书的封面设计得极其简洁有力,纯黑的背景上用一种锐利的白色字体印着书名,让人一眼就能感受到它所蕴含的严谨与深度。拿到手里,分量感十足,厚实的纸张和扎实的装帧预示着这不是一本轻松的读物,而是对数学某一核心领域进行系统性梳理的重量级著作。内页的排版非常考究,公式和定理的呈现井然有序,几乎没有多余的装饰,所有的视觉焦点都集中在逻辑的链条上。我尤其欣赏作者在引入新概念时所采用的循序渐进的方式,即便是面对抽象的拓扑结构和复杂的网络模型,也能通过巧妙的例子将概念的本质提炼出来。阅读过程中,我发现它不仅仅是知识的堆砌,更像是一次智力上的马拉松训练。作者似乎对读者的基础知识保有一定的信心,开篇即直入核心议题,没有进行冗长的背景介绍,这对于已经具备一定数学素养的读者来说是极大的福音,能够迅速沉浸到图的奇妙世界中。不过,对于初学者而言,可能需要在其他辅助材料的配合下才能更好地消化前几章的严密论证。整体而言,这是一部值得数学爱好者和专业研究者珍藏的工具书,它的价值在于其内容的深度和阐述的精确性。

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阅读这本书的过程,就像是在攀登一座结构复杂但逻辑完美的数学迷宫。作者的语言风格成熟、稳重,带着一种对学科的深深敬畏。我最欣赏的是他对“极值问题”的系统性梳理,从Turán定理到Ramsey理论,作者展示了如何在看似无限的可能性中,找到那个“保证存在”的边界点。这种对极限状态的探索,本身就充满了数学的美感。书中对随机图论的引入也非常克制而到位,它没有陷入过于复杂的概率分布计算,而是侧重于阐述如何在平均意义上理解巨型网络的性质,这对于理解现实世界中大规模复杂系统的鲁棒性至关重要。尽管全书的数学推导逻辑严密,但作者偶尔会在章节末尾穿插一些简短的历史轶事或未解难题的展望,这些小小的调剂,有效缓解了长时间高强度逻辑运算带来的疲劳感。这本书无疑是一部里程碑式的作品,它不仅梳理了既有知识,更像是为未来的研究者铺设了新的思考的轨道。它的深度和广度,让它在同类书籍中显得尤为突出,是一本能让你在合上书本后,仍然忍不住在脑海中继续推演图结构奥秘的佳作。

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这本书的体例设置非常贴合学术著作的规范,但阅读体验却出乎意料地流畅,这要归功于作者极富耐心的“铺垫”艺术。比如,在进入匹配理论之前,作者用三章的篇幅专门细致地讲解了集合、关系和函数在图结构中的具体体现,将基础概念打磨得如同钻石般清晰透亮。这种细致入微的处理,使得后续复杂的二分图匹配和Hall定理的推导过程显得水到渠成。我尤其赞赏其附录中的“术语对照表”,它帮助我迅速地将以往学习中使用的不同表达方式统一到本书的术语体系中。然而,对于习惯了大量图例辅助理解的读者,这本书可能需要你调动更多的想象力。虽然文字描述精确无误,但图表的数量相对保守,很多复杂结构需要读者自己动手绘制草图才能完全把握。这种“留白”的设计,一方面锻炼了读者的空间想象能力,另一方面也确实增加了初次接触的门槛。总的来说,这本书更像是一位严厉但公正的导师,他不会直接把答案塞给你,而是引导你一步步走向真理的殿堂。

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我用了整整一个周末的时间来啃这本书的第三部分,关于连通性和割的应用那几章,感觉大脑的每一个角落都被重新梳理了一遍。这本书的叙事风格非常独特,它不像传统教科书那样刻板,反而带有一种近乎哲学思辨的韵味。作者在阐述欧拉路径和哈密顿回路时,并没有止步于给出存在性证明,而是深入挖掘了这些问题的历史渊源和实际应用中的局限性,这种“知其然并知其所以然”的讲解方式,极大地提升了阅读的趣味性。尤其是在处理平面图的对偶性理论时,作者用了一种非常形象的比喻,将抽象的对偶图结构类比成了建筑物的内部与外部空间的关系,一下子就打通了我长期以来对于这一概念的理解障碍。唯一的遗憾是,某些涉及到高级代数结构(比如代数图论的某些分支)的章节,其论证过程略显跳跃,我不得不频繁地翻阅附录中关于群论的基础回顾,才能跟上作者的思路。但这也许恰恰体现了作者的自信——他相信读者有能力自己去补齐中间的逻辑环节,而不是被过于详细的步骤牵着走。这本书更像是导游,带领你领略壮丽的风景,但攀登的过程需要你自己用力。

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