本书涵盖了常见计算机算法设计和分析的思路和方法，内容包括算法概论、递推与递归、分治法、动态规划法、搜索方法、近似算法、随机算法等，最后提供一些高级数据结构的介绍，以帮助实现效率更高的算法。本书重视算法思路的总结以及方法的正确性证明，以深入浅出的方式引导学生学习教材内容，既具有严谨性，又具有简明性。全书为绝大多数算法提供了可以直接验证的C/C++代码。

本书适合作为高等院校计算机相关专业的教材，也可作为编程竞赛的辅导用书。

21世纪以来，计算机技术日益进入人们的普通生活，硬件不断升级，软件功能越来越强大。算法作为软件技术的核心，在人们关心的应用中的重要性越来越突出。当前最热门的词汇应该算是互联网以及大数据，源于网络大量数据的处理需求，需要有快速有效的处理算法，这凸显了算法研究的重要性。

人工智能技术也取得了跨越式发展，继1997年IBM公司的深蓝计算机战胜人类国际象棋冠军卡斯帕罗夫后，2015年年底，Google公司的Deepmind团队研发的AlphaGo围棋程序，以五连胜的战绩，赢了欧洲围棋冠军樊麾。2016年3月，AlphaGo又以4∶1的战绩战胜世界冠军李世石。这些标志性的成果都源于计算机算法的显著进步。

人们已经认识到计算机算法的重要性。各大计算机技术企业在员工招聘中对算法人才极其青睐，微软、Google、华为、腾讯、阿里等国内外巨头纷纷赞助或者举办以算法为主的各类编程竞赛，中国计算机学会常年进行青少年信息学奥赛人才的选拔和培养，而ACM大学生程序设计竞赛更是吸引了全国各大高校参与。

在以上背景下，我们总结多年来在高校计算机算法教学中的经验，出版了这本教材。本教材涵盖了分治法、贪心法、动态规划法、深度优先与宽度优先搜索、近似方法与随机算法等经典算法，阐明了每一种算法的本质特点，简洁但严谨地证明了算法的正确性，并提供了典型的应用以及完整的C/C++程序实现。

学生在使用本教材时，应预先掌握“数据结构”课程的基础内容，包括线性结构、树结构和图结构的基本概念与应用。高性能的算法往往与数据结构密切相关，本教材在第10和第11章提供了若干关于高级数据结构的介绍，供读者参考。为了读者能顺利验证，本教材中提供的绝大多数的算法代码都能直接编译运行。

本教材第1～9章由徐义春撰写，第10章由解德祥撰写，第11章由万书振撰写。由于作者的水平有限，书中一定存在不少缺点，热忱欢迎各同行及读者批评指正。

〖1〗算法设计与分析[3]〖3〗第1章算法与性能/1

1.1算法的概念1

1.2算法的表达1

1.2.1自然语言1

1.2.2结构化图形工具2

1.2.3计算机高级语言3

1.3算法的评价3

1.3.1算法的正确性4

1.3.2算法的空间复杂性5

1.3.3算法的时间复杂性5

1.4最差时间复杂性和平均时间复杂性6

1.5函数的阶与渐进性分析7

1.5.1复杂性函数的阶7

1.5.2函数的渐进性阶的比较8

1.5.3函数的渐进性阶的运算8

1.5.4函数的渐进性表示与函数集合9

1.6本章习题9

第2章递推与递归/10

2.1递推关系与递推算法10

2.2递归函数21

2.3递归函数的执行过程22

2.4递归函数的时间复杂性与递归树24

2.5估计递归函数的复杂度的主方法26

2.6本章习题27

第3章分治法/29

3.1二分搜索算法29

3.1.1问题分析与算法设计29

3.1.2时间复杂性分析30

〖1〗算法设计与分析[3]〖3〗3.2合并排序算法30

3.2.1问题分析与算法设计31

3.2.2Merge函数31

3.2.3时间复杂性分析32

3.3快速排序算法32

3.3.1固定主元的快速排序32

3.3.2随机选主元的快速排序34

3.4搜索第k元35

3.4.1平均时间为线性36

3.4.2最差时间为线性37

3.5最近点对39

3.5.1一维空间中的最近点对39

3.5.2二维空间中的最近点对40

3.6本章习题44

第4章动态规划/45

4.1递归方法中的重复计算45

4.2最长公共子序列47

4.2.1问题描述47

4.2.2递推关系分析47

4.2.3算法实现48

4.3最大子段和49

4.3.1问题描述49

4.3.2递推分析49

4.3.3算法实现50

4.4矩阵连乘问题51

4.4.1问题描述51

4.4.2递推分析52

4.4.3算法实现52

4.5数据压缩问题53

4.5.1问题描述53

4.5.2递推分析54

4.5.3算法实现55

4.601背包问题56

4.6.1问题描述56

4.6.2递推分析56

4.6.3算法描述56

4.7消费和储蓄问题57

4.7.1问题描述57

4.7.2递推分析58

4.7.3算法实现58

4.8最优二叉搜索树问题59

4.8.1问题描述59

4.8.2递推分析60

4.8.3算法实现60

4.9本章习题61

第5章贪心算法/63

5.1活动安排问题64

5.1.1问题描述64

5.1.2问题分析64

5.1.3算法实现64

5.2服务调度问题65

5.2.1问题描述65

5.2.2问题分析66

5.2.3算法实现66

5.3最迟时间限制服务调度问题67

5.3.1问题描述67

5.3.2问题分析67

5.3.3算法实现69

5.4ε背包问题70

5.4.1问题描述70

5.4.2问题分析70

5.4.3算法实现70

5.5最小生成树问题72

5.5.1问题描述72

5.5.2Prim算法原理72

5.5.3Prim算法实现72

5.5.4Kruskal算法原理74

5.5.5Kruskal算法实现75

5.6单源最短路径问题77

5.6.1问题描述77

5.6.2Dijkstra算法原理77

5.6.3Dijkstra算法实现78

5.7本章习题80

第6章深度优先搜索/81

6.1树的搜索81

6.1.1解空间、子集树与排列树81

6.1.2深度优先搜索82

6.1.301背包问题的回溯算法84

6.1.4n皇后问题86

6.1.5旅行推销员问题88

6.1.6最大团问题90

6.1.7图着色问题91

6.1.8连续邮资问题92

6.2图的搜索94

6.2.1狼羊过河问题95

6.2.2分油问题98

6.3本章习题100

第7章宽度优先搜索/102

7.1宽度优先搜索一般形式102

7.1.1基本算法102

7.1.2算法性能103

7.1.3算法设计要素104

7.2树的分支定界法104

7.2.101背包问题104

7.2.2旅行推销员问题107

7.3图的分支定界法109

7.3.1狼羊过河问题109

7.3.2分油问题112

7.4本章习题115

第8章近似算法/116

8.1近似算法的概念116

8.201背包问题的0.5近似算法117

8.2.1贪心算法117

8.2.20.5近似算法118

8.301背包问题的(1ε)近似算法118

8.3.1一种动态规划算法118

8.3.2(1ε)近似算法120

8.4旅行推销员问题的2近似算法121

8.5本章习题124

第9章随机算法/126

9.1数值型随机算法126

9.1.1数值积分随机算法126

9.1.2随机计数器127

9.2蒙特卡洛算法128

9.2.1矩阵乘法验证128

9.2.2质数检测129

9.3Las Vegas算法132

9.3.1n皇后问题132

9.3.2通用散列算法134

9.4本章习题135

第10章高级数据结构（一）/136

10.1线段树136

10.1.1线段树的应用背景136

10.1.2线段树的结构136

10.1.3线段树的性质137

10.1.4线段树的基本存储结构138

10.1.5线段树的基本操作138

10.1.6线段树的应用举例140

10.2树状数组142

10.2.1树状数组的应用背景142

10.2.2树状数组的定义142

10.2.3树状数组的实现143

10.2.4树状数组的应用143

10.3伸展树144

10.3.1伸展树的应用背景144

10.3.2伸展树的定义及特点144

10.3.3伸展树的主要操作145

10.4Treap151

10.4.1概述151

10.4.2Treap基本操作151

10.4.3Treap的其他操作153

10.4.4总结155

10.5本章习题156

第11章高级数据结构（二）/157

11.1块状链表157

11.1.1块状链表基本思想157

11.1.2块状链表基本操作157

11.1.3块状链表的应用162

11.2后缀树163

11.2.1模式匹配问题163

11.2.2后缀树简介163

11.2.3后缀树定义163

11.2.4后缀树的构建164

11.2.5后缀树的应用166

11.3树链剖分168

11.3.1树链剖分的思想和性质168

11.3.2树链剖分的实现及应用169

11.4本章习题177

参考文献/178

（1）涵盖了常见计算机算法设计和分析的思路和方法，内容包括算法概论、递推与递归、分治法、动态规划法、搜索方法、近似算法、随机算法等 

（2）重视算法思路的总结以及方法的正确性证明，以深入浅出的方式引导学生学习教材内容，既具有严谨性，又具有简明性。 

（3）为绝大多数算法提供了C/C++代码实现。