算法之問

熊輝，香港科技大學（廣州）講席教授，人工智能學域教授。曾任美國羅格斯大學傑出教授，並兼任中國科學技術大學講席教授。

廖方宇，中國科學院計算機網絡信息中心首席科學家，研究員，中國科學院特聘核心崗位研究員，中國計算機學會高級會員（終身會員），中國科學院大學經管學院兼職博導。

序 錢德沛
第一篇 算法的本質及要素
第一章 緒論
算法的本質：解決問題的精確配方 3
算法的特點 5
算法的分類 6
算法的表現形式 7
為什麼需要多種算法：沒有萬能鑰匙的世界 8
第二章 數據、結構與算法：數字世界的“食材•廚具•菜譜”
數據：數字時代的“新石油” 11
現代數據的主要來源：觸手可及的“數據礦藏” 12
數據結構：數據如何從一團亂麻變成生活助手？ 14
第三章 當烹飪遇上代碼：揭秘編程語言與算法的共生之謎
編程語言：從機器密碼到人類思維翻譯器 19
語言與算法的共生：現實世界的數字雙胞胎 20
第二篇 通用普適算法
第一章 排序算法：秩序之美的基石
為什麼我們需要“井然有序”？ 25
冒泡排序：像氣泡一樣上浮的簡單魔法 26
選擇排序：精準定位，逐個擊破 31
插入排序：像理牌一樣自然排序 36
第二章 分治算法：化繁為簡的計算機兵法
股票投資問題：用“分而治之”破解K線迷局 43
歸並排序：分合大法 46
快速排序：像理牌高手一樣分組 48
折半偵探：二分查找的奇妙破案之旅 49
第三章 貪心算法和動態規劃
決策與優化：生活中的“選擇題”和“找最好” 51
貪心算法的智慧：完美時間管理術 53
貪心策略實戰：三步實現最優安排 54
霍夫曼編碼：給信息“減肥”的妙招 56
切木頭：魯班大師的“化整為零”賺錢術 59
背包問題：最大化價值的法寶 61
生活應用實例 65
第四章 圖算法
深度優先搜索：迷宮裏的“鉆山洞”專家 67
廣度優先搜索：地毯式搜索的“排頭兵” 70
最短路徑問題：網絡世界的“極速快遞員” 73
最小生成樹：精打細算的“修路專家” 79
第三篇 人工智能專用算法
第一章 監督學習：當一名好老師，教機器“看”懂世界
標準答案的啟示：名師指導，進步神速 89
線性回歸：畫一條“預測”未來的直線 94
決策樹：機器的“選擇題”藝術 99
集成學習：召喚“專家天團”，凝聚集體智慧 103
第二章 無監督學習：讓數據自己講故事
聆聽數據的內在旋律：當老師不在時 109
物以類聚：為數據自動“貼標簽”的聚類魔法 114
抓住主幹：給數據“瘦身”的降維藝術 129
第三章 強化學習：在試錯中學習
環境為師，獎懲為課：與世界對弈 140
價值學習：為每一步行動評個“分” 145
策略梯度：讓策略“自我進化”，走向最優 151
演員-評論家：一個“行動派”與一個“思想家”的攜手 158
第四章 人工神經網絡：當矽基大腦學會“觸類旁通”
感知機網絡：模仿自然的“數字神經元網絡” 165
卷積神經網絡：視覺世界的“解謎大師” 169
循環神經網絡：時序世界的“記憶大師” 173
生成對抗網絡：虛擬世界的“創造力引擎” 177
第五章 計算機視覺算法：解碼世界的機器之眼
目標檢測：同時具備定位儀和識別卡的智能偵察兵 182
語義分割：給圖像的每一個像素“貼標簽” 190
擴散模型：噪聲中的數據生成術 201
第六章 自然語言處理
分詞：把一句話“切蛋糕” 208
技術方法：分詞的三種“刀法” 210
情感分析：給計算機安裝“情緒探測器” 214
大語言模型：壓縮版“人類知識圖書館” 220
大語言模型的發展、應用與展望 224
結 語 228
名詞解釋 235
作者團隊介紹 240