《數(shù)學(xué)女孩》系列以小說的形式展開,重點描述一群年輕人探尋數(shù)學(xué)中的美。內(nèi)容由淺入深,數(shù)學(xué)講解部分十分精妙,被稱為“絕贊的數(shù)學(xué)科普書”。
《數(shù)學(xué)女孩4:隨機(jī)算法》以“隨機(jī)算法”為主題,從純粹的數(shù)學(xué)和計算機(jī)程序設(shè)計兩個角度對隨機(jī)算法進(jìn)行了細(xì)致的講解。內(nèi)容涉及排列組合、概率、期望、線性法則、矩陣、順序查找算法、二分查找算法、冒泡排序算法和快速排序算法等。整本書一氣呵成,非常適合對數(shù)學(xué)和算法感興趣的初高中生以及成人閱讀。
《數(shù)學(xué)女孩》系列第四彈!
日本數(shù)學(xué)會強(qiáng)力推薦 絕贊的數(shù)學(xué)科普書
原版全系列累計銷量突破45萬冊!
在動人的故事中走近數(shù)學(xué),在青春的浪漫中理解數(shù)學(xué)
若要做出選擇,只能有所放棄。無限多條道路,只能選擇一條。過去已然確定,未來尚不可知。位于它們的分界上的,是現(xiàn)在!Y(jié)城浩
結(jié)城浩(作者)
生于1963年,日本知名技術(shù)作家和程序員。在編程語言、設(shè)計模式、數(shù)學(xué)、加密技術(shù)等領(lǐng)域,編寫了很多深受歡迎的入門書。代表作有《數(shù)學(xué)女孩》系列、《程序員的數(shù)學(xué)》《圖解密碼技術(shù)》等。
作者主頁:http://www.hyuki.com
叢熙(譯者)
2017年本科畢業(yè)于東北大學(xué)機(jī)械系,現(xiàn)于日本奈良先端科學(xué)技術(shù)大學(xué)院大學(xué)攻讀碩士學(xué)位,研究方向為增強(qiáng)現(xiàn)實。
江志強(qiáng)(譯者)
計算機(jī)應(yīng)用軟件工程師,畢業(yè)于廈門大學(xué)數(shù)學(xué)專業(yè),目前在民航空管行業(yè)從事通信導(dǎo)航工作。業(yè)余時間沉迷于數(shù)學(xué)與算法。
序言
第 1 章 絕不會輸?shù)馁博 1
1.1 擲骰子 1
1.2 拋硬幣 4
1.2.1 兩枚硬幣 4
1.2.2 一枚硬幣 7
1.2.3 彩票的記憶 8
1.3 蒙提霍爾問題 11
1.3.1 3 個信封 11
1.3.2 上帝視角 18
第 2 章 積跬步,致千里 21
2.1 高中 21
2.1.1 泰朵拉 21
2.1.2 理紗 22
2.1.3 順序查找 24
2.1.4 逐行調(diào)試 28
2.1.5 順序查找算法分析 34
2.1.6 順序查找算法分析(能找到v 的情況) 35
2.1.7 順序查找算法分析(無法找到v 的情況) 38
2.2 算法分析 40
目 錄
C O N T E N T S
2 目錄
2.2.1 米爾嘉 40
2.2.2 算法分析 41
2.2.3 不同情況的歸納 42
2.2.4 思考意義 45
2.2.5 帶有哨兵的順序查找算法 48
2.2.6 創(chuàng)造歷史 52
2.3 自己家 54
第3 章 171億7986萬9184份孤獨 61
3.1 排列 61
3.1.1 書店 61
3.1.2 豁然開朗 62
3.1.3 具體示例 63
3.1.4 找規(guī)律 65
3.1.5 一般化 70
3.1.6 鋪就道路 72
3.1.7 那家伙 74
3.2 組合 76
3.2.1 圖書室 76
3.2.2 排列 77
3.2.3 組合 79
3.2.4 鱺魚與綠鯉魚 82
3.2.5 二項式定理 83
3.3 2n 的分配 88
3.3.1 帕斯卡三角形 88
3.3.2 位模式 92
目錄 3
3.3.3 指數(shù)爆炸 94
3.4 冪運(yùn)算的孤獨 96
3.4.1 回家路上 96
3.4.2 家 96
第4 章 可能性中的不確定性 99
4.1 可能性中的確定性 99
4.2 可能性中的不確定性 106
4.2.1 相同的可能性 106
4.2.2 真正的武器 107
4.3 可能性的實驗 109
4.3.1 解釋程序 109
4.3.2 擲骰子比賽 112
4.3.3 輪盤比賽 113
4.4 可能性的倒塌 115
4.4.1 概率的定義 115
4.4.2 概率的意義 118
4.4.3 數(shù)學(xué)的應(yīng)用 118
4.4.4 解答疑問 120
4.5 可能性的公理定義 121
4.5.1 柯爾莫哥洛夫 121
4.5.2 樣本空間與概率分布函數(shù) 121
4.5.3 概率公理 125
4.5.4 子集與事件 126
4.5.5 概率公理P1 129
4.5.6 概率公理P2 130
4 目錄
4.5.7 概率公理P3 131
4.5.8 還沒有明白 132
4.5.9 擲出的點數(shù)為偶數(shù)的概率 134
4.5.10 質(zhì)地不均勻的骰子和豎立的硬幣 137
4.5.11 約定 138
4.5.12 咳嗽 139
第5 章 期望 143
5.1 隨機(jī)變量 143
5.1.1 媽媽 143
5.1.2 泰朵拉 144
5.1.3 隨機(jī)變量的示例 146
5.1.4 概率分布函數(shù)的示例 150
5.1.5 許多詞 152
5.1.6 期望 153
5.1.7 公平的游戲 157
5.2 線性法則 159
5.2.1 米爾嘉 159
5.2.2 和的期望等于期望的和 160
5.3 二項分布 165
5.3.1 硬幣的話題 165
5.3.2 二項分布的期望 168
5.3.3 劃分為和的形式 171
5.3.4 指示器隨機(jī)變量 172
5.3.5 快樂的作業(yè) 174
5.4 直到所有事情發(fā)生 175
目錄 5
5.4.1 不知何時 175
5.4.2 能盡全力嗎 176
5.4.3 運(yùn)用學(xué)到的知識 180
5.4.4 盡全力 183
5.4.5 意料之外的事情 192
第6 章 難以捉摸的未來 197
6.1 約定的記憶 197
6.2 階 199
6.2.1 更快的算法 199
6.2.2 至多為n階 201
6.2.3 出題 204
6.2.4 至多為f(n) 階 206
6.2.5 log n 211
6.3 查找 215
6.3.1 二分查找 215
6.3.2 實例 217
6.3.3 分析 220
6.3.4 前往排序 227
6.4 排序 228
6.4.1 冒泡排序 228
6.4.2 實例 229
6.4.3 分析 231
6.4.4 大O表示法的層級 235
6.5 動態(tài)視角、靜態(tài)視角 237
6.5.1 需要比較多少次呢 237
6 目錄
6.5.2 比較樹 239
6.5.3 log n! 的評估 241
6.6 傳遞和學(xué)習(xí) 245
6.6.1 傳遞 245
6.6.2 學(xué)習(xí) 246
第7 章 矩陣 249
7.1 圖書室 249
7.1.1 瑞谷老師 249
7.1.2 TETRALIANE 250
7.2 尤里 252
7.2.1 無解 252
7.2.2 無窮多解 254
7.2.3 唯一解 256
7.2.4 信 268
7.3 泰朵拉 269
7.3.1 圖書室 269
7.3.2 行與列 269
7.3.3 矩陣與向量的積 271
7.3.4 聯(lián)立方程式與矩陣 273
7.3.5 矩陣的積 274
7.3.6 逆矩陣 275
7.4 米爾嘉 280
7.4.1 看穿隱藏的謎題 280
7.4.2 線性變換 286
7.4.3 旋轉(zhuǎn) 293
目錄 7
7.5 回家路上 296
第8 章 孤零零的隨機(jī)漫步 301
8.1 家 301
8.1.1 雨天的周六 301
8.1.2 下午茶時間 302
8.1.3 鋼琴問題 302
8.1.4 旋律示例 305
8.1.5 解題方法一:毅力比拼 308
8.1.6 解題方法二:一招定勝負(fù) 310
8.1.7 一般化 314
8.1.8 搖擺不定的心 319
8.2 清晨的上學(xué)路 320
8.3 中午的教室 322
8.3.1 矩陣的練習(xí) 322
8.3.2 搖擺不定的心 325
8.4 放學(xué)后的圖書室 327
8.4.1 流浪問題 327
8.4.2 A2 的意義 331
8.4.3 向著矩陣的n次方前進(jìn) 332
8.4.4 上半場準(zhǔn)備:對角矩陣 333
8.4.5 下半場準(zhǔn)備:矩陣與逆矩陣的三明治 335
8.4.6 向著特征值前進(jìn) 336
8.4.7 向著特征向量前進(jìn) 342
8.4.8 求An 344
8.5 家 347
8 目錄
8.5.1 搖擺不定的心 347
8.5.2 雨夜 349
第9 章 堅強(qiáng)、正直、美麗 351
9.1 家 351
9.2 圖書室 358
9.2.1 邏輯題 358
9.2.2 可滿足性問題 358
9.2.3 3-SAT 360
9.2.4 滿足 363
9.2.5 分配方式的練習(xí) 364
9.2.6 NP完全問題 365
9.3 回家路上 367
9.3.1 誓言與約定 367
9.3.2 會議 368
9.4 圖書室 369
9.4.1 求解3-SAT問題的隨機(jī)算法 369
9.4.2 隨機(jī)漫步 371
9.4.3 向著定量評估前進(jìn) 376
9.4.4 另一個隨機(jī)漫步 378
9.4.5 關(guān)注循環(huán) 379
9.5 家 384
9.5.1 幸運(yùn)的評估 384
9.5.2 化簡和式 388
9.5.3 次數(shù)的評估 390
9.6 圖書室 391
目錄 9
9.6.1 獨立與互斥 391
9.6.2 精確的評估 392
9.6.3 斯特林公式 396
9.7 回家路上 403
9.8 家 405
第 10章 隨機(jī)算法 407
10.1 休閑餐廳 407
10.2 學(xué)!409
10.2.1 中午 409
10.2.2 快速排序算法 410
10.2.3 通過樞紐項劃分?jǐn)?shù)列—兩只翅膀 413
10.2.4 對子數(shù)列排序—遞歸 417
10.2.5 運(yùn)行步數(shù)的分析 418
10.2.6 分情況討論 421
10.2.7 最大運(yùn)行步數(shù) 425
10.2.8 平均運(yùn)行步數(shù) 429
10.2.9 回家路上 434
10.3 自己家 435
10.3.1 變形 435
10.3.2 Hn 與log n 441
10.4 圖書室 443
10.4.1 米爾嘉 443
10.4.2 隨機(jī)快速排序 444
10.4.3 觀察比較過程 447
10.4.4 期望的線性法則 452
10 目錄
10.4.5 指示器隨機(jī)變量的期望等于概率 453
10.5 休閑餐廳 456
10.5.1 各種各樣的隨機(jī)算法 456
10.5.2 準(zhǔn)備 457
10.6 雙倉圖書館 458
10.6.1 Iodine 458
10.6.2 緊張 459
10.6.3 報告 461
10.6.4 傳達(dá) 462
10.6.5 Oxygen 464
10.6.6 連接 465
10.6.7 庭園 466
10.6.8 約定的印記 468
尾 聲 471
后 記 477
參考文獻(xiàn)和導(dǎo)讀 481