計算機常用算法與程序設(shè)計案例教程(第3版)前言前言
計算機算法與程序設(shè)計是計算機科學與技術(shù)的核心內(nèi)容，是大學計算機相關(guān)專業(yè)的重要專業(yè)基礎(chǔ)課。通過對現(xiàn)有計算機專業(yè)算法設(shè)計與分析教學的調(diào)研分析，很多同學對學過的算法思路不明了，描述不清楚，設(shè)計不到位，無法應(yīng)用算法設(shè)計程序解決一些常見的實際問題。造成這一局面的重要原因之一是缺少適合計算機本科層次的算法與程序設(shè)計教材。
一般現(xiàn)有算法設(shè)計與分析教材在算法選取上貪多求全、貪廣求深，混雜一些難度大、理論深、少有應(yīng)用的算法羅列。同時，在講授算法時存在對算法的抽象描述多,應(yīng)用算法設(shè)計解決實際問題少等偏差，造成算法與程序設(shè)計脫節(jié)，算法理論與實際應(yīng)用脫節(jié)，不利于學生應(yīng)用算法與程序設(shè)計解決實際問題能力的提高。
為此，我們對《計算機程序設(shè)計經(jīng)典題解》(清華大學出版社, 2007)、《至美C程序設(shè)計》(中國水利水電出版社，2016)與《計算機常用算法與程序設(shè)計教程》(第2版, 人民郵電出版社, 2017)等進行優(yōu)化整合，推出適合本科算法與程序設(shè)計教學實際的案例教程。
本書遵循精選案例，面向設(shè)計，深入淺出，注重能力培養(yǎng)的宗旨，在常用算法典型案例的選取與深度的把握上，在算法理論與案例求解的結(jié)合上進行精心設(shè)計，力圖適合高校計算機本科教學目標與知識結(jié)構(gòu)的要求。本書具有以下5個特色。
1. 首創(chuàng)案例形式實現(xiàn)算法與程序設(shè)計教學
學習算法與程序設(shè)計是為了培養(yǎng)提高學生應(yīng)用算法與程序設(shè)計解決實際問題的能力，算法與程序設(shè)計課程教學無疑是最適宜以案例形式來實現(xiàn)的。通過實際案例的求解見證算法設(shè)計的神奇與功效，實現(xiàn)以典型案例支撐算法設(shè)計，以算法設(shè)計指導(dǎo)案例求解的良性循環(huán)。
采用案例形式實現(xiàn)算法與程序設(shè)計教學在全國屬首創(chuàng)。對每個案例求解，從案例提出到算法設(shè)計、從程序?qū)崿F(xiàn)到顯示運行結(jié)果，從算法分析到程序設(shè)計優(yōu)化，環(huán)環(huán)相扣，融為一體，讓學生看得見、摸得著、學得會、用得上，從而收到立竿見影、舉一反三的效果。
2. 注重常用算法的選取與組織
在常用算法的選取上克服貪多求全、貪廣求深，去除若干難度大、理論深、少有應(yīng)用的算法羅列，結(jié)合本科教學目標與應(yīng)用實際，選取枚舉、遞推、遞歸、回溯、動態(tài)規(guī)劃、貪心算法、分支限界法與模擬等常用算法。注意到分支限界是一種以廣度優(yōu)先搜索最優(yōu)解的基本算法，本版將分支限界法列入常用算法之中。
特別指出的是，模擬算法中的豎式運算模擬是總結(jié)推廣數(shù)論高精度計算的創(chuàng)新成果。
對精選的各種常用算法，在介紹算法的基本理論與設(shè)計思路基礎(chǔ)上，從實際案例的求解入手，重點突出該算法的基本思路、設(shè)計規(guī)范與實施步驟，列出程序清單，顯示案例求解結(jié)果，達到清晰明了、水到渠成的效果。
3. 注重典型案例的精選與提煉
針對選取的每一種常用算法，精選典型的實際應(yīng)用案例，包括基本的數(shù)值求解、常規(guī)的數(shù)據(jù)處理、有趣的智力測試、巧妙的模擬探索，既有引導(dǎo)入門的基礎(chǔ)案例，也有難度較大的綜合案例；既有歷史悠久的經(jīng)典名題，也有構(gòu)思巧妙的新創(chuàng)趣題，難度適宜，深入淺出。
培養(yǎng)學生的學習興趣，激發(fā)學生的學習熱情，不是一兩句空洞說教所能奏效的，必須通過一系列有趣的實際案例來引導(dǎo)。本書針對所精選的常用算法，設(shè)計出初等難度基礎(chǔ)型、中等難度提升型、較高難度綜合型3種梯度的實際案例。這些案例的精選與提煉，有利于提高學生學習算法與程序設(shè)計的興趣，有利于學生在計算機實際應(yīng)用方面開闊視野，使之在算法思路的開拓與設(shè)計技能的運用上有一個深層次的鍛煉與提高。其中，難度較大的綜合案例可作為相應(yīng)課程的課程設(shè)計選用。
4. 注重算法設(shè)計與程序?qū)崿F(xiàn)的緊密結(jié)合
算法與程序?qū)嶋H上是一個統(tǒng)一體，不應(yīng)該也不可能將它們對立與分割。本書對每一種常用算法的設(shè)計規(guī)范，具體落實到實際案例求解的各個環(huán)節(jié): 有算法設(shè)計提要，有程序?qū)崿F(xiàn)清單，有運行示例顯示，有算法改進與程序優(yōu)化，環(huán)環(huán)相扣，融為一體。通過算法設(shè)計與程序?qū)崿F(xiàn)的緊密結(jié)合，突出算法在解決實際案例中的核心地位與引導(dǎo)作用，不斷加深對所學算法的理解和領(lǐng)悟，切實提升應(yīng)用所學算法解決實際問題的能力。
本書采用功能豐富、應(yīng)用面廣、高校學生使用率最高的 C語言描述算法、編寫程序。為使用方便，所有程序均在VC 6.0編譯通過。
5. 注重算法改進與程序優(yōu)化
本書對一些典型案例應(yīng)用多種不同的算法設(shè)計，編寫不同表現(xiàn)形式與設(shè)計風格的程序，充分體現(xiàn)了算法與程序設(shè)計的靈活性和多樣性。
算法與程序設(shè)計都不是一成不變的，可以實施多層次全方位的變通，變通出成果，變通長能力。算法改進與程序優(yōu)化的過程，既是提高案例求解效率的過程，也是算法設(shè)計能力培養(yǎng)與提高的過程，更是優(yōu)化意識與創(chuàng)新能力增強的過程。
為方便算法設(shè)計練習與查閱，附錄中提供部分習題求解提示，介紹在VC 6.0環(huán)境下運行C程序的方法，并列出C語言常用函數(shù)。書中的所有案例源程序與部分習題源代碼均可在指定網(wǎng)站下載。
在書稿的編寫與修訂過程中，湖南理工學院教務(wù)處及王岳斌教授、嚴權(quán)峰教授、周持中教授等給予了多方面支持與幫助，筆者在此一并深表感謝。
盡管每個案例求解都經(jīng)反復(fù)核實檢查，每個求解程序都經(jīng)多輪運行調(diào)試，因涉及內(nèi)容較廣，難免存在差錯，懇請各位讀者批評指正。

楊克昌2023年11月于岳陽南湖