电脑程式设计艺术

高德纳系列书籍

电脑程式设计艺术》(英语:The Art of Computer Programming),简称TAOCP,是美国电脑科学家高德纳Donald Ervin Knuth)编著的关于电脑程式设计之七卷本著作。作者并因此获得美国电脑协会1974年图灵奖[1]

概述

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高德纳

1962年,高德纳还是个研究生的时候就开始了程式设计的工作,在攻读博士期间,艾迪生韦斯利公司(Addison-Wesley)的顾问Richard Varga找他出书,因课业繁忙,一时没时间草稿。1963年高德纳获得加州理工学院数学博士学位,开始投入撰写工作。1968年,当时31岁的高德纳完成前六卷并首次出版,一口气写了三千多页,自此他计划写7卷。1999年底被《美国科学家》(American Scientist)期刊列为20世纪最佳12部学术专著之一,与狄拉克的“量子力学”、爱因斯坦的“相对论”、本华·曼德博的“分形论”、鲍林的“化学键”、罗素阿尔弗雷德·诺斯·怀海德的《数学原理》、约翰·冯·诺伊曼摩根斯坦的“博弈论”、维纳的“控制论”、伍德沃霍夫曼的“轨道对称性”、费曼的“量子电动力学”等科学史上的重要著作并列必读经典[2]。至1976年,已卖出超过一百万册。

任何人发现书上的错误,都可以向他举发,并领取2.56美元,因为“256美分刚好是十六进制的一美元”(256 pennies is one hexadecimal dollar.)[注 1]比尔·盖茨在1995年说,“如果你认为你是一名真正优秀的程序员,就去读第一卷,确定可以解决其中所有的问题。”“如果你能读懂整套书的话,请给我发一份你的简历。”《电脑程式设计艺术》是高德纳一生中最重要的事业,他写这本书的目的是“组织和总结所知道的电脑方法的相关知识,并打下坚实的数学、历史基础”。

同时高德纳在进行第二卷的校样时,发觉书商把他书中的数学式子排得太难看了,因此发明数学排版软件TeX,和字形设计系统METAFONT。等到他再回来要写第四册的时候,发现他想讨论的东西,现在都写成API[来源请求]。1992年高德纳自大学退休,处于隐居的生活,退休的原因是为了完成TAOCP这部巨著,他估计大约要花20年来完成。第四册预计分为A、B、C、D四个分卷出版,其中A分卷已于2005年和2011年陆续出版了平装本和精装本。

章节

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  • 第一册 - 基础算法(Fundamental Algorithms)
    • 第一章 - 基本概念(Basic concepts)
    • 第二章 - 资讯结构(Information structures)
  • 第二册 - 半数值算法(Seminumerical Algorithms)
    • 第三章 - 随机数(Random numbers)
    • 第四章 - 算术(Arithmetic)
  • 第三册 - 排序与搜索(Sorting and Searching)
    • 第五章 - 排序(Sorting)
    • 第六章 - 搜索(Searching)
  • 第四册 - 组合算法(Combinatorial Algorithms),准备中(至2009年4月已出版五个分册),测试版本已上传到Knuth's的网站页面存档备份,存于互联网档案馆))。
    • 第4A卷 - 枚举与回溯(Enumeration and Backtracking)
      • 第七章 - 组合的搜索(Combinatorial searching)
    • 第4B卷 - 图形与网络算法(Graph and Network Algorithms)
      • 第七章 - 续(continued)
    • 第4C及4D(可能)卷 - 优化与递归(Optimization and Recursion)
      • 第七章 - 续(continued)
      • 第八章 - 递归(Recursion)
  • 第五册 - 造句算法(Syntactic Algorithms),计划中(预计2020年完成)。
    • 第九章 - 语句扫描(Lexical scanning)
    • 第十章 - 剖析技术(Parsing techniques)
  • 第六册 - 与上下文无关语言理论(Theory of Context-Free Languages),计划中。
  • 第七册 - 编译器技术(Compiler Techniques),计划中。

章节概述

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第4A卷 - 枚举与回溯

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  • 7 - 导言(82pp)- 出版于第4卷,第0分册
    • 7.1 - 零和一(Zeros and ones)
      • 7.1.1 - Boolean basics (88 pp) - 出版于第4卷,第0分册
      • 7.1.2 - 布尔运算(Boolean evaluation)(67 pp) - 出版于第4卷,第0分册
      • 7.1.3 - Bitwise tricks and techniques (122 pp) - 出版于第4卷,第1分册
      • 7.1.4 - Binary decision diagrams (150 pp) - 出版于第4卷,第1分册
    • 7.2 - Generating all possibilities
      • 7.2.1 - Combinatorial generators(397 pp)
        • 7.2.1.1 - Generating all n-tuples - 出版于第4卷4,第2分册
        • 7.2.1.2 - Generating all permutations - 出版于第4卷,第2分册
        • 7.2.1.3 - Generating all combinations - 出版于第4卷,第3分册
        • 7.2.1.4 - Generating all partitions - 出版于第4卷,第3分册
        • 7.2.1.5 - Generating all set partitions - 出版于第4卷,第3分册
        • 7.2.1.6 - Generating all trees - 出版于第4卷,第4分册
        • 7.2.1.7 - History and further references - 出版于第4卷,第4分册

第4B卷 - 图论与网络算法

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      • 7.2.2 - Basic backtrack
      • 7.2.3 - Efficient backtracking
    • 7.3 - Shortest paths
    • 7.4 - Graph algorithms
      • 7.4.1 - Components and traversal
      • 7.4.2 - Special classes of graphs
      • 7.4.3 - Expander graphs
      • 7.4.4 - Random graphs
    • 7.5 - Network algorithms
      • 7.5.1 - Distinct representatives
      • 7.5.2 - The assignment problem
      • 7.5.3 - Network flows
      • 7.5.4 - Optimum subtrees
      • 7.5.5 - Optimum matching
      • 7.5.6 - Optimum orderings
    • 7.6 - Independence theory
      • 7.6.1 - Independence structures
      • 7.6.2 - Efficient matroid algorithms

第4C及4D卷 - 优化与递归

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    • 7.7 - Discrete dynamic programming(也见传递矩阵法
    • 7.8 - Branch-and-bound techniques
    • 7.9 - Herculean tasks (又名NP-hard问题)
    • 7.10 - Near-optimization
  • 8 - 递归(Recursion)

英文版本

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中译本

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注释

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  1. ^ 1999年,高德纳教授腾出时间回复了所有信件,共汇出125张支票。其中Axel Böttcher曾先后5次得到2.56美元的支票,3次得到5.12美元的支票。

参考文献

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外部链接

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