算法零基础一本通 Python版
作者：洪锦魁
出版时间：2020年版
内容简介
《算法零基础一本通（Python版）》使用 Python 指导读者从零开始学习算法 ：由基础数据结构开始，逐步解说信息安全算法，*后也讲解了人工智能入门领域的 KNN 和 K-means 算法。《算法零基础一本通（Python版）》包含约 120 个程序实例，使用约 600 张完整图例，深入讲解了 7 种数据结构和数十种算法，此外也针对国内外著名公司招聘程序员的算法考题做了讲解。《算法零基础一本通（Python版）》实用性强、案例丰富，适合有一定 Python 基础的读者使用，也可作为大中专院校及培训机构的参考教材。
目录
目 录
第 1 章 算法基本概念
1-1 计算机的算法…………………………..2
1-2 不好的算法与好的算法……………….3
1-2-1 不好的算法 ………………………………… 3
1-2-2 好的算法 ……………………………………. 7
1-3 程序执行的时间测量方法 ：时间
复杂度…………………………………..8
1-3-1 基本概念 …………………………………. 8
1-3-2 时间测量复杂度 …………………………. 9
1-4 内存的使用 ：空间复杂度…………..12
1-4-1 基本概念 ………………………………….. 12
1-4-2 常见的空间复杂度计算 …………….. 14
1-5 数据结构………………………………16
1-6 习题……………………………………16
第 2 章 数组
2-1 基本概念………………………………20
2-2 使用索引存取数组内容……………..20
2-3 新数据插入数组………………………20
2-3-1 假设当下有足够的连续内存
空间 ………………………………………… 21
2-3-2 假设当下没有足够的连续内存
空间 ………………………………………… 22
2-4 删除数组元素…………………………22
2-5 思考数组的优缺点……………………23
2-6 与数组有关的 Python 程序………..24
2-6-1 建立数组 ………………………………….. 25
2-6-2 存取数组内容 …………………………… 25
2-6-3 将数据插入数组 ……………………….. 26
2-6-4 删除数组元素 …………………………… 27
2-6-5 搜寻数组元素 …………………………… 28
2-6-6 更新数组内容 …………………………… 28
2-6-7 Numpy ……………………………………… 28
2-7 习题……………………………………29
第 3 章 链表
3-1 链表数据形式与内存概念…………..32
3-2 链表的数据读取………………………32
3-3 新数据插入链表………………………33
3-4 删除链表的节点元素………………..34
3-5 循环链表 (circle linked list)……….34
3-6 双向链表………………………………34
3-7 数组与链表基本操作的时间复杂度
比较……………………………………34
3-8 与链表有关的 Python 程序………..35
3-8-1 建立链表 ………………………………….. 35
3-8-2 建立链表类别和遍历此链表 ………. 36
3-8-3 在链表个节点前插入一个
新的节点………………………………….. 37
3-8-4 在链表末端插入新的节点 ………….. 39
3-8-5 在链表中间插入新的节点 ………….. 40
3-8-6 在链表中删除指定内容的节点 …… 42
3-8-7 建立循环链表 …………………………… 43
3-8-8 双向链表 ………………………………….. 44
3-9 习题……………………………………47
第 4 章 队列
4-1 数据插入 enqueue………………….50
4-2 数据读取 dequeue………………….51
4-3 使用列表模仿队列的操作…………..51
4-4 与队列有关的 Python 模块………..53
4-5 习题……………………………………54
第 5 章 栈
5-1 数据推入 push……………………….56
5-2 数据取出 pop…………………………57
5-3 Python 中栈的应用………………….58
5-3-1 使用列表 (list) 模拟栈操作 ………… 58
5-3-2 自行建立 stack 类别执行相关
操作 ………………………………………… 59
5-4 函数调用与栈运作?…………………..61
5-5 递归调用与栈运作?…………………..62
5-6 习题?…………………………………..66
第 6 章?二叉树
6-1 建立二叉树?…………………………..68
6-2 删除二叉树的节点?…………………..70
6-3 搜寻二叉树的数据?…………………..72
6-4 更进一步认识二叉树?……………….74
6-5 内存存储二叉树的方法?…………….75
6-6 Python 中二叉树的运用?…………..77
6-6-1 使用数组建立二叉树 …………………77
6-6-2 链表方式建立二叉树的根节点 ……79
6-6-3 使用链表建立二叉树 …………………80
6-6-4 遍历二叉树使用中序 (inorder)
打印 …………………………………………80
6-6-5 遍历二叉树使用前序 (preorder)
打印 …………………………………………85
6-6-6 遍历二叉树使用后序 (postorder)
打印 …………………………………………89
6-6-7 二叉树节点的搜寻 …………………….94
6-6-8 二叉树节点的删除 …………………….96
6-6-9 二叉树的应用与工作效率 …………..98
6-7 习题?…………………………………..98
第 7 章?堆积树
7-1 建立堆积树?…………………………102
7-2 插入数据到堆积树?…………………103
7-3 取出小堆积树的值?……………..105
7-4 小堆积树与数组?…………………106
7-5 Python 内建堆积树模块 heapq?..107
7-5-1 建立二叉堆积树 heapify( ) ………..107
7-5-2 推入元素到堆积 heappush( ) …….. 108
7-5-3 从堆积取出和删除元素
heappop( ) ………………………………. 109
7-5-4 推入和取出 heappushpop( ) ………. 110
7-5-5 传回或是小的 n 个元素 …. 110
7-5-6 取出堆积的小值和插入新元素 .111
7-5-7 堆积的元素是元组 (tuple) ………….111
7-5-8 二叉堆积树排序的应用 …………… 112
7-6 Python 硬功夫 ：自己建立
???堆积树?………………………………113
7-6-1 自己建立堆积树 ……………………… 113
7-6-2 自己建立方法取出堆积树的
小值 …………………………………… 114
7-6-3 插入节点 ………………………………… 115
7-7 习题?…………………………………115
第 8 章?哈希表
8-1 基本概念?……………………………118
8-2 哈希表转成数组?……………………119
8-2-1 哈希表写入 …………………………….. 119
8-2-2 哈希碰撞与链结法 ………………….. 121
8-2-3 哈希碰撞与开放寻址法 …………… 122
8-3 搜寻哈希表?…………………………122
8-4 哈希表的规模与扩充?……………..124
8-5 好的哈希表与不好的哈希表?……..125
8-6 哈希表效能分析?……………………126
8-7 Python 程序应用?………………….126
8-7-1 Python 建立哈希表 ………………….. 127
8-7-2 建立电话号码簿 ……………………… 127
8-7-3 避免数据重复 …………………………. 128
8-8 认识哈希表模块 hashlib?…………129
8-8-1 使用 md5( ) 方法计算中文 / 英文
数据的哈希值 …………………………. 130
8-8-2 计算文件的哈希值 ………………….. 131
8-8-3 使用 sha1( ) 方法计算哈希值 ……. 132
8-8-4 认识此平台可以使用的哈希
算法 ………………………………………. 132
8-8-5 认识跨平台可以使用的哈希
算法 ………………………………………. 133
8-9 习题?…………………………………133
第 9 章?排序
9-1 排序的概念与应用?…………………136
9-2 泡沫排序法 (bubble?sort)?……….137
9-2-1 图解泡沫排序算法 ……………….. 137
9-2-2 Python 程序实例 ……………………… 140
9-3 鸡尾酒排序 (cocktail?sort)?………142
9-3-1 图解鸡尾酒排序算法 ………………. 142
9-3-2 Python 程序实例 ……………………… 144
9-4 选择排序 (selection?sort)?……….145
9-4-1 图解选择排序算法 ………………….. 145
9-4-2 Python 程序实例 ……………………… 147
9-4-3 选择排序的应用 ……………………… 148
9-5 插入排序 (insertion?sort)?……….149
9-5-1 图解插入排序算法 ………………….. 149
9-5-2 插入排序与玩扑克牌 ………………. 151
9-5-3 Python 程序实例 ……………………… 151
9-6 堆积树排序 (heap?sort)………….152
9-6-1 图解堆积树排序算法 ………………. 152
9-6-2 Python 程序实例 ……………………… 154
9-7 快速排序 (quick?sort)?……………157
9-7-1 图解快速排序算法 ………………….. 157
9-7-2 Python 程序实例 ……………………… 159
9-8 合并排序 (merge?sort)?………….159
9-8-1 图解合并排序算法 ………………….. 159
9-8-2 Python 程序实例 ……………………… 163
9-9 习题?…………………………………164
第 10 章?数据搜寻
10-1 顺序搜寻法
(sequential?search)?…………..168
10-1-1 图解顺序搜寻算法 ………………… 168
10-1-2 Python 程序实例 ……………………. 168
10-2 二分搜寻法 (binary?search)?….169
10-2-1 图解二分搜寻法 ……………………. 169
10-2-2 Python 程序实例 ……………………. 170
10-3 搜寻值算法?………………….171
10-4 习题?……………………………….171
第 11 章?栈、回溯算法与迷宫
11-1 走迷宫与回溯算法?……………….174
11-2 迷宫设计栈扮演的角色?…………177
11-3 Python 程序走迷宫?……………..177
11-4 习题?……………………………….180
第 12 章?从递归看经典算法
12-1 斐波那契 (Fibonacci) 数列?……184
12-2 河内塔算法?……………………….185
12-2-1 了解河内塔问题 ……………………. 185
12-2-2 手动实践河内塔问题 …………….. 187
12-2-3 Python 程序实践河内塔问题 ….. 191
12-3 八皇后算法?……………………….193
12-3-1 了解八皇后的题目 ………………… 193
12-3-2 回溯算法与八皇后 ………………… 194
12-3-3 递归的解法 …………………………… 196
12-4 分形与 VLSI 设计算法?………….197
12-4-1 算法基本概念 ……………………….. 197
12-4-2 Python 程序实例 ……………………. 199
12-5 习题………………………………..200
第 13 章?图形理论
13-1 图形的基本概念?………………….206
13-1-1 基本概念 ………………………………. 206
13-1-2 生活实例的概念扩展 …………….. 206
13-1-3 加权图形 (weighted graph) ……… 207
13-1-4 有向图形 (directed graph) ……….. 208
13-1-5 有向无环图 (directed acycle
graph) …………………………………… 209
13-1-6 拓扑排序 (topological sort) ……… 209
13-2 广度优先搜寻算法概念解说?……209
13-2-1 广度优先搜寻算法理论 ……….. 209
13-2-2 生活实务解说 ……………………….. 212
13-2-3 短路径 ………………………………. 215
13-3 Python 实践广度优先搜寻算法?…215
13-3-1 好用的 collections 模块的
deque() …………………………………. 215
13-3-2 广度优先搜寻算法实例………….. 217
13-3-3 广度优先算法拜访所有节点 …… 219
13-3-4 走迷宫 ………………………………….. 222
13-4 深度优先搜寻算法概念解说?……224
13-4-1 深度优先搜寻算法理论 ……….. 224
13-4-2 深度优先搜寻算法实例 ………… 229
13-5 习题?……………………………….231
第 14 章?图形理论之短路径算法
14-1 戴克斯特拉 (Dijkstra’s) 算法?….234
14-1-1 短路径与快路径问题 ………. 234
14-1-2 戴克斯特拉算法 ……………………. 234
14-1-3 Python 程序实例 ……………………. 237
14-2 贝尔曼 – 福特 (Bellman-Ford)
????算法?……………………………….238
14-3 A* 算法?……………………………241
14-4 习题?……………………………….244
第 15 章?贪婪算法
15-1 选课分析?………………………….248
15-1-1 问题分析 ……………………………. 248
15-1-2 算法分析 ………………………………. 249
15-1-3 Python 程序实例 ……………………. 250
15-2 背包问题 ：贪婪算法不是
完美的结果?…………………….251
15-2-1 问题分析 ……………………………. 251
15-2-2 算法分析 ………………………………. 251
15-2-3 Python 实例 ………………………….. 251
15-3 电台选择?………………………….253
15-3-1 问题分析 ……………………………. 253
15-3-2 算法分析 ………………………………. 253
15-3-3 Python 实例 ………………………….. 258
15-4 业务员旅行?……………………….259
15-4-1 问题分析 ………………………………. 259
15-4-2 算法分析 ………………………………. 260
15-5 习题?……………………………….266
第 16 章?动态规划算法
16-1 再谈背包问题 ：动态规划算法?…270
16-1-1 简单同时正确的算法但是耗时 … 270
16-1-2 动态规划算法 ……………………….. 272
16-1-3 动态算法延伸探讨 ………………… 275
16-1-4 存放顺序也不影响结果…………..276
16-1-5 Python 程序实例 ……………………. 276
16-2 旅游行程的安排?………………….277
16-2-1 旅游行程概念 ……………………… 277
16-2-2 Python 程序实例 ……………………. 277
16-3 习题?……………………………….278
第 17 章?数据加密到信息安全算法
17-1 数据安全与数据加密?…………….282
17-1-1 认识数据安全的专有名词 ………. 282
17-1-2 加密 ……………………………………… 283
17-2 摩斯密码 (Morse?code)?……….284
17-3 凯撒密码?………………………….285
17-4 再谈文件加密技术?……………….287
17-5 全天下只有你可以解的加密程序
????( 你也可能无法解 )?………………288
17-6 哈希函数与 SHA 家族?………….290
17-6-1 再谈哈希函数 ……………………….. 290
17-6-2 MD5(Message-Digest
Algorithm) …………………………….. 291
17-6-3 SHA 家族 ………………………………292
17-7 密钥密码?………………………….295
17-7-1 对称密钥密码 ……………………….. 295
17-7-2 公钥密码 ………………………………. 297
17-8 讯息鉴别码 (message
?????authentication?code)?………….302
17-9 数字签名 (digital?signature)?….304
17-10 数字证书 (digital?certificate)?..306
17-11?习题?………………………………309
第 18 章?人工智能破冰之旅 ：KNN 和
K-means 算法
18-1 KNN 算法 : 电影分类?…………..312
18-1-1 规划特征值 …………………………… 312
18-1-2 将 KNN 算法应用在电影分类 … 312
18-1-3 项目程序实例 ……………………….. 313
18-1-4 电影分类结论 ……………………….. 314
18-2 KNN 算法 ：选举造势与销售
?????烤香肠?…………………………….314
18-2-1 规划特征值表 ……………………….. 314
18-2-2 回归方法 ………………………………. 314
18-2-3 项目程序实例 ……………………….. 315
18-3 K-means 算法?………………….316
18-3-1 算法基础 ………………………………. 316
18-3-2 程序实例 ………………………………. 317
18-4 习题?……………………………….322
第 19 章?常见职场面试算法
19-1 质数测试?………………………….326
19-2 回文算法?………………………….327
19-3 欧几里得算法?…………………….328
19-3-1 土地区块划分 ……………………….. 328
19-3-2 公约数 (greatest common
divisor) …………………………………. 328
19-3-3 辗转相除法 …………………………… 329
19-3-4 递归式函数设计处理欧几里得
算法 …………………………………….. 330
19-4 小公倍数 (least?common
????multiple)?………………………….330
19-5 鸡兔同笼问题?…………………….330
19-6 挖金矿问题?……………………….332
19-7 习题?……………………………….333