演算法：圖解邏輯思維 + Python程式實作 王者歸來DM2260

★★★★★【650張圖例】+【圖解演算法原理和邏輯思維】★★★★★

★★★★★【20個主題】+【220個Python程式實例】★★★★★

★★★★★【邏輯思維】+【Python實作】=【演算法的精髓】★★★★★

本書的第一版曾經獲得博客來與天瓏暢銷排行榜第1名，撰寫這本書時採用下列原則。

1：彩色圖片引導讀者認識演算法的邏輯思維。

2：Python程式實作演算法原理。

3：章節習題引導讀者複習與自我練習。

當讀者遵循這步驟學習時，相信一定可以完整學習演算法的相關知識，本書的主體內容如下：

☆    20個主題

★ 認識時間複雜度和空間複雜度

☆    7大資料結構完整圖說與程式實例

★ 7大排序法完整圖說與程式實例

☆    遞迴與回溯演算法

★ 電腦領域的經典演算法八皇后和河內塔

☆ 碎形與VLSI設計應用

★ 圖形理論

☆ 深度、寬度優先搜尋

★ Bellman-Ford演算法

☆ Dijkstra’s演算法

★ 貪婪演算法

☆ 動態規劃演算法

★ 資訊安全演算法

☆ 摩斯與凱薩密碼

★ 金鑰系統觀念，解說設計金鑰方法或是應用目前市面上成熟的金鑰

☆ 訊息鑑別碼(Message authentication code)

★ 數位簽章(Digital Signature)

☆ 數位憑證(Digital certificate)

★ 基礎機器學習KNN演算法

☆ K-means演算法

★ 網頁排名演算法

☆ 常見的演算法考題與Leetcode考題

一位跨越電腦作業系統與科技時代的電腦專家，著作等身的作家。

n   DOS時代他的代表作品是IBM PC組合語言、C、C++、Pascal、資料結構。

n   Windows時代他的代表作品是Windows Programming使用C、Visual Basic。

n   Internet時代他的代表作品是網頁設計使用HTML。

n   大數據時代他的代表作品是R語言邁向Big Data之路。

n   人工智慧時代他的代表作品是機器學習彩色圖解 + 基礎數學與基礎微積分 + Python實作
除了作品被翻譯為簡體中文、馬來西亞文，2000年作品更被翻譯為Mastering HTML英文版行銷美國，近年來作品則是在北京清華大學和台灣深智同步發行：
1：C、Java、Python最強入門邁向頂尖高手之路王者歸來
2：OpenCV影像創意邁向AI視覺王者歸來
3：Python網路爬蟲：大數據擷取、清洗、儲存與分析王者歸來

4：演算法最強彩色圖鑑 + Python程式實作王者歸來

5：matplotlib從2D到3D資料視覺化
7：網頁設計HTML+CSS+JavaScript+jQuery+Bootstrap+Google Maps王者  歸來

6：機器學習彩色圖解 + 基礎數學、基礎微積分 + Python實作王者歸來

7：R語言邁向Big Data之路王者歸來

8：Excel完整學習、Excel函數庫、Excel VBA應用王者歸來

9：Python操作Excel最強入門邁向辦公室自動化之路王者歸來

10：Power BI最強入門 – 大數據視覺化+智慧決策+雲端分享王者歸來
他的近期著作分別登上天瓏、博客來、Momo電腦書類暢銷排行榜前幾名，他的著作最大的特色是，所有程式語法或是功能解說會依特性分類，同時以實用的程式範例做解說，讓整本書淺顯易懂，讀者可以由他的著作事半功倍輕鬆掌握相關知識。

1-1 電腦的演算法 ........................................ 1-3

1-2 遞迴函數設計 ........................................ 1-4

1-3 好的演算法與不好的演算法 ............... 1-11

1-4 程式執行的時間量測方法

– 時間複雜度 ....................................... 1-15

1-5 記憶體的使用 – 空間複雜度 ............... 1-21

1-6 資料結構 ............................................. 1-25

1-7 習題 ..................................................... 1-26

第二章　陣列(Array)

2-1 基本觀念 ............................................... 2-2

2-2 使用索引存取陣列內容 ......................... 2-2

2-3 新資料插入陣列 .................................... 2-3

2-4 刪除陣列元素 ........................................ 2-5

2-5 思考陣列的優缺點 ................................ 2-6

2-6 與陣列有關的Python 程式 ................... 2-7

2-7 習題 ..................................................... 2-12

第三章　鏈結串列(Linked list)

3-1 鏈結串列資料形式與記憶體觀念 .......... 3-2

3-2 鏈結串列的資料讀取 ............................. 3-3

3-3 新資料插入鏈結串列 ............................. 3-3

3-4 刪除鏈結串列的節點元素 ..................... 3-4

3-5 循環鏈結串列(circle linked list) ............ 3-4

3-6 雙向鏈結串列 ........................................ 3-5

3-7 陣列與鏈結串列基本操作時間複雜度

比較 ....................................................... 3-5

3-8 與鏈結串列有關的Python 程式 ............ 3-5

3-9 習題 ..................................................... 3-19

第四章　佇列(Queue)

4-1 資料插入enqueue ................................ 4-2

4-2 資料讀取dequeue ................................ 4-3

4-3 使用串列模擬佇列的操作 ..................... 4-4

4-4 與佇列有關的Python 模組 ................... 4-6

4-5 習題 ....................................................... 4-7

第五章　堆疊(Stack)

5-1 資料堆入push ....................................... 5-2

5-2 資料取出pop ........................................ 5-4

5-3 Python 實作堆疊 ................................... 5-5

5-4 函數呼叫與堆疊運作 ............................. 5-8

5-5 遞迴呼叫與堆疊運作 ........................... 5-10

5-6 習題 ..................................................... 5-13

第六章　二元樹(Binary Tree)

6-1 建立二元樹 ............................................ 6-2

6-2 刪除二元樹的節點 ................................ 6-4

6-3 搜尋二元樹的數據 ................................ 6-8

6-4 更進一步認識二元樹 ............................. 6-9

6-5 記憶體儲存二元樹的方法 ................... 6-11

6-6 Python 實作二元樹 ............................. 6-12

6-7 二元樹的缺點 ...................................... 6-39

6-8 習題 ..................................................... 6-39

第七章　堆積樹(Heap Tree)

7-1 建立堆積樹 ............................................ 7-2

7-2 插入數據到堆積樹 ................................ 7-4

7-3 取出最小堆積樹的值 ............................. 7-6

7-4 最小堆積樹與陣列 ................................ 7-8

7-5 Python 內建堆積樹模組heapq ............. 7-9

7-6 Python 硬功夫 - 自己建立堆積樹模組 . 7-15

7-7 習題 ..................................................... 7-18

第八章　雜湊表(Hash Table)

8-1 基本觀念 ............................................... 8-2

8-2 雜湊表轉成陣列 .................................... 8-3

8-3 搜尋雜湊表 ............................................ 8-8

8-4 雜湊表的規模與擴充 ............................. 8-9

8-5 好的雜湊表與不好的雜湊表 ............... 8-11

8-6 雜湊表效能分析 .................................. 8-12

8-7 Python 程式應用 ................................. 8-13

8-8 認識雜湊表模組hashlib ...................... 8-16

8-9 習題 ..................................................... 8-21

第九章　排序

9-1 排序的觀念與應用 ................................ 9-2

9-2 泡沫排序法(Bubble Sort)...................... 9-4

9-3 雞尾酒排序(Cocktail Sort) .................. 9-10

9-4 選擇排序(Selection Sort) .................... 9-14

9-5 插入排序(Insertion Sort) .................... 9-18

9-6 堆積樹排序(Heap Sort) ...................... 9-21

9-7 快速排序(Quick Sort) ......................... 9-26

9-8 合併排序(Merge Sort) ........................ 9-29

9-9 習題 ..................................................... 9-35

第十章　數據搜尋

10-1 順序搜尋法(Sequential Search) .......... 10-2

10-2 二分搜尋法(Binary Search) ................ 10-3

10-3 搜尋最大值演算法 .............................. 10-6

10-4 習題 ..................................................... 10-7

第十一章　堆疊、回溯演算法與迷宮

11-1 走迷宮與回溯演算法 ........................... 11-2

11-2 迷宮設計堆疊扮演的角色 ................... 11-5

11-3 Python 程式實作走迷宮 ...................... 11-6

11-4 習題 ..................................................... 11-9

第十二章　從遞迴看經典演算法

12-1 費波納契(Fibonacci) 數列 .................. 12-2

12-2 河內塔演算法 ...................................... 12-4

12-3 八皇后演算法 .................................... 12-17

12-4 碎形 – VLSI 設計演算法 ..................... 12-21

12-5 習題 ................................................... 12-25

第十三章　圖形(Graph) 理論

13-1 圖形(Graph) 的基本觀念 .................... 13-2

13-2 廣度優先搜尋演算法觀念解說 ............ 13-6

13-3 Python 實作廣度優先搜尋演算法 ..... 13-13

13-4 深度優先搜尋演算法理論與實作 ...... 13-22

13-5 習題 ................................................... 13-30

第十四章　圖形理論之最短路徑演算法

14-1 戴克斯特拉(Dijkstra's) 演算法 ............ 14-2

14-2 貝爾曼- 福特(Bellman-Ford) 演算法 . 14-7

14-3 A* 演算法 .......................................... 14-10

14-4 習題 ................................................... 14-14

第十五章　貪婪演算法(Greedy Algorithm)

15-1 選課分析 ............................................. 15-2

15-2 背包問題 – 貪婪演算法不是最完美的

結果 ..................................................... 15-5

15-3 電台選擇 ............................................. 15-8

15-4 業務員旅行 ........................................ 15-16

15-5 NP-Complete 問題 ............................. 15-24

15-6 習題 ................................................... 15-25

第十六章　動態規劃演算法

16-1 再談背包問題 – 動態規劃演算法 ........ 16-2

16-2 旅遊行程的安排 ................................ 16-12

16-3 挖金礦問題 ........................................ 16-14

16-4 最長共用子字串 ................................ 16-15

16-5 習題 ................................................... 16-20

第十七章　資料加密到資訊安全演算法

17-1 資料安全與資料加密 ........................... 17-2

17-2 摩斯密碼(Morse code) ....................... 17-5

17-3 凱薩密碼 ............................................. 17-7

17-4 再談文件加密技術 .............................. 17-9

17-5 全天下只有你可以解的加密程式? ... 17-10

你也可能無法解? ............................. 17-10

17-6 雜湊函數與SHA 家族 ....................... 17-12

17-7 金鑰密碼 ........................................... 17-18

17-8 訊息鑑別碼

(Message authentication code) ......... 17-27

17-9 數位簽章(Digital Signature) .............. 17-28

17-10 數位憑證(Digital certificate) ............. 17-30

17-11 習題 ................................................... 17-33

第十八章　 人工智慧破冰之旅-KNN 和

K-means 演算法演算法

18-1 將畢氏定理應用在性向測試 ............... 18-2

18-2 電影分類 ............................................. 18-4

18-3 選舉造勢與銷售烤香腸 ....................... 18-7

18-4 K-means 演算法 .................................. 18-9

18-5 習題實作題 ........................................ 18-15

第十九章　常見職場面試的演算法

19-1 自動販賣機找零錢的問題 ................... 19-2

19-2 基數轉換 ............................................. 19-4

19-3 質數(Prime number) 測試 .................. 19-6

19-4 回文(Palindrome) 演算法 ................... 19-8

19-5 歐幾里德演算法 .................................. 19-9

19-6 最小公倍數(Least Common Multiple)

.......................................................... 19-12

19-7 雞兔同籠的問題 ................................ 19-13

19-8 網頁排名PageRank ........................... 19-14

19-9 習題 ................................................... 19-19

第二十章　精選LeetCode 考題演算法

20-1 爬樓梯問題 ........................................ 20-2

20-2 小偷偷物品問題 ................................. 20-3

20-3 最少經費粉刷房子 ............................. 20-4

20-4 粉刷籬笆的方法 ................................. 20-5

20-5 棒球比賽得分總計 ............................. 20-7

20-6 判斷2 個矩形是否相交 ..................... 20-9

20-7 分糖果問題 ...................................... 20-10

20-8 記錄機器人行走路徑 ....................... 20-11

20-9 設計滿足小孩分餅乾的問題 ............ 20-13

20-10 賣檸檬汁找錢的問題 ...................... 20-14

市面上已經有許多演算法的書籍，這些書籍普遍的缺點如下：

‰ 紙上談兵不切實際，只介紹演算法原理，只有很少的片段程式碼。讀者學會哪些書籍所述的演算法原理，最後依舊沒有實作能力，其實演算法的原理不困難，如何將原理用程式實作才是演算法的精髓。

‰ 書籍不是使用 Python 實作，與當前最熱門的 Python 程式脫鉤，未來無法融入企業電腦環境。

撰寫這本演算法書籍，筆者時時記住下列2 個原則：

1： 用彩色圖片引導讀者認識演算法的邏輯思維，方便讀者輕鬆學習，這本書包含了約650 張演算法的邏輯思維圖片，這也是目前演算法書籍有最多彩色邏輯思維圖片的書籍。

2： 教導讀者使用Python 實作演算法理論，全書共有149 個程式實例 + 71 個習題實作，這也是目前演算法書籍有最多Python 程式實例的書籍。

這本書是筆者所著演算法書籍的第3 版，相較前一版，主要增加下列內容：

‰ 獨家彩色圖解河內塔移動過程的步驟與原理

‰ 自動販賣機

‰ 基數轉換

‰ 重新詮釋歐幾里德演算法

‰ 網頁排名 Page Rank 演算法

‰ 增加 LeetCode 考題

‰ 棒球比賽得分總計

‰ 判斷 2 個矩形是否相交

‰ 分糖果問題

‰ 記錄機器人行走路徑

‰ 設計滿足小孩分餅乾的問題

‰ 賣檸檬汁找錢的問題

‰ 小細節修訂約 100 處

這是一本使用Python 從零開始指導讀者的演算法入門書籍，從基礎資料結構與演算法開始，同時解說資訊安全演算法，網頁排名演算法，人工智慧入門的KNN 和K-means 演算法，最後則精選著名的LeetCode 考題演算法。整本書的特色是彩色圖片引導演算法理論的邏輯思維與Python 實作同步解說，讓讀者可以很輕鬆掌握相關知識。

全書內容包含149 個程式實例，使用約650 張完整圖表或圖例，完整解說7 種資料結構，數十種演算法相關知識，這本書包含下列主要內容。

‰ 時間複雜度

‰ 空間複雜度

‰ 7 大資料結構完整圖說與程式實例

‰ 特別使用二元樹和堆疊解圖形解說遞迴中序、前序和後序列印

‰ 7 大排序法完整圖說與程式實例

‰ 二分搜尋與遍歷

‰ 分治法 (Divide and Conquer)

‰ 遞迴與回溯演算法

‰ 八皇后與河內塔

‰ 碎形與 VLSI 設計應用

‰ 圖形理論

‰ 深度、寬度優先搜尋

‰ Bellman-Ford 演算法

‰ Dijkstra's 演算法

‰ 貪婪演算法

‰ 動態規劃演算法

‰ 資訊安全演算法

‰ 摩斯與凱薩密碼

‰ 金鑰系統觀念，也解說設計金鑰方法或是應用目前市面上成熟的金鑰。

‰ 訊息鑑別碼 (Message authentication code)

‰ 數位簽章 (Digital Signature)

‰ 數位憑證 (Digital certificate)

‰ 基礎機器學習 KNN 演算法，不過讀者不用擔心這是分類與迴歸的數學或是統計問題，筆者將拋棄數學公式，用很平實語句敘述搭配程式實例，讓讀者徹底了解此演算法。

‰ 在機器學習的無監督學習中，K-means 演算法常被用來做特徵學習，筆者也將拋棄數學公式，用很平實語句敘述搭配程式實例，讓讀者徹底了解此演算法。

‰ 網頁排名演算法

‰ 常見的演算法考題與 Leetcode 考題

一本書的誕生最重要價值是有系統傳播知識，讀者可以從有系統知識架構，輕鬆、快速學會想要的知識。

寫過許多的電腦書著作，本書沿襲筆者著作的特色，程式實例豐富，相信讀者只要遵循本書內容必定可以在最短時間使用Python 精通演算法應用，編著本書雖力求完美，但是學經歷不足，謬誤難免，尚祈讀者不吝指正。

洪錦魁2022/10/10

jiinkwei@me.com