這本演算法書寫了七年

小編語

現如今，出版一本書已經不是什麼特別稀奇的事兒了。編程世界也一樣，新書層出不窮，多得讓人眼花繚亂。最近圖靈出版的新書，有一本書讓我特別感動，不僅是因為這本書內容本身好，更是因為作者樂意七年時間沉浸於一件事兒中仔細打磨，這本書就是《演算法新解》。之前很早就聽策劃編輯說她手下有本演算法書很給力，作者寫了七年之久，而且是先發布英文版，再寫中文版，當時敬佩之心油然而生。

前段時間，作者劉新宇拜訪圖靈，有幸見面並聊了一會兒。算起來他已經是一位老程序員了，2001年從清華大學自動化系畢業之後就從事軟體研發工作，目前就職於亞馬遜中國倉儲和物流技術團隊。

他關注基本演算法和數據結構，尤其是函數式演算法。平時酷愛閱讀，編程類圖書和數學類圖書是他的心頭好。我加了新宇老師的微信之後，發現他發微信比較少，有必與書相關。比較讓我吃驚的是他的閱讀速度，大概是因為了解得越多吸收得越快吧。

當然，我對新宇老師了解不多，也不懂演算法，接下來關於《演算法新解》和作者的故事，交給專業大咖們講述。

常成博士

4數網主編

「使用和發現演算法是快樂的，這也是我覺得這本書特別美好之處。畢竟人類的最高階段就是認識宇宙，了解生命起源，而更高階段是創造和優雅地解決那些有趣的謎題！」

我幾年前曾經粗略讀過這本書的英文書稿Elementary Algorithms，五六百頁的一本演算法書，是作者多年來在學術界和工業界實踐中不斷思考的結晶。那本英文書稿因為對幾個演算法問題的獨到解讀，成為英文世界中很多人學習演算法的參考資料。這次我拿到新宇的中文版書稿《演算法新解》，感覺內容更加充實豐富，文筆更加流暢，引文更加全面，結構更加緊湊，我也更加不讀完不能釋手。過去有人告訴我又一本中文版演算法書要出版時，我通常的反應都是「又一本？」，並嗤之以鼻。畢竟中文的計算機演算法書質量良莠不齊，而且存在大量照翻英文書的現象，而這本《演算法新解》則是作者多年知識積累下的原創之作。更加難得的是，作者在書後給出了詳細的參考文獻，供讀者進一步學習參考。

從計算機語言知識的角度看，這本書雖然原叫「初等」演算法，但是對讀者的要求並不低，書中大量使用了C/C++、Python 和Haskell 這幾種語言。C/C++ 和Python 作為傳統而又實用的兩種語言，包含了指令語言、面向對象和動態語言等幾種形態，為從業人員和普通大眾所廣泛使用和熟悉。那麼，為什麼要用Haskell 呢？孫中山曾經說過「世界潮流，浩浩蕩蕩，順之則昌，逆之則亡」，計算機語言的進化過程也一樣。計算機語言從最初的「讓機器能理解人的交流工具」，逐漸進化到可以描述人類思考過程的更加抽象、數學上更嚴謹，也更加強大的函數式編程語言，而Haskell 就是函數式編程語言的代表。如果要讀懂這本書的最深刻精髓，你需要一點Haskell 知識；如果你之前沒有學過，也讓這本書成為你學習一門函數式編程語言的動力之一吧！

從演算法理論的角度看，這本書深入淺出。作者先花大量篇幅講述最重要的幾種數據結構和相關的處理方法，然後用大量經典而又新穎的問題來講述計算機演算法的核心問題：如何排序和搜索。這本書在前半部分介紹基本的數據結構時沒有落入俗套，而是從樹、堆講起，最後介紹「並不簡單」的隊列，讓人不禁想起張築生先生先講積分、後講微分的經典名著《數學分析新講》。我很喜歡作者介紹排序演算法時對「冒泡排序」的處理：本書並不花費篇幅談論如此低效的演算法，讀者可到維基百科自行花5分鐘理解。相反，作者用了100 多頁的篇幅，通過經典而又有趣的謎題詳細講解了各種搜索演算法。更難得的是，作者大量使用函數式編程語言來做範例，展示了這類語言的強大之處，這在很多中文演算法書中是看不到的。

從思考解決各種有趣問題的角度看，這本書適合任何知識背景和層次的讀者「享用」。演算法不僅僅可以用來解決現實世界中的種種實際問題，比如通過關鍵詞尋找網上最有用的信息，尋找最短的旅遊路線來遊歷所有的景點，再比如無線通信中的信道編碼和解碼；很多美妙的演算法源於人類對一些挑戰自身智力的謎題的思考，比如經典的華容道問題，尋找數獨的解法，再比如用程序戰勝九段圍棋高手等。書中的這些謎題深刻卻不枯燥，作者還給出了很多幽默的插圖，它適合也值得任何學術背景的人花時間閱讀和思考。這讓我看出作者寫這本書不但花費了很多心血，而且收穫了很多歡樂；使用和發現演算法是快樂的，這也是我覺得這本書特別美好之處。畢竟人類的最高階段就是認識宇宙，了解生命起源，而更高階段是創造和優雅地解決那些有趣的謎題！

無論作為一個需要使用各種演算法的從業人員，還是一個喜歡不停思考有趣問題的人，我都覺得新宇的這本《演算法新解》是一本難得的好書。如果可以，我希望能夠立刻把全書上傳到大腦之中。

姚冬

YY 直播架構師

「《演算法新解》的一大特色就是提供了多種編程語言的演算法實現代碼，並且充分利用了各種語言特性。某些演算法用函數式編程語言實現會特別簡潔，比如用Haskell 實現的快速排序只有幾行代碼。」

我和劉新宇認識快10 年了。2007 年的時候我在諾基亞工作，和他所在的公司有技術項目合作，每隔幾周都要一起開會，所以漸漸混熟了。那時他的職位是項目經理，雖然做著管理的工作，但是我感覺他的技術水平比大多數工程師都要好。

有一次工作上的原因，我和他一起去匈牙利出差，在飛機上我在看小說，而他拿出一本英文數學書看了一路。他說數學和編程是他的興趣愛好，每年他都會嘗試學習一門編程語言，或者了解一個新的數學領域。

不同的人有不同的追求，當我們大多數人為了房子車子，為了升職加薪而加班忙碌時，劉新宇卻把6 年的業餘時間用在了寫作上，而且是寫一本免費的書。這本書最初的版本是用英文寫的，中文版是後來翻譯的。

我在大學學計算機編程的時候，看的是嚴蔚敏老師的《數據結構》，當時書里都是Pascal偽代碼，老實說我沒能堅持看完。

如今，編程語言相比二十多年前極大豐富了，而且產生了很多種編程範式。《演算法新解》的一大特色就是提供了多種編程語言的演算法實現代碼，並且充分利用了各種語言特性。某些演算法用函數式編程語言實現會特別簡潔，比如用Haskell 實現的快速排序只有幾行代碼。

現在，軟體開發行業的分工已經非常細了，有人專門負責編寫演算法提供封裝好的庫，也許絕大多數程序員很少需要自己實現某些演算法。我們學習演算法和數據結構，不一定就要實際去編寫演算法代碼，也可以當作一種了解程序底層運作的方式，而這有助於更好地解決問題和優化程序。

閱讀演算法書是會有點枯燥的，先通過閱讀對演算法原理有個基本的概念，然後讀者可以把它當作手邊的參考書，在實際遇到相關問題時拿出來仔細閱讀，結合實際場景可以有更深刻的理解。

這本書是按照教材的風格編寫的，由淺入深，每個演算法從實際應用場景出發，闡述數學原理，再給出偽代碼，並且提供實際可以運行的實現。最後，作者還給出了供課後思考練習的習題。我希望這本書有機會成為計算機教學中的基礎教材之一。

這本書採用了一種新穎的發布方式，它像一個開源軟體項目一樣，作者像管理源代碼一樣管理書的內容，允許讀者參與其中貢獻思路代碼，幫助修改錯誤，以及在其整個生命周期里持續改進。

在軟體和互聯網高速發展的這些年裡，我們程序員不斷開發功能滿足需求，但我們也應該為純技術保留一份好奇、一份執著，劉新宇多年的堅持著實令我感動。雖然演算法都是冷冰冰的符號公式，但是從書里的文字、插圖和代碼里，我們可以感受到作者的技術情懷。

顧崢博士

LinkedIn高級工程師

演算法是每個計算機專業學生的理論課、基礎課、必修課，也是區分計算機愛好者與專業計算機從業人員的重要課程。現在市面上五花八門的演算法書也很多，但是能把演算法結合實際應用生動講解出來的卻鳳毛麟角。劉新宇的這本《演算法新解》讓人眼前一亮，簡明的文字配上插圖和不同編程語言的實現，讓演算法學習變得輕鬆有趣。並且，書中的例子都特別貼近應用，電子字典、用戶輸入匹配等小應用讓人感覺演算法無處不在。對於每個例子，這本書也會循序漸進給出更加優化的演算法，并力求讓讀者掌握一種解決問題的思路。雖然我在計算專業領域研究開發多年，在讀了劉新宇的《演算法新解》以後仍然感覺受益匪淺。我也希望本書的每一位讀者，無論是剛入門的學生、有多年編程經驗的技術人員，還是從事理論研究的科技人員，都能有所收穫。

宋方睿

谷歌軟體工程師、《Haskell趣學指南》譯者

《演算法新解》七年磨一劍，作者筆耕不輟，幾年來常在TopLanguage郵件列表中放出讓大家校對，在程序書泛濫的這個時代尤顯難能可貴。書中包含大量插圖和公式，又結合C/C++、Haskell、Python、Scheme等多種編程語言實現，命令式、函數式兼顧，準確細緻地描述了大量基本演算法和習題。

陳維揚

小米軟體工程師

從入行第一天起，我們就被告誡「不要重複造輪子」，但是現成的「輪子」總有一天會無法達到要求。硬體提升總也趕不上數據量的增加，產品人員總能提出讓人發瘋的新需求，這時我們只有理解原理，才能改進甚至發明可用的新「輪子」。

請不要忘記我們的好奇心。離開了功利的驅使，純粹地獲取知識會是另一種愉悅的精神體驗。在閱讀這本書時，這種體驗將始終伴隨著你。

作者：劉新宇

定價：99

七年磨一劍，亞馬遜中國高級研發人員重磅力作

函數式演算法與常規演算法對照解讀

偽代碼與多語言實現並存，充分發揮語言特性

涵蓋C/C++、Haskell、Python、Scheme等

理論與實例結合，輕鬆學習演算法與數據結構

內含ACM競賽趣題和傳統趣題，發現演算法的樂趣

本書的一大特色就是提供了多種編程語言的演算法實現代碼，並且充分利用了各種語言特性。

本書共分4部分，同時用函數式和傳統方法介紹主要的基本演算法和數據結構，數據結構部分包括二叉樹、紅黑樹、AVL樹、Trie、Patricia、後綴樹、B樹、二叉堆、二項式堆、斐波那契堆、配對堆、隊列、序列等；基本演算法部分包括各種排序演算法、序列搜索演算法、字元串匹配演算法（KMP等）、深度優先與廣度優先搜索演算法、貪心演算法以及動態規劃。

本書由淺入深，每個演算法從實際應用場景出發，闡述數學原理，再給出偽代碼，並且提供實際可以運行的實現。最後，作者還給出了供課後思考練習的習題。

目錄

常成序

姚冬序

前言

第一部分樹

第1章二叉搜索樹：數據結構中的「hello world」

第2章插入排序的進化

第3章並不複雜的紅黑樹

第4章AVL樹

第5章基數樹：Trie和Patricia

第6章後綴樹

第7章B樹

第二部分 堆

第8章二叉堆

第9章從吃葡萄到世界盃：選擇排序的進化

第10章二項式堆、斐波那契堆和配對堆

第三部分 隊列和序列

第11章並不簡單的隊列

第12章序列：最後一塊磚

第四部分 排序和搜索

第13章分而治之：快速排序和歸併排序閱讀

第14章搜索

附錄 列表

參考文獻

索引

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