Грокаем алгоритмы. Иллюстрированное пособие для программистов и любопытствующих

Я прежде всего стремился к тому, чтобы книга легко читалась. Я избегаю неожиданных поворотов; каждый раз, когда в книге упоминается новая концепция, я либо объясняю ее сразу, либо говорю, где буду объяснять. Основные концепции подкрепляются упражнениями и повторными объяснениями, чтобы вы могли проверить свои предположения и убедиться в том, что не потеряли нить изложения.

В книге приводится множество примеров. Моя цель — не вывалить на читателя кучу невразумительных формул, а упростить наглядное представление этих концепций. Я также считаю, что мы лучше всего учимся тогда, когда можем вспомнить что-то уже известное, а примеры помогают освежить память. Так, когда вы вспоминаете, чем массивы отличаются от связанных списков (глава 2), просто вспомните, как ищете места для компании в кинотеатре. Наверное, вы уже поняли, что я сторонник визуального стиля обучения, — в книге полно рисунков.

Содержимое книги было тщательно продумано. Нет смысла писать книгу с описанием всех алгоритмов сортировки — для этого есть такие источники, как Википедия и Khan Academy. Все алгоритмы, описанные в книге, имеют практическую ценность. Я применял их в своей работе программиста, и они закладывают хорошую основу для изучения более сложных тем.

Приятного чтения!

Структура книги

В первых трех главах закладываются основы:

• Глава 1 — вы изучите свой первый нетривиальный алгоритм: бинарный поиск. Также здесь рассматриваются основы анализа скорости алгоритмов с применением «O-большое». Эта запись часто используется в книге для описания относительной быстроты выполнения алгоритмов.

• Глава 2 — вы познакомитесь с двумя основополагающими структурами данных: массивами и связанными списками. Эти структуры данных часто встречаются в книге и используются для создания более сложных структур данных, например хеш-таблиц (глава 5).

• Глава 3 — вы узнаете о рекурсии — удобном приеме, используемом многими алгоритмами (например алгоритмом быстрой сортировки, о котором рассказано в главе 4).

По моему опыту, темы «O-большое» и рекурсии сложны для новичков, поэтому в этих разделах я снижаю темп изложения и привожу более подробные объяснения.

В оставшейся части книги представлены алгоритмы, часто применяемые в разных областях.

• Методы решения задач рассматриваются в главах 4, 8 и 9. Если вы столкнулись со сложной задачей и не знаете, как эффективно ее решить, воспользуйтесь стратегией «разделяй и властвуй» (глава 4) или методом динамического программирования (глава 9). А если вы поняли, что эффективного решения не существует, попробуйте получить приближенный ответ с использованием жадного алгоритма (глава 8).

• Хеш-таблицы рассматриваются в главе 5. Хеш-таблицы — исключительно полезная структура данных, предназначенная для хранения пар ключей и значений (например имени человека и адреса электронной почты или имени пользователя и пароля). Трудно переоценить практическую полезность хеш-таблиц. Приступая к решению задачи, я обычно прежде всего задаю себе два вопроса: можно ли здесь воспользоваться хеш-таблицей и можно ли смоделировать задачу в виде графа.

• Алгоритмы графов рассматриваются в главах 6 и 7. Графы используются для моделирования сетей: социальных, дорожных, нейронных или любых других совокупностей связей. Поиск в ширину (глава 6) и алгоритм Дейкстры (глава 7) предназначены для поиска кратчайшего расстояния между двумя точками сети: с их помощью можно вычислить кратчайший маршрут к точке назначения или количество промежуточных знакомых у двух людей в социальной сети.

• Алгоритмkближайших соседей рассматривается в главе 10. Это простой алгоритм машинного обучения; с его помощью можно построить рекомендательную систему, механизм оптического распознавания текста, систему прогнозирования курсов акций — словом, всего, что требует прогнозирования значений («Мы думаем, что Адит поставит этому фильму 4 звезды») или классификации объектов («Это буква Q»).

• Следующий шаг: в главе 11 представлены 10 алгоритмов, которые хорошо подойдут для дальнейшего изучения темы.

Как работать с этой книгой

Порядок изложения и содержимое книги были тщательно продуманы. Если вас очень сильно интересует какая-то тема — переходите прямо к ней. В противном случае читайте главы по порядку, они логически переходят одна в другую.

Я настоятельно рекомендую самостоятельно выполнять код всех примеров. Вы не поверите, насколько это важно. Просто введите мои примеры кода «с листа» (или загрузите их по адресу www.manning.com/books/grokking-algorithms или https://github.com/egonschiele/grokking_algorithms) и выполните. Так у вас в памяти останется гораздо больше, чем просто при чтении.

Также я рекомендую выполнить упражнения, приведенные в книге. Упражнения не займут много времени — обычно задачи решаются за минуту или две, иногда за 5–10 минут. Упражнения помогут проверить правильность понимания материала. Если вы где-то сбились с пути, то узнаете об этом, не заходя слишком далеко.

Для кого предназначена эта книга

Эта книга предназначена для читателей, которые владеют азами программирования и хотят разобраться в алгоритмах. Может быть, вы уже столкнулись с задачей программирования и пытаетесь найти алгоритмическое решение. А может, вы хотите понять, где вам могут пригодиться алгоритмы. Ниже приведен короткий и неполный список людей, которым может пригодиться книга:

• программисты-самоучки;

• студенты, начавшие изучать программирование;

• выпускники, желающие освежить память;

• специалисты по физике/математике/другим дисциплинам, интересующиеся программированием.

Условные обозначения и загружаемые материалы

Во всех примерах в книге используется Python 2.7. Весь программный код оформлен моноширинным шрифтом, чтобы его можно было отличить от обычного текста. Некоторые листинги сопровождаются аннотациями, подчеркивающими важные концепции.

Код примеров книги можно загрузить на сайте издательства по адресу www.manning.com/books/grokking-algorithms или https://github.com/egonschiele/grokking_algorithms.

Я считаю, что мы лучше всего учимся тогда, когда нам это нравится, — так что получайте удовольствие от процесса… и запускайте примеры кода!

Об авторе

Адитья Бхаргава работает программистом в Etsy, интернет-рынке авторских работ. Он получил степень магистра по информатике в Чикагском университете и ведет популярный иллюстрированный технический блог adit.io.

От издательства

Ваши замечания, предложения, вопросы отправляйте по адресу comp@piter.com (издательство «Питер», компьютерная редакция).

Мы будем рады узнать ваше мнение!

На веб-сайте издательства www.piter.com вы найдете подробную информацию о наших книгах.