图论与算法
本书将图论中的数学理论与计算机的算法设计与分析融会贯通,有助于计算机专业人员理解“图论有什么用”,并熟练掌握相关算法问题与解法。同时,避免向读者直接灌输知识,而是通过大量思考题引导读者自我探索和深入思考。

作者:程龚

定价:49.5元

印次:1-3

ISBN:9787302660439

出版日期:2024.04.01

印刷日期:2025.02.24

图书责编:张瑞庆

图书分类:教材

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本书由实际问题展开,在介绍用图建立数学模型并阐述相关数学原理的基础上,进一步介绍用计算 机解决相关问题的方法,包括经典算法的设计和基于数学原理的算法分析,使理论与算法融会贯通,并 通过大量的思考题引导读者自己完成推导过程。 本书共 10 章:第 1 章介绍图的基本概念;第 2~4 章介绍图的连通性和遍历方法,包括基于圈的特 殊遍历方法;第 5 章介绍匹配;第 6 章和第 7 章分别介绍赋权图和有向图,包括流网络;第 8 章介绍独 立、覆盖和支配;第 9 章介绍边和顶点的染色;第 10 章介绍平面,包括面的染色。每节后均附有练习 题,包括理论题和编程练习题。 本书可作为高等学校计算机及相关专业本科生和研究生的教材。

程龚,教授/博导,2006年和2010年于东南大学获学士和博士学位,随后进入南京大学工作,2017年入选江苏省“六大人才高峰”高层次人才计划,2022年入选国家级青年人才计划。主讲“图论与算法”、“计算机问题求解”等课程,2014年获国家级教学成果奖二等奖,2018年入选南京大学“我最喜爱的老师”。研究兴趣包括知识图谱、数据搜索、神经符号推理等。主持国家重点研发计划、国家自然科学基金等资助的多个项目课题。在TKDE、WWW、SIGIR、AAAI、IJCAI、ACL、ISWC等CCF-A/B类国际期刊会议上发表论文50余篇,获ISWC等国际会议最佳论文奖或提名6次,论文总引用3000余次。担任过ISWC短文程序委员会主席、CCKS程序委员会主席等职务,现任江苏省人工智能学会知识工程与智能服务专委会副主任。曾编著《语义网技术体系》,翻译《语义网基础教程》、《谷歌语义搜索》

前 言 动机与历程 2013 年,我开始承担南京大学计算机科学与技术系开设的“图论”课程的教学工作,这是面向本科生的专业选修课。此前的参考教材是多西(John Dossey)等的《离散数学》和迪斯特尔(Reinhard Diestel)的《图论》,备课期间我也翻阅了市面上的其他图论教材,发现其内容均以概念定义和定理证明等“理论”为主。这并不意外,因为图论被认为是数学的分支,关注与图有关的“数学问题”,“图论”课程在很多高校也由数学专业开设。对于计算机专业,这些理论内容有用,但不够用,因为图在计算机领域常作为一种理论工具被用于建模实际问题,继而研究解决相关的“算法问题”,而“算法”在传统的图论教材和图论课程教学内容中占比有限。因此,我认为有必要调整教学内容,使之更适合计算机及相关专业的教学。 为此,我重新挑选了教材,以高随祥的《图论与网络流理论》为主要教材,以韦斯特(Douglas B. West)的《图论导引》为参考教材,因为这两本教材包含相对较多的算法。在随后数年的教学中,我注意到由于这些并非专门的算法教材,其对算法设计与分析的讲解方式与计算机专业教材的风格有些不同,同时也缺少一些我认为较重要的算法。因此,在不断扩充讲义的同时,我开始酝酿编写一本更适合计算机专业教学的图论教材。 经过多年的内容积累和实践沉淀,2020 年,我主要利用寒暑假和工作日的夜间时间着手编写这本《图论与算法》。2022 年春季学期,我将课程更名为“图论与算法”,表明其与传统图论课程的区别,并试讲了初步编写完成的几个章节,也得到一些有益的反馈。2023 年1 月,计划编写的章节全部完成。...

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第 1 章 图的基本概念.  1 

1.1 图的定义  2 

1.2 图的表示  4 

1.3 图的关系  7 

1.4 图的运算  9 

第 2 章 连通和遍历.  12 

2.1 连通和 DFS  13 

2.1.1 理论 13 

2.1.2 算法 14 

2.2 割点和割边.  17 

2.2.1 理论 17 

2.2.2 算法 19 

2.3 距离和 BFS  23 

2.3.1 理论 23 

2.3.2 算法 24 

第 3 章 圈和遍历.  30 

3.1 圈和树 .  31 

3.1.1 理论 31 

3.1.2 算法 33 

3.2 二分图 .  34 

3.2.1 理论 34 

3.2.2 算法 36 

3.3 欧拉图 .  38 

3.3.1 理论 38 

3.3.2 算法 39 

3.4 哈密尔顿图.  44 

3.4.1 理论 44 

3.4.2 算法 45 

第 4 章 连通度 .  46 

4.1 块 46 

4.1.1 理论 47 

4.1.2 算法 49 

4.2 割集和连通度 52 

4.2.1 理论 52 

4.2.2 算法 55 

第 5 章 匹配  57 

5.1 匹配和最大匹配  58 

5.1.1 理论 58 

5.1.2 算法 59 

5.2 完美匹配.  69 

第 6 章 赋权图 .  71 

6.1 赋权图和距离 72 

6.1.1 理论 72 

6.1.2 算法 73 

6.2 最小生成树.  76 

6.2.1 理论 ... 查看详情

"本书介绍了图论中的连通、匹配/独立、覆盖、支配、染色、平面等数学问题及相关的数学概念和重要定理,继而介绍了对应的计算问题及相关的经典算法的设计与分析,并通过大量的思考题引导读者开展自我探索和深入思考。 (1)内容上,理论(数学)与算法(计算机)融会贯通:每章由实际问题开始,“理论”部分通过概念定理帮助读者建立实际问题背后的数学模型并掌握数学原理,然后“算法”部分通过算法设计与分析帮助读者掌握实际问题对应的算法问题的解法,理论与算法篇幅各半。 (2)形式上,帮助读者通过自我探索完成知识内化:正文部分几乎没有形式化的证明,而是通过思考题引导读者自己完成推导过程,对部分思考题在附录部分给出提示或答案,其初衷是尽可能推迟向读者呈现答案,为读者保留更多思考机会,而非从外部直接灌输知识。 本书特色:
(1)将实际问题建模为数学问题,进而解决其中的算法问题,使理论和算法融会贯通。
(2)将完整证明移至附录部分,正文通过思考题引导读者自己推导,有助于知识的内化。
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