本書是關于計算機編程的科普書，它包含了計算機軟件的發(fā)展歷史、原理、數(shù)據(jù)結構，以及基本算法等內容，并進一步探討了動態(tài)規(guī)劃、概率統(tǒng)計和神經網(wǎng)絡等進階知識。作者通過輕松的筆調，由淺入深地對編程的本質進行了直觀、具體的討論。雖然書中的例子都是用Python編寫的，但是介紹的編程方法和思想?yún)s是通用的。書中的實例都有對應的完整代碼實現(xiàn)，涉及初等數(shù)學、數(shù)據(jù)結構、排序與查找、數(shù)理統(tǒng)計、動態(tài)規(guī)劃及神經網(wǎng)絡等多個方面。這些實例把編程原理講解和程序代碼結合在一起，從而讓概念更加容易理解。
本書適合學習Python，以及編程的讀者閱讀。
前 言
歡迎來到程序的世界。
使用一門編程語言，主要的目的是用它來解決各種實際問題。本書的重點就是如何用Python語言來解決問題。因此本書會用很多篇幅講解編程技術本身，同時也將會有大量的代碼演示。
在用計算機進行編程時，會處理各種數(shù)據(jù)，使用各種算法，所以，本書將涉及計算機基礎原理、數(shù)據(jù)結構、算法等方面的知識。由淺入深，一步步講解如何編寫程序。本書講解的知識絕不僅限于Python，這里的知識是通用的，讀者可以不費勁地用另一門語言替代書中的Python程序。
本書將按照章節(jié)由淺入深地講解編程的基本內容。初會介紹計算機的發(fā)展歷史以及原理，讓讀者了解到程序的思維是如何起源的，一段程序代碼在計算機內部是如何執(zhí)行的；然后從初等數(shù)學題目開始，用程序來解決初等數(shù)學的常見問題，如找素數(shù)、列數(shù)列、算面積以及解方程；之后再擴展到用程序來處理字符，處理文件；接著會介紹常見的數(shù)據(jù)結構，如線性序列、樹，以及圖，并講解基本的排序與查找算法，現(xiàn)實中常用的動態(tài)規(guī)劃方法；后，會介紹數(shù)理統(tǒng)計以及人工智能中的神經網(wǎng)絡。
有了這些知識，相信大家會對編程的本質有一個初步的了解。
本書面向具有中等教育文化程度以上，且對編程感興趣的讀者，行文風格兼具趣味性和嚴謹性。
由于作者水平有限，疏漏之處在所難免，懇請廣大讀者批評指正。
郭屹：中國Java研發(fā)工程師鼻祖之一，JDBC Driver、Minis開發(fā)者，Norming軟件國際CTO。曾在Sun Microsystems公司Java研發(fā)中心擔任J2EE研發(fā)工程師。
目 錄
前言
第1章 程序、數(shù)字與進制1
1.1 概述1
1.2 何謂程序？1
1.3 計算機只有兩根手指？3
1.3.1 為什么偏偏是二進制？3
1.3.2 計算機與十進制4
1.4 Python怎么掰手指？4
1.5 Python語言入門5
第2章 計算機內部探秘8
2.1 計算機本來就叫計算機8
2.2 化計算為加法9
2.2.1 從小學的1 1開始9
2.2.2 計算機的移位操作10
2.2.3 不單單是乘除法實現(xiàn)12
2.3 進制轉換及數(shù)據(jù)存儲14
2.3.1 進制的轉換14
2.3.2 計算機如何存儲數(shù)據(jù)？15
2.3.3 形象一點來看晶體管16
2.3.4 抽象一點來看數(shù)據(jù)存儲邏輯19
2.3.5 字符的編號20
2.4 從加法到芯片20
2.4.1 萬法歸加法20
2.4.2 自己做個加法器21
2.5 101頁報告改變了世界23
2.5.1 又笨又快的圖靈機23
2.5.2 從101頁報告到極簡計算機25
2.5.3 跟著極簡執(zhí)行代碼26
第3章 編程基礎概念31
3.1 計算機的外包裝31
3.2 計算機的高級語言32
3.3 Goto語句有害33
3.4 說說數(shù)據(jù)結構34
3.5 面向對象編程36
3.5.1 什么是面向對象編程？36
3.5.2 Python的混合編程36
3.6 進程與線程37
3.7 遞推與遞歸38
3.8 關于分治39
3.9 算法及性能分析39
第4章 數(shù)學與編程是一家41
4.1 什么是函數(shù)？41
4.1.1 先算一個階乘41
4.1.2 往前走一步求平方根43
4.1.3 再往前走一步求階乘的
平方根46
4.1.4 Python常見的庫49
4.2 面向對象編程，再來求一求
素數(shù)50
4.2.1 捋清思路50
4.2.2 過程執(zhí)行52
4.2.3 驗證哥德巴赫猜想53
4.2.4 驗證與證明55
4.3 遞歸，還記得斐波那契數(shù)列嗎？55
4.3.1 斐波那契數(shù)列55
4.3.2 生活中的斐波那契數(shù)列56
4.3.3 用遞歸重寫階乘57
4.4 深入遞歸，漢諾塔問題58
4.4.1 漢諾塔傳說58
4.4.2 塔也是遞歸，遞歸也是樹59
4.5 Python解方程61
4.5.1 二次方程61
4.5.2 高次方程63
4.5.3 Python解同余方程64
4.6 Python用劉徽割圓術求面積66
4.6.1 劉徽割圓術求面積66
4.6.2 進入遞推，交給Python68
4.7 跟著Ada計算伯努利數(shù)
（向Ada致敬）70
4.7.1 分析計算伯努利數(shù)70
4.7.2 為什么要向Ada致以敬意？72
第5章 字符處理73
5.1 先來談談字符編碼73
5.1.1 首先是Unicode73
5.1.2 有了Unicode還不夠74
5.2 Python如何操作字符串75
5.2.1 豐富的字符串操作75
5.2.2 開始造個輪子76
5.3 凱撒密碼（Caesar cipher）78
5.4 字符串查找（KMP算法）80
5.4.1 從笨的方法開始80
5.4.2 聰明一點的方法83
5.5 Python如何操作文件88
5.5.1 操作文件的方式88
5.5.2 簡單地演練一下88
5.6 JSON是誰90
5.6.1 JSON對象90
5.6.2 解析JSON91
5.6.3 解析復雜JSON93
5.7 關于正則表達式95
5.7.1 正則表達式的功用95
5.7.2 正則解釋器97
5.7.3 正則表達式的應用99
第6章 數(shù)據(jù)結構103
6.1 Python的序列103
6.1.1 ArrayList和LinkedList操作103
6.1.2 首先是ArrayList104
6.1.3 接下來是LinkedList107
6.2 關于棧先進后出112
6.3 括號如何匹配114
6.4 數(shù)學表達式解析115
6.4.1 計算機讀取數(shù)學表達式115
6.4.2 獲取操作數(shù)與操作符序列116
6.4.3 開始計算119
6.5 關于HashMap121
6.5.1 Python中的字典操作121
6.5.2 手動做HashMap122
6.5.3 增刪改查123
6.5.4 HashMap遍歷127
6.5.5 成果驗收128
6.6 樹之遍歷130
6.6.1 先構建一棵二叉樹130
6.6.2 再遍歷二叉樹131
6.6.3 換一種方式遍歷133
6.7 樹之構建和查找134
6.7.1 還是先構建樹134
6.7.2 然后查找特定元素136
6.7.3 讓樹更加泛用137
6.8 平衡樹（AVL算法）138
6.8.1 平衡二叉樹138
6.8.2 平衡二叉樹增加節(jié)點140
6.8.3 不平衡就旋轉142
6.9 圖的表示146
6.10 拓撲排序148
6.11 短路徑（Dijkstra算法）151
6.12 關鍵路徑CP154
第7章 查找與排序160
7.1 查字典冒泡排序160
7.2 每次吃甜的葡萄選擇
排序161
7.3 抓牌看牌插入排序162
7.3.1 先來描述一下場景162
7.3.2 進入Python162
7.4 向左向右看齊快速排序164
7.4.1 先來分而治之164
7.4.2 開始編寫快速排序程序166
7.5 先分叉再排序堆排序167
7.5.1 先理解堆排序思路167
7.5.2 Python的時間169
7.6 不會淘汰的季后賽歸并
排序170
7.7 以上排序的比較172
7.8 插入排序2.0希爾排序173
7.9 桶排序計數(shù)排序174
7.10 二分查找（試著做一個
字典）176
第8章 動態(tài)規(guī)劃182
8.1 游戲幣貪心算法DP導入182
8.1.1 游戲幣的動態(tài)規(guī)劃182
8.1.2 隨機數(shù)字三角的動態(tài)規(guī)劃184
8.2 序列的公約數(shù)LCS186
8.3 基因序列比對（Levenshtein
算法）187
8.4 背包問題192
8.4.1 背包問題解析192
8.4.2 開始變成程序194
第9章 數(shù)理統(tǒng)計與人工智能196
9.1 人均收入統(tǒng)計196
9.1.1 先從數(shù)據(jù)出發(fā)196
9.1.2 進入程序世界198
9.1.3 來看點經濟學（基尼系數(shù)）199
9.2 用貝葉斯公式智能診斷201
9.2.1 先來談談概率201
9.2.2 智能醫(yī)生的訓練202
9.3 預
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