复杂性思考:Python数据结构与算法实战

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"《复杂性思考》是Allen B. Downey撰写的一本专注于复杂性科学实践的书籍,特别关注Python编程中的数据结构和算法应用。本书通过Python语言展现了复杂问题解决的思路和方法,旨在提升程序员处理复杂问题的能力。" 在《复杂性思考》中,作者深入探讨了复杂性科学这一领域,它不仅涵盖了理论层面,还提供了大量实践案例,通过Python编程语言来演示如何应对和解决复杂的计算问题。复杂性科学主要研究系统中的复杂行为和结构,这些系统可能由大量的相互作用部分组成,如生物网络、社会系统或计算机程序。书中详细讲解了与复杂性相关的各种技术,帮助读者理解如何在实际编程中运用这些概念。 Python作为一种高级编程语言,以其简洁的语法和强大的库支持,成为了复杂性问题分析的理想工具。在书中,Downey教授介绍了如何使用Python实现经典的数据结构,如链表、树、图等,以及高效的算法,包括排序、搜索、图遍历等。这些数据结构和算法是理解和解决复杂问题的基础,通过Python实现,使得学习过程更加直观和易于理解。 此外,书中可能还涵盖了复杂网络、混沌理论、涌现现象等主题,这些都是复杂性科学中的核心概念。复杂网络可以用来模拟现实世界中的社交网络、生物网络等,而混沌理论则解释了看似随机但又受初始条件影响极大的动态系统。涌现现象则是指在简单规则下,系统整体表现出的复杂行为,例如蚂蚁群落的行为协调。 书中的实例和练习题旨在让读者能够亲手操作,以加深对复杂性概念的理解。通过实际编程,读者不仅可以掌握Python编程技巧,还能培养出处理复杂问题所需的思维方式,例如模块化设计、迭代优化和抽象思维。 《复杂性思考》一书对于想要提升编程能力,尤其是希望在面对复杂问题时能有条不紊地进行分析和解决的Python程序员来说,是一本宝贵的资源。无论你是初学者还是经验丰富的开发者,都可以从这本书中获益,它将帮助你更好地应对软件开发中的挑战,提升你的代码质量和解决问题的能力。
2018-10-15 上传
这本书的论点是,复杂性科学是一种“新型科学”,我借鉴自 Stephen Wolfram。 2002年,Wolfram 发表了 “新科学”一文,在这里介绍了他和其他人在细胞自动机上的工作, 并描述了一种用于计算系统研究的科学方法。在之后的章节中,我们会回顾 Wolfram,但是 现在我打算将他的标题用于更广泛的东西。 我认为复杂性是新的,不是因为它将科学工具应用到一个新的主题,而是因为它使用不同的 工具,允许不同种类的工作,并最终改变了我们认为是“科学”的东西。 为了证明差异,我将从经典科学的一个例子开始:假设有人问你为什么行星轨道是椭圆形 的。你可以引用万有引力的牛顿定律,并用它来写出描述行星运动的微分方程。然后,你可 以求解微分方程,并展示出解是椭圆。证明完毕! 大多数人发现这种解释令人满意。它包括一个数学推导 - 所以它有一些严格的证明 - 它解释了 具体的观察,椭圆轨道,通过诉诸一般的原则,引力。 让我用另一种解释来对比一下。假设你搬到像底特律这样种族隔离的城市,你想知道为什么 这样。如果你做一些研究,你可能会发现 Thomas Schelling 的一篇文章,称为“分离动态模 型”,它提出了一个简单的种族隔离模型: 这里是我对这个模型的描述: 城市的谢林模型是一个单元格数组,每个单元格代表一个房子。这些房子被两种“智能 体”占据,标有红色和蓝色,数量大致相等。大约10%的房子是空的。 在任何时间点,智能体可能会高兴或不高兴,这取决于附近的其他智能体。在模型的一 个版本中,如果智能体至少有两个邻居像自己一样,则智能体很高兴,如果邻居是一个 或者零个,则智能体不高兴。 这个模拟通过随机选择一个智能体来运行,并检查它是否快乐。如果是的话,没有任何 反应 如果不是,智能体随机选择一个未占用的单元格并移动。 如果你从一个完全未分离的模拟城市开始,并在短时间内运行该模型,类似的智能体会聚集 到一起。随着时间的流逝,这些社区会增长和合并,直到存在少量的大型社区,大多数智能 体都生活在均匀的社区中。