《计算问题:算法与思想探索》——源代码解析

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"Matters Computational: Ideas, Algorithms, Source Code" 是一本面向计算专业人士的书籍,作者是Jörg Arndt。这本书旨在提供算法和计算思维,适合程序员以及对计算方法感兴趣的读者。 本书的内容主要围绕低级算法展开,详细讨论了与位操作相关的各种技巧和方法。以下是一些关键知识点的概述: 1. **位操作**:书中介绍了一些基本的位操作,如提取单个位、块操作和位移操作,这些都是在计算机科学中处理二进制数据的基础。 2. **位转换**:作者讨论了如何在位级别上进行旋转、反转和压缩操作,这些操作在某些高效算法和数据编码中至关重要。 3. **位计数**:书中涵盖了计算单词中的比特位数和块数的方法,这对于理解和优化内存使用以及计算复杂度分析很有帮助。 4. **位集操作**:单词被视作位集来处理,包括查找第i个设置的位、避免分支(无条件跳转)等,这些都是在编程中实现高效逻辑操作的关键。 5. **格雷码和奇偶性**:格雷码是一种非连续变化的二进制编码,常用于信号传输和编码,书中还讨论了与其相关的奇偶性问题。 6. **位序列和幂**:书中有关于位序列的生成和格雷码的幂的讨论,这些在编码理论和特定算法设计中都有应用。 7. **稀疏二进制表示**:书中提到了几种稀疏二进制表示,如基数-2(minustwo)表示和一种稀疏的有符号二进制表示,这些表示方法对于处理大量零值或稀疏数据时可以节省存储空间。 8. **数学函数**:书中包含了一些与计算有关的数学函数,如对2的n次幂取逆和平方根模运算,这些在数值计算和加密算法中常见。 9. **扫描和搜索**:作者介绍了扫描零字节的方法,这在处理字节流或内存区域时非常有用。 这些内容深入浅出,不仅涵盖了基础的位操作,还包括了一些高级概念,为读者提供了丰富的计算思维和实际编程技巧。通过学习这些算法和思想,读者能够更好地理解底层计算原理,并能应用于实际项目中,提高代码效率和解决问题的能力。