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计算机程序设计艺术

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计算机程序设计艺术》(The Art of Computer Programming),簡稱TAOCP,是高德纳(Donald Ervin Knuth)编著的关于计算机程序设计的七卷本著作。作者並因此获得美国计算机协会1974年图灵奖[1]

概述[编辑]

高德纳

1962年,Knuth還是個研究生的時候就開始了程式設計的工作。高德納在攻讀博士其間,Addison-Wesley公司的顧問Richard Varga找他出書,因課業繁忙,一時沒時間草稿,1963年高德納獲得加州理工學院數學博士學位。1968年,31歲開始出版他的歷史性經典巨著:The Art of Computer Programming,一口氣寫了三千多頁,自此他計劃寫7卷。1999年底被美國科學家期刊(American Scientist)列为20世纪最佳12部学术专著之一,与狄拉克的「量子力学」、爱因斯坦的「相对论」、曼德布罗特的「分形论」、鲍林的「化学键」、罗素怀特海德的「数学基础」、冯诺依曼摩根斯坦的「博弈论」、维纳的「控制论」、伍德沃霍夫曼的「轨道对称性」、费曼的「量子电动力学」等科学史上的重要著作并列必讀經典[2]。1976年為止,已賣出超過一百萬冊。

任何人發現書上的錯誤,都可以向他舉發,並領取2.56美元,因為「256美分剛好是十六進位的一美元」(256 pennies is one hexadecimal dollar.)[3]比爾·蓋茨在1995年說,“如果你認為你是一名真正優秀的程序員,就去讀第一卷,確定可以解決其中所有的問題。”“如果你能讀懂整套書的話,請給我發一份你的簡歷。”《計算機程序設計藝術》是Knuth一生中最重要的事業,他寫這本書的目的是“組織和總結所知道的計算機方法的相關知識,並打下堅實的數學、歷史基礎”。

同時他在進行第二卷的校樣時,發覺書商把他書中的數學式子排得太難看了,因此發明數學排版軟體TeX,和字形设计系统METAFONT。等到他再回來要寫第四冊的時候,發現他想討論的東西,現在都寫成API[來源請求]。1992年Knuth自大學退休,處於隱居的生活,退休的原因是為了完成TAOCP這部巨著,他估計大約要花20年來完成。第四冊預計分為A、B、C、D四個分卷出版,其中A分卷已于2005年和2011年陸續出版了平裝本和精裝本。

章節[编辑]

  • 第一冊 - 基礎演算法(Fundamental Algorithms)
    • 第一章 - 基本觀念(Basic concepts)
    • 第二章 - 資訊結構(Information structures)
  • 第二冊 - 半數值演算法(Seminumerical Algorithms)
    • 第三章 - 隨機數(Random numbers)
    • 第四章 - 算數(Arithmetic)
  • 第三冊 - 排序與搜尋(Sorting and Searching)
    • 第五章 - 排序(Sorting)
    • 第六章 - 搜尋(Searching)
  • 第四冊 - 組合演算法(Combinatorial Algorithms),準備中(至2009年4月已出版五個分冊),測試版本已上載到Knuth's的網站)。
    • 第4A卷,列舉與回溯(Enumeration and Backtracking)
      • 第七章 - 組合的搜尋(Combinatorial searching)
    • 第4B卷,圖形與網路演算法(Graph and Network Algorithms)
      • 第七章續(continued)
    • 第4C及4D(可能)卷,最佳化與遞歸(Optimization and Recursion)
      • 第七章續(continued)
      • 第八章 - 遞歸(Recursion)
  • 第五冊 - 造句演算法(Syntactic Algorithms),計劃中(預計2020年完成)。
    • 第九章 - 語句掃瞄(Lexical scanning)
    • 第十章 - 剖析技術(Parsing techniques)
  • 第六冊 - 與上下文無關語言理論(Theory of Context-Free Languages),計劃中
  • 第七冊 - 編譯器技術(Compiler Techniques),計劃中

第4A卷,列舉與回溯(Enumeration and Backtracking)的大綱[编辑]

  • 7 - 導言(82pp) - 出版於第4卷,第0分冊
    • 7.1 - 零及一(Zeros and ones)
      • 7.1.1 - Boolean basics (88 pp) - 出版於第4卷,第0分冊
      • 7.1.2 - Boolean evaluation (67 pp) - 出版於第4卷,第0分冊
      • 7.1.3 - Bitwise tricks and techniques (122 pp) - 出版於第4卷,第1分冊
      • 7.1.4 - Binary decision diagrams (150 pp) - 出版於第4卷,第1分冊
    • 7.2 - Generating all possibilities
      • 7.2.1 - Combinatorial generators(397 pp)
        • 7.2.1.1 - Generating all n-tuples - 出版於第4卷4,第2分冊
        • 7.2.1.2 - Generating all permutations - 出版於第4卷,第2分冊
        • 7.2.1.3 - Generating all combinations - 出版於第4卷,第3分冊
        • 7.2.1.4 - Generating all partitions - 出版於第4卷,第3分冊
        • 7.2.1.5 - Generating all set partitions - 出版於第4卷,第3分冊
        • 7.2.1.6 - Generating all trees - 出版於第4卷,第4分冊
        • 7.2.1.7 - History and further references - 出版於第4卷,第4分冊

第4B卷,圖论與網路演算法(Graph and Network Algorithms)的大綱[编辑]

      • 7.2.2 - Basic backtrack
      • 7.2.3 - Efficient backtracking
    • 7.3 - Shortest paths
    • 7.4 - Graph algorithms
      • 7.4.1 - Components and traversal
      • 7.4.2 - Special classes of graphs
      • 7.4.3 - Expander graphs
      • 7.4.4 - Random graphs
    • 7.5 - Network algorithms
      • 7.5.1 - Distinct representatives
      • 7.5.2 - The assignment problem
      • 7.5.3 - Network flows
      • 7.5.4 - Optimum subtrees
      • 7.5.5 - Optimum matching
      • 7.5.6 - Optimum orderings
    • 7.6 - Independence theory
      • 7.6.1 - Independence structures
      • 7.6.2 - Efficient matroid algorithms

第4C及4D(可能)卷,最佳化與遞歸(Optimization and Recursion)的大綱[编辑]

    • 7.7 - Discrete dynamic programming
    • 7.8 - Branch-and-bound techniques
    • 7.9 - Herculean tasks (又名NP-hard問題)
    • 7.10 - Near-optimization
  • 8 - 遞歸(Recursion)

發佈[编辑]

  • 第一卷:1968年
  • 第二卷:1969年
  • 第三卷:1973年
  • 第四卷:2005年2月(第1期)

英文版本[编辑]

當前版本[编辑]

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以前版本[编辑]

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中譯本[编辑]

注釋[编辑]

  1. ^ 1974 – Donald E. Knuth See the ACM Author Profile in the Digital Library
  2. ^ American Scientist Online - 100 or so Books that shaped a Century of Science. 
  3. ^ 1999年,高德纳教授腾出时间回覆了所有信件,共汇出125张支票。其中Axel Böttcher曾先后5次得到2.56美元的支票,3次得到5.12美元的支票。