编程的乐趣 用Python解算法谜题

这是一本介绍通过解决复杂谜题来学习编程的书，书中的代码用Python语言编写。与以往的编程书不同，本书将对代码功能的理解与编程语言语法和语义的理解分离开来，从解每个谜题开始，先给出解谜题的算法，随后用Python语法和语义实现对应的算法，并适当做出解释。本书包含了21个谜题，其中很多谜题都广为流传，如多皇后、汉诺塔、在几秒钟内解决数独问题、验证六度分隔猜想等，每个谜题后面都配有不同难度的编程习题，帮读者加深对相关算法的理解。

本书在算法谜题的趣味性和计算机编程的实用性之间搭建了一座桥梁，内容饶有趣味，讲述易于理解，适合已掌握初级编程概念并对算法感兴趣的学习者阅读和参考。

作者简介

斯里尼·德瓦达斯（Srini Devadas） 麻省理工学院（MIT）计算机科学和人工智能实验室（CSAIL）电子工程和计算机科学教授，自1988年起在麻省理工学院任教。他目前的研究兴趣主要集中在计算机体系结构、计算机安全和应用密码学领域。他因其研究成就获得了2014年IEEE计算机学会技术成就奖、2015年ACM/IEEE理查德·牛顿技术影响力奖和2017年IEEE华莱士·麦克道尔奖。他在MIT教授编程基础、算法导论和算法设计与分析等课程。

译者简介

戴　旭　高级项目管理师，从事金融信息化和电子政务工作多年，现为杭州城市大脑研发团队成员，译有《Python快速入门》《Android平板电脑开发秘籍》《编写高性能的.NET代码》等。
李亚舟　现任职于知乎，负责数据库平台，关注存储、分布式系统、容器等技术，译有《Haskell趣学指南》。
许亚运　曾任职于高德、饿了么，有多年互联网行业后端开发经验，爱好Python，喜欢探索新技术。

很少有初学编程的人愿意为了编程而编程，本书创新地通过求解有趣的谜题来教授读者编程，为枯燥的编程学习过程注入了很强的趣味性，谜题是来自真实世界的应用，饶有趣味、易于描述。

学习编程是从解谜题开始的，在经历一两次失败的解谜尝试后，读者会豁然开朗——可能是一种搜索策略、一个数据结构或一个数学公式，谜题的算法就跃然而出了，剩下的事情就是用Python语法和语义将算法“翻译”成可实现的代码。

读者只需掌握初级的编程概念，就可以阅读本书。本书包含了21 个谜题，其中很多谜题都家喻户晓并广为流传，如多皇后、汉诺塔、在几秒钟内解决数独问题、六度分隔等。每个谜题后面都配有不同难度的编程习题，读者可以先自行完成编码，再对照本书给出的答案进行探索和提升。

谜题1 保持一致 1
1．1　寻找想法相同的连续人员　2
1．2　字符串、列表和元组　3
1．3　从算法到代码　4
1．4　代码优化　7
1．5　列表创建与修改　7
1．6　作用域　8
1．7　算法优化　9
1．8　单遍算法　9
1．9　应用　10
1．10　习题　11
谜题2　参加派对的最佳时间　13
2．1　反复检查时间　14
2．2　聪明地检查时间　16
2．3　有序的表示　20
2．4　习题　20
谜题3　拥有（需要一点校准的）读心术　22
3．1　编程完成助手的工作　24
3．2　编程完成魔术师的任务　28
3．3　独自掌握技巧　29
3．4　信息编码　31
3．5　4张牌的魔术戏法　31
3．6　习题　32
谜题4　让皇后保持分离　34
4．1　系统地搜索　36
4．2　用二维列表（数组）表示棋盘　38
4．3　用一维列表（数组）表示棋盘　41
4．4　迭代枚举　45
4．5　习题　46
谜题5　请打碎水晶　47
5．1　两颗球的高效搜索　48
5．2　d颗球的高效搜索　49
5．3　对两颗球减少抛球次数　53
5．4　习题　54
谜题6　寻找假币　55
6．1　分治　55
6．2　递归分治　57
6．3　三进制表示　60
6．4　称量谜题一个流行的变体　61
6．5　习题　61
谜题7　跳到平方根　62
7．1　迭代查找　62
7．2　折半查找　65
7．3　二分搜索　67
7．4　三分搜索　69
7．5　习题　69
谜题8　猜猜谁不来吃晚餐　71
8．1　第 一次尝试　72
8．2　始终寻找最大选择　73
8．3　生成所有组合　74
8．4　移除不友好的组合　76
8．5　选择最大组合　76
8．6　优化内存使用　77
8．7　应用　78
8．8　习题　79
谜题9　美国达人秀　81
9．1　每次生成并测试一个组合　83
9．2　确定缺少一门绝活的组合　84
9．3　应用　85
9．4　习题　86
谜题10　多皇后　88
10．1　递归求取最大公约数　88
10．2　递归获取斐波那契数列　89
10．3　递归求解N皇后问题　91
10．4　递归的应用　94
10．5　习题　96
谜题11　请满铺庭院　98
11．1　归并排序　99
11．2　归并排序的执行与分析　101
11．3　基线条件即2 × 2庭院　102
11．4　递归步骤　103
11．5　列表推导式的基础知识　107
11．6　美观打印　107
11．7　另一个满铺谜题　109
11．8　习题　109
谜题12　汉诺塔　111
12．1　汉诺塔的递归解决方案　112
12．2　相邻汉诺塔的递归解决方案　114
12．3　与格雷码的关系　117
12．4　习题　118
谜题13　没条理的工匠　121
13．1　分治时的围绕基准点分拣　122
13．2　与排序算法的关系　123
13．3　原地划分　126
13．4　排序也疯狂　129
13．5　习题　129
谜题14　再也不玩数独了　131
14．1　递归式数独求解　132
14．2　递归搜索过程中的推理　136
14．3　数独谜题的难度　140
14．4　习题　141
谜题15　统计零钱的组合方式　143
15．1　钞票的递归选取　143
15．2　消除重复　145
15．3　用最少的钞票支付　147
15．4　习题　148
谜题16　贪心是好事　150
16．1　贪心算法　151
16．2　最短历时规则　151
16．3　最早开始时间规则　151
16．4　最少冲突规则　152
16．5　最早结束时间规则　152
16．6　贪心算法何时有效　157
16．7　习题　158
谜题17　字母也疯狂　160
17．1　每次找到一组变位词　160
17．2　通过排序对变位词进行分组　162
17．3　通过散列操作对变位词进行分组　164
17．4　字典　165
17．5　用字典对变位词进行分组　167
17．6　散列表　169
17．7　习题　171
谜题18　充分利用记忆　173
18．1　递归解决方案　173
18．2　回溯硬币的选择过程　175
18．3　memoization技术　178
18．4　避免使用异常　179
18．5　动态规划　180
18．6　习题　180
谜题19　要记得周末　184
19．1　找到分区　185
19．2　二分图的判别　187
19．3　图的表示　189
19．4　图的着色　192
19．5　习题　193
谜题20　六度分隔　195
20．1　广度优先搜索　197
20．2　集合　198
20．3　在广度优先搜索中使用集合　199
20．4　历史　202
20．5　习题　203
谜题21　问题有价　205
21．1　用字典构造二叉查找树　207
21．2　字典形式下的二叉查找树操作　209
21．3　面向对象风格的二叉查找树　212
21．4　回到谜题：算法　216
21．5　解决谜题的代码　218
21．6　多种数据结构的对比　222
21．7　习题　222