大话计算机科学：生活中的计算思维
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浙江嘉兴
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作者商静波 , 赵馨著； 费赛尔绘
出版社清华大学
ISBN9787302671992
出版时间2024-09
装帧平装
开本16开
定价99元
货号32199751
上书时间2024-11-18
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商品详情
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- 商品描述
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作者简介
\\\"商静波美国加州大学圣迭戈分校（UCSanDiego）计算机系和数据科学学院终身教授。2014年本科毕业于上海交通大学ACM班，2013年带领上海交大ACM队获得ACM全球总决赛金牌、亚军。本科毕业后赴美国伊利诺伊大学厄巴纳香槟分校（UIUC）攻读数据挖掘方向博士，师从数据挖掘领域开山鼻祖韩家炜教授。在数据挖掘、自然语言处理、大模型方向上的研究成果在业界得到广泛应用，并获NSFCAREERAward、谷歌学者、WAIC云帆奖·璀璨明星、SIGKDD最佳博士论文奖（亚军）等荣誉。
赵馨法律从业者，曾在中美两国的不同类型公司如五百强企业、初创公司和上市公司任职。因为爱好，一直坚持写作；因为嫁了一位计算机科学家，开始了解计算机科学；因为养育孩子，想要为科普读物做一点小事。
费赛尔现从事地图编发工作，大学毕业于中国美术学院。
很高兴负责本书插画，书中插图讲究科学上的严谨性，更偏向释义而非装饰。感谢商老师的小课堂，献祭了无数根头发，终于艰难地完成了这项任务。\\\"
目录
生活中的程序设计与数据结构
第 1 章 递归：老和尚给小和尚讲故事 002
1.1 “老和尚给小和尚讲故事”中的递归 002
1.2 《盗梦空间》中的递归 006
1.3 生活中的递归 008
第 2 章 二进制：靠掰手指居然能数几万个数 009
2.1 用双手表示 0~99 的任意数字 009
2.2 用双手表示 0~1023 的任意数字 011
2.3 用双手表示更大的数字 013
第 3 章 循环与上下文切换：怎么更有效地做重复劳动 015
3.1 按说明书组装玩具书，重复劳动多 016
3.2 优化一：同类操作集中做，减少上下文切换 019
3.3 优化二：调整组装顺序，减少额外开销 021
3.4 优化三：两人合作变身“双核 CPU ” 022
第 4 章 二分法与二叉树：图书馆保安应该怎么找到
没借过的书 023
4.1 用二分法在有序数组中定位数字 024
4.2 用二分法找没有借过的书，闹出了大乌龙 025
4.3 二叉树可以更好地对借书问题建模 027
4.4 二叉树的层数：需要的检测次数 028
第 5 章 队列与栈：明天该穿什么衣服 031
5.1 把 T 恤衫组织成栈结构 032
5.2 把 T 恤衫组织成队列结构 033
5.3 生活中的其他队列结构 035
5.4 生活中的其他栈结构 035
生活中的算法与理论
第 6 章 蛋糕怎么切才公平：多赢是可能的 038
第 7 章 启发式搜索：《最强大脑》里的那些
计算力小游戏 043
7.1 掌握正确算法，你就是最强大脑 043
7.2 启发式搜索解数独 044
7.3 启发式搜索解珍珑棋局 045
第 8 章 深度优先遍历：迷宫里的右手法则 050
8.1 矩形迷宫中的右手法则 050
8.2 右手法则与深度优先搜索 052
8.3 右手法则与迷宫拓扑结构 054
8.4 右手法则在其他迷宫未必奏效 055
第 9 章 最短路与负环：套餐定价和外汇兑换的约束 057
9.1 合理的菜单定价与三角形不等式 058
9.2 从菜单到图论 059
9.3 用最短路算法进行合理性检验 061
9.4 最短路算法与货币兑换中的负环 063
第 10 章 最佳匹配：外卖平台是怎样派单的 066
10.1 外卖派单与二分图 066
10.2 二分图匹配与运力判定问题 067
10.3 二分图最大匹配：匈牙利算法 069
10.4 从最大匹配到最优匹配 070
XVI
3
第 11 章 旅行商问题：怎样逛超市最省时间 073
11.1 逛超市采购是一个旅行商问题 074
11.2 生活中的其他旅行商问题 075
11.3 旅行商问题极具复杂性 076
11.4 旅行商问题的近似算法 078
生活中的数据科学
第 12 章 数据标注：验证码里的大生意 082
12.1 训练数据通常需要人工数据标注 082
12.2 先有训练数据，才有人工智能模型 084
12.3 训练数据的质量与数量都很重要 085
12.4 巧妙使用验证码来进行数据标注 086
第 13 章 数据库：抢火车票的背后发生了什么 090
13.1 关系数据库：最经典的数据库 091
13.2 索引：为了更高效的数据库查询 092
13.3 多表单数据库：提高整体查询效率 093
13.4 数据库中的并发与锁：为什么查到有票却买不到 095
13.5 为什么购物平台往往比购票平台更高效 096
第 14 章 大数据：啤酒和尿布为什么要摆放在一起售卖 098
14.1 频繁模式：看两种物品同时出现的频率 099
14.2 关联规则：用户购买 A 了，还有多大概率购买 B 100
14.3 分布式挖掘频繁模式：高效探索关联规则 100
第 15 章 最优化：为什么肯德基、麦当劳总是开在一起 102
15.1 店铺选址的“最优化”目标究竟是什么 103
15.2 生活中的其他最优化问题 105
第 16 章 特征工程：如何区分三个“一模一样”的灯泡 107
16.1 区分浣熊和猫咪的特征构建：特征工程重要且复杂 108
16.2 提取灯泡发热的特征，妙解特征工程的经典面试题 109
16.3 好的特征工程能力处处有用 111
4
生活中的机器学习
第 17 章 最近邻算法：孟母三迁背后的假设 114
17.1 最近邻算法不需要“学习” 114
17.2 最近邻算法的关键：如何定义相似度 116
17.3 从最近邻到 K- 最近邻：综合考虑更稳健 117
第 18 章 支持向量：美国大选基本只需要看摇摆州 120
18.1 得摇摆州者，得美国大选 120
18.2 从二分类的角度看支持向量：寻找最优分界线 121
18.3 远离最大化边界的点对最优分界线没有影响 124
第 19 章 过拟合：高考失误真的是因为心态吗 125
19.1 人类学习与机器学习的类比 126
19.2 高考表现得不好可能是因为过拟合 126
19.3 过拟合产生的原因 129
19.4 如何避免过拟合 131
第 20 章 集成学习：疑难杂症要多看几个专家 133
20.1 集成学习与寻医问诊 133
20.2 Bagging 框架：群策群力、一人一票 135
20.3 Boosting 框架：考虑专家可信度加权平均 137
第 21 章 梯度下降：驾驶汽车和登山都用到了导数 140
21.1 一尺之棰 , 日取其半 , 万世不竭 140
21.2 位移、速度、加速度之间的导数关系 141
21.3 梯度下降：利用导数寻找最优解 143
21.4 登山、高尔夫球中的“梯度下降” 144
第 22 章 朴素贝叶斯：为什么我的邮件被识别为垃圾邮件 147
22.1 垃圾邮件中的关键词 147
22.2 关键词分类背后的朴素贝叶斯算法 148
22.3 元数据也是垃圾邮件分类的重要依据 150
22.4 如何避免正常邮件被误分为垃圾邮件 151
XVIII
生活中的智能系统
第 23 章 个体与系统的博弈：外卖骑手的困局 154
.1 博弈论的概念 154
23.2 外卖平台中的博弈 155
23.3 博弈的初衷是 “三赢” 156
23.4 算法的“智能”会打破博弈的平衡 157
23.5 个体之间的团结有利于博弈的平衡 159
第 24 章 搜索引擎：孕妇到底能不能吃螃蟹 161
24.1 早期搜索引擎：看字面相似度 162
24.2 现代搜索引擎：从字面到语义 164
24.3 搜索关键词的设计 166
第 25 章 同温层效应：为什么我的 App 内容越来越同质化 168
25.1 协同过滤：相似的用户喜欢相似的内容 169
25.2 现代个性化推荐系统：用户画像 170
25.3 用户如何与个性化推荐系统更好地磨合 172
25.4 个性化推荐系统的弊端：同温层现象 173
第 26 章 天梯匹配系统：网络游戏如何让玩家欲罢不能 175
26.1 天梯积分是一种 Elo 等级分制度 176
26.2 玩家在天梯匹配系统下的期望胜率通常是 50% 178
26.3 天梯匹配系统也不仅仅是 Elo 等级分制度 180
26.4 如何利用天梯匹配系统科学上分 181
第 27 章 大语言模型：啥是 ChatGPT 18227.1 什么是 GPT 183
27.2 GPT 以外的其他语言模型 185
27.3 Scaling Law：模型越大，能力越强 185
27.4 ChatGPT 带来的机遇、挑战和风险 188
第 28 章 人脸识别：我的脸解锁了妈妈的手机 190
28.1 人脸识别的常见流程 190
28.2 人脸识别常用的特征 192
28.3 人脸识别的挑战：如何识别伪造的人脸 193
XIX
6
第 29 章 自然语言处理：NLP is so hard 194
29.1 基于自然语言处理的应用随处可见 195
29.2 中文的分词极具挑战性 196
29.3 英语的语义也常有歧义 197
29.4 歧义性也是一种魅力 198
生活中的信息安全
第 30 章 浏览器：隐私浏览模式到底有多隐私 200
30.1 上网冲浪的过程到底能被谁看到 201
30.2 隐私浏览模式到底保护了什么隐私 203
第 31 章 区块链：比特币的共识 205
31.1 区块链本质上是一个分布式账本 206
31.2 区块链的独特之处：去中心化的账本 207
31.3 比特币的价值在哪里 209
第 32 章 哈希算法：好网站都不保存用户的明文密码 210
32.1 好的哈希函数是一个特级名厨 211
32.2 用户识别：比较登录密码的哈希值就够了 212
32.3 黑客如何根据哈希值反向破解密码 213
32.4 “适量加盐”可以让密码更难破解 214
32.5 靠浏览器记住密码靠谱吗 216
第 33 章 非对称加密：公开的密钥能加密却不能解密 217
33.1 加密已经是上网冲浪的标配了 218
33.2 对称加密的风险问题 218
33.3 非对称加密的优势 219
33.4 图灵奖级别的工作：RSA 算法 220
33.5 中间人攻击：非对称加密也没法避免的问题 222
生活中的硬件系统
第 34 章 文件系统：我的聊天记录没有了还能找回来吗 226
34.1 文件和文件系统 227
34.2 快捷方式与懒删除 229
第 35 章 内存与存储：为什么手机“内存”比电脑内存还大 231
35.1 计算机存储的分类 232
35.2 外存是一种非易失性存储器 233
35.3 内存是一种易失性存储器 233
35.4 手机广告中提到的“内存”通常不是计算机科学中的
“内存” 235
第 36 章 网络：为什么“1000M”的宽带网络没有“1000M”
的运行速度 237
36.1 bit 和 Byte 的区别 237
36.2 网速的瓶颈可能让人意想不到 238
36.3 为什么上传速度通常比下载速度慢 239
36.4 网速为什么会随着时间波动 240
36.5 Wi-Fi 里的 2.4GHz 和 5GHz 是什么意思 241
第 37 章 物联网：体感游戏的秘诀 242
37.1 体感游戏如何评分 243
37.2 体感游戏评分难免有误差 244
37.3 记步数到底有多可靠 245
37.4 传感器之间如何联动提高准确度 247
第 38 章 分布式计算：一小时做完年夜饭 249
38.1 锅碗瓢盆都是烹饪过程中的“计算节点” 250
38.2 分布式计算和烹饪共同面对的问题 251
38.3 高效烹饪与高效分布式计算的核心都在于调度协调 252
38.4 计算资源决定了分布式计算的上限 254
38.5 生活中的其他分布式计算 255
内容摘要
\\\"计算机科学是当下最火热的学科之一，看似复杂、高大上，其实离每个人并不遥远。本书作为该学科的专业科普图书，通过常见的生活场景切入38个计算机科学知识点，涵盖计算机科学本科教育中的经典课程，包括大一、大二必修的“程序设计”“数据结构”“算法”课程，以及大三、大四选修的“数据科学”“机器学习”“智能系统”“信息安全”“计算机硬件”等课程。每个知识点通过独立故事呈现，读者可以按任意
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