算法设计与分析是计算机专业⾮常重要的⼀门基础课程，它不仅是诸多计

算机专业课程的基础，也是许多信息科技类公司在招聘程序员时，笔试与⾯试

重点考核的内容。算法设计与分析已经有了诸多经典的著作，⽐如美国⿇省理

⼯（MIT）⼏位教授合著的《算法导论》1等。然⽽，这些经典著作当作教材使

⽤时，都会存在对内容进⾏适当裁剪，以便它更适合48 或者32 个学时教学的

问题。我们写本书的⽬的就是对初等算法内容进⾏合理的编排，让初学者能很

快地掌握解决计算问题的常⽤算法，以及分析算法效率的⽅法。

本书算法均采⽤Python 语⾔进⾏描述，Python 是⼀类解释性语⾔，其语法

简单直观，有⼀定程序设计基础的学⽣可以很快⼊门。Python 语法简单并不意

味着功能弱，它在科学计算、Web 应⽤等诸多领域都有着⼴泛的应⽤。国外知

名的⾼校，如⿇省理⼯，也在算法设计课中采⽤Python 语⾔描述。与采⽤伪代

码描述算法的书⽐较⽽⾔，采⽤Python 描述算法能有直接可运⾏的代码，从⽽

可以帮助读者更易于去揣摩算法实现的技巧。

计算机算法不仅涉及诸多理论，还有各种技术细节。⽐如介绍随机算法时，

有些执⾏时间的分析就需要较多的概率论知识；⽽算法实现技术细节则不仅关

注如何存储数据，甚⾄对执⾏算法的硬件环境也会考虑在内。本书的内容安排

则希望在算法的数学分析和实现之间取得⼀个合理的平衡。⾸先，在分析算法

效率时尽量避免过深的数学证明，但关键步骤依然会给出直观的解释。其次，在

实现算法时本书尽量利⽤Python 内已有的数据结构和库函数，从⽽简化算法实现的技术难度。

如果将要处理的数据、问题看作是⾷材，那么算法就是将⾷材“转化”成各种

令⼈垂诞美⾷的过程。中国菜肴到处都是充满想象⼒的转化，将原本普通的⾷

材（⼤⾖和糯⽶等）转化为营养和美味的⾷物（⾖腐、酒酿和酱料等等）。本书的

主线就是转化，它不仅有问题的转化，也有⽅法的转化（如图1所⽰）。通过问题

的转化将问题“化繁为简”，通过⽅法的转化以便融会贯通各种算法设计的技巧。

由于计算机已经成为现代科技、⽣活不可缺少的⼯具。因此，解决计算问

题的算法涉及的内容可以说包罗万象，从简单的排序和查找到复杂的语⾳识别、

⽂字翻译，甚⾄游戏等等都离不开算法。本书内容涵盖了⼤部分的经典算法，主

要内容包括递归算法、分治算法、排序算法、动态规划算法、图遍历算法、最⼤

流算法、随机算法和计算问题分类。