本书为“十四五”高等学校新工科计算机类专业系列教材之一，根据高等学校计算机科学与技术专业核心课程体系中“算法设计与分析”课程的教学大纲编写。本书采用通俗易懂的语言和经典实例对常用基础算法进行了介绍。全书共八章，包括绪论、蛮力法、分治法、动态规划、贪心法、回溯法、分支限界法和线性规划等。针对各个算法中的经典实例，以问题描述、问题分析、算法设计、算法实现、算法分析为技术路线对问题实例进行了算法分析，并对部分问题实例进行了算法优化。书中部分经典实例以C语言编码实现，以帮助读者提高计算机算法设计与分析的实践能力。本书适合作为普通高等学校计算机科学与技术专业、软件工程专业或电子信息类等专业教材，也可作为计算机算法爱好者和从事算法设计与分析工作者的参考书。

党的二十大报告提出“加快建设高质量教育体系”“全面提高人才自主培养质量”“着力造就拔尖创新人才”，这为高等学校全面提高人才自主培养质量赋予了新的时代使命。高等学校“信息科技”类课程主要包含数据、算法、网络、信息处理、信息安全、人工智能六大内容，其中，算法是数学的重要分支，是人工智能的底层核心，算法设计与分析能力是信息科技拔尖人才量化评价的关键指标。“算法设计与分析”是高等学校计算机科学与技术专业的核心课程，是学习计算机类专业课的基础，对于培养学生的计算思维和解决问题的能力具有重要意义。面对各个领域的大量实际问题，最重要的是分析问题的性质、建立问题的数学模型并选择高效的解决方法。在当今复杂、海量信息的大数据处理中，一个好的算法往往起着至关重要的作用。
本书根据高等学校计算机科学与技术专业核心课程体系中“算法设计与分析”课程的教学大纲，并结合编者多年的教学经验以及指导“蓝桥杯”“ACMICPC”等算法类竞赛的实践经验编写。本书主要阐述了算法的基础知识、常用基础算法设计技术与分析方法，以帮助读者掌握算法设计与分析的基本技能。
全书分为8章，具体内容如下：第1章主要介绍算法基础知识，包括算法的基本概念、算法的描述方法、算法的设计过程、算法的效率分析及NP问题简介。第2~7章主要介绍蛮力法、分治法、动态规划、贪心法、回溯法和分支限界法等算法设计技术，重点介绍这些算法的基本思想、基本要素、分析方法、伪代码框架等，给出了典型实例问题的算法分析过程以及C语言代码实现，主要包括01背包问题、全排列问题、串匹配问题、快速排序算法、大整数乘法、平面内最近点问题、第k小元素选择问题、最长公共子序列、最大字段和问题、活动安排问题、村村通最小成本问题、单源最短路径问题、迷宫问题、饲料投喂问题等问题；第8章介绍线性规划、单纯形法和整数线性规划等问题的基本理论方法。每章最后提供了习题，并在附录A中给出了每章习题的参考答案，以帮助学生巩固所学知识。
本书编写特点如下：
（1）注重实用性。为了解决计算机算法的逻辑性强和编码实现困难等难点，让算法初学者感受算法的独特魅力，本书强调算法设计与分析在解决实际问题中的应用，选取具有典型性和实用性的实例，以着重培养学生的问题解决能力和创新精神。每个实例以“问题描述、问题分析、算法设计、算法实现、算法分析”为技术路线，对每个实例问题的算法逻辑进行分析。书中每个算法思路都采用伪代码描述算法框架，部分经典实例给出了C语言程序代码。
（2）融入课程思政。为落实立德树人根本任务，本书注重课程思政元素的融入，培养学生的爱国主义精神、职业道德和社会责任感，帮助学生树立正确的世界观、人生观、价值观。
（3）配套资源丰富。为了方便教师教学和学生自学，本书配套了微视频、PPT、源代码、习题答案（见附录A）等丰富的立体化资源，读者可至中国铁道出版社有限公司教育资源数字化平台下载（https://www.tdpress.com/51eds/）。
本书由杨红云和钟表担任主编，孙爱珍、熊焕亮、易文龙担任副主编。具体编写分工如下：第1章由杨红云编写，第2、4章由钟表、杨红云共同编写，第3、8章由钟表、熊焕亮共同编写，第5、6、7章由杨红云、孙爱珍和易文龙共同编写。杨红云、钟表负责制定编写大纲，编写习题以及习题答案。全书由杨红云统稿。
江西农业大学软件学院多名教师参与了本书的部分编写和指导工作。除此之外，学院130多名在校生参与了本书的试读工作，他们站在初学者的角度对本书提出了许多宝贵的修改意见，在此一并表示衷心的感谢。
由于编写时间仓促、编者水平有限，书中不足之处在所难免，欢迎读者给予宝贵意见，以便不断改进和完善本书内容。建议意见反馈邮箱：jxauyhy@jxau.edu.cn。

编者
2024年4月

第1章绪论1.1算法的基本概念1.2算法的描述方法1.3算法的设计过程1.4算法的效率分析1.4.1算法时间复杂度分析1.4.2算法的渐进时间复杂度分析1.4.3非递归算法的时间复杂度分析1.4.4递归算法的时间复杂度分析1.4.5算法空间复杂度分析1.5关于NP问题小结习题第2章蛮力法2.1蛮力法概述2.2蛮力法的设计思想2.3蛮力法的典型实例2.3.101背包问题2.3.2全排列问题2.3.3串匹配问题2.3.4图搜索问题小结习题第3章分治法3.1分治法的基本思想3.2分治法的特点和基本框架3.3分治法的时间复杂度分析3.4分治法的典型实例3.4.1快速排序算法3.4.2大整数乘法3.4.3平面内最近点问题3.4.4第k小元素选择问题小结习题第4章动态规划4.1动态规划的提出4.2动态规划的基本概念4.3动态规划的基本思想与优化原则4.4动态规划的典型实例4.4.1背包问题4.4.2最长公共子序列4.4.3最大子段和问题小结习题

杨红云，教授，硕士生导师，江西农业大学软件学院教授，大数据教研室主任，兼任职于江西省高等学校农业信息重点实验室，兼任中国人工智能学会智能农业专委会会员、中国自动化学会与中国计算机学会会员，主要从事软件工程专业的教学和农业信息技术领域科研工作，研究方向包括虚拟农业、机器视觉、机器学习等领域。主讲本科生C语言程序设计、数据结构、算法设计与分析、数字图像处理等课程和研究生课程“大数据数学基础”等。主持国家自然科学基金项目2项，省厅级项目3项；作为主要成员参与国家重点研发计划1项、国家自然科学基金3项、省厅科技项目10余项；指导学生参加算法类等比赛或国家级、省级等奖项50余项；作为参与者获省级教学成果一等奖，参与省级一流本科课程建设项目；作为第一或通讯作者在核心以上学术期刊发表研究论文40余篇；出版专著1部，副主编教材2部。 钟表，江西农业大学软件学院讲师，专业研究方向为大数据应用技术，主要讲授离散数学、算法设计与分析、数据挖掘与分析、应用统计学等课程，积极指导学生参加蓝桥杯、ICPC等各类竞赛并获得国家级、省级奖100余项，发表SCI论文多篇。

（1）注重实用性。本书强调算法设计与分析在解决实际问题中的应用，选取具有典型性和实用性的实例，以着重培养学生的问题解决能力和创新精神。每个实例以“问题描述、问题分析、算法设计、算法实现、算法分析”为技术路线，对每个实例问题的算法逻辑进行分析。书中每个算法思路都采用伪代码描述算法框架，部分经典实例给出了C语言程序代码。
（2）融入课程思政。为落实立德树人根本任务，本书注重课程思政元素的融入，培养学生的爱国主义精神、职业道德和社会责任感，帮助学生树立正确的世界观、人生观、价值观。
（3）配套资源丰富。本书配套了微视频、PPT、源代码、习题答案（见附录A）等丰富的立体化资源。