算法之问：

看透数字世界的底层逻辑

熊辉 廖方宇 等著

定价：58.00元  平装  四色印刷

ISBN：978-7-108-08314-2

开本：16   页码：256

关键词：人工智能 算法 AI 抖音 大数据 数字世界 程序员 代码 编程语言 大数据时代 后大数据时代

作者简介

熊辉，香港科技大学（广州）讲席教授，人工智能学域教授。曾任美国罗格斯大学杰出教授，并兼任中国科学技术大学讲席教授。

廖方宇，中国科学院计算机网络信息中心首席科学家，研究员，中国科学院特聘核心岗位研究员，中国计算机学会高级会员（终身会员），中国科学院大学经管学院兼职博导。

内容介绍

算法不是少数程序员、数学家的“神秘咒语”，而是每个现代人都应该了解的思维方式。在如今这个信息爆炸的时代，算法思维能帮助人们更清晰地分析问题、更高效地解决问题，还可以培养人们“结构化分析、逻辑性推理”的思考习惯——这正是信息时代每个人都需要的核心能力。

智能时代前夜，算力、算法和应用构筑的大模型生态已见雏形，本书从生活、从现实中的问题出发，带你绕开“0”与“1”组构的代码世界，破解“大数据迷思”，了解算法的逻辑和本质，领会思维与逻辑碰撞的美妙，欣赏人类智慧与自然法则共振的壮丽图景，助你成为数字时代的“清醒思考者”。

编辑推荐

剥离技术的繁杂表象  回归算法的本真内核

计算机科学家，中国科学院院士钱德沛倾情作序

程序员了解算法，了解各种语言和代码，偶尔会忘记算法到底在解决什么问题；

大众了解的算法，往往只有其名，是不知其所以然的，更不要说如何利用算法解决复杂问题。

算法不是冰冷的技术，而是人类面对复杂世界复杂问题时，最优雅的思考方式。

人工智能日益成为辅助人们日常生活的重要工具，是否了解其背后执掌一切的算法，以及算法的思维方式与底层逻辑，成为能否更好融入AI时代的信息差。

目   录

序    钱德沛

第一篇  算法的本质及要素

第一章  绪论  

算法的本质：解决问题的精确配方  3

算法的特点  5

算法的分类  6

算法的表现形式  7

为什么需要多种算法：没有万能钥匙的世界  8

第二章  数据、结构与算法：数字世界的“食材·厨具·菜谱”  

数据：数字时代的“新石油” 11

现代数据的主要来源：触手可及的“数据矿藏” 12

数据结构：数据如何从一团乱麻变成生活助手？ 14

第三章  当烹饪遇上代码：揭秘编程语言与算法的共生之谜  

编程语言：从机器密码到人类思维翻译器 19

语言与算法的共生：现实世界的数字双胞胎 20

第二篇  通用普适算法

第一章  排序算法：秩序之美的基石

为什么我们需要“井然有序”？ 25

冒泡排序：像气泡一样上浮的简单魔法 26

选择排序：精准定位，逐个击破 31

插入排序：像理牌一样自然排序 36

第二章  分治算法：化繁为简的计算机兵法

股票投资问题：用“分而治之”破解K线迷局 43

归并排序：分合大法 46

快速排序：像理牌高手一样分组 48

折半侦探：二分查找的奇妙破案之旅 49

第三章  贪心算法和动态规划

决策与优化：生活中的“选择题”和“找最好” 51

贪心算法的智慧：完美时间管理术 53

贪心策略实战：三步实现最优安排 54

霍夫曼编码：给信息“减肥”的妙招 56

切木头：鲁班大师的“化整为零”赚钱术 59

背包问题：最大化价值的法宝 61

生活应用实例 65

第四章  图算法

深度优先搜索：迷宫里的“钻山洞”专家 67

广度优先搜索：地毯式搜索的“排头兵” 70

最短路径问题：网络世界的“极速快递员” 73

最小生成树：精打细算的“修路专家” 79

第三篇  人工智能专用算法

第一章  监督学习：当一名好老师，教机器“看”懂世界

标准答案的启示：名师指导，进步神速 89

线性回归：画一条“预测”未来的直线 94

决策树：机器的“选择题”艺术 99

集成学习：召唤“专家天团”，凝聚集体智慧 103

第二章  无监督学习：让数据自己讲故事

聆听数据的内在旋律：当老师不在时 109

物以类聚：为数据自动“贴标签”的聚类魔法 114

抓住主干：给数据“瘦身”的降维艺术 129

第三章  强化学习：在试错中学习

环境为师，奖惩为课：与世界对弈 140

价值学习：为每一步行动评个“分” 145

策略梯度：让策略“自我进化”，走向最优 151

演员-评论家：一个“行动派”与一个“思想家”的携手  158

第四章  人工神经网络：当硅基大脑学会“触类旁通”

感知机网络：模仿自然的“数字神经元网络” 165

卷积神经网络：视觉世界的“解谜大师” 169

循环神经网络：时序世界的“记忆大师” 173

生成对抗网络：虚拟世界的“创造力引擎” 177

第五章  计算机视觉算法：解码世界的机器之眼

目标检测：同时具备定位仪和识别卡的智能侦察兵 182

语义分割：给图像的每一个像素“贴标签” 190

扩散模型：噪声中的数据生成术 201

第六章  自然语言处理

分词：把一句话“切蛋糕” 208

技术方法：分词的三种“刀法” 210

情感分析：给计算机安装“情绪探测器” 214

大语言模型：压缩版“人类知识图书馆” 220

大语言模型的发展、应用与展望 224

结  语 228

名词解释 235

作者团队介绍 240

样章

序

钱德沛

在人类文明奔流不息的长河里，算法的思想早已如深邃暗流般贯穿始终，见证了人类对秩序与规律的不懈探索。远古先民结绳记事，以绳结的疏密与缠绕勾勒事物数量的变化，这是算法最质朴的萌芽；《周易》中阴阳相生、八卦推演，用符号系统诠释宇宙万物的演化逻辑，暗含着早期算法的抽象思维。跨越时空，古希腊数学家欧几里得在《几何原本》中提出的辗转相除法，以严谨的步骤求解最大公约数，为算法注入了数学的精密基因；东方古国的《九章算术》则通过方程术、勾股术等，将算法与生产生活紧密联结，展现出解决实际问题的实用智慧。

从本质上看，算法绝非计算机科学诞生后的专属产物，而是人类理性思维与自然法则对话的永恒桥梁。当数字时代的浪潮席卷而来，算法更成为支撑信息技术大厦的基石。本书名为《算法之问》，正是希望剥离技术的繁杂表象，回归算法的本真内核，以清晰的层次为读者揭开算法世界的神秘面纱。

老子在《道德经》中留下“道生一，一生二，二生三，三生万物”的哲思，这看似简约的宇宙生成论，竟与算法的演化逻辑有着奇妙的契合。算法之“一”，是本质与要素，如同构成物质世界的基本粒子，是搭建计算体系的核心原子，决定了算法的根本属性；算法之“二”，是通用与普适，恰似自然界中普遍存在的引力、电磁力，是跨越数学、物理、生物等不同领域的思维范式，为解决各类问题提供通用框架；算法之“三”，是智能与专用，代表着算法在人工智能时代的进化方向，是针对复杂场景定制化发展的高级形态。这三个层次既循着“基础—应用—进阶”的路径循序渐进，又在实际应用中相互渗透、彼此支撑，共同绘制出一幅完整的算法思想图谱。

有趣的是，许多AI算法的设计灵感，都直接源于对自然的模仿，展现出“道法自然”的深刻哲学：神经网络的结构模仿大脑中神经元的连接方式，通过多层“感知器”实现信息的传递与加工；遗传算法借鉴生物进化中的“变异、交叉、选择”机制，让算法在迭代中不断优化，就像物种在自然选择中逐渐适应环境；群体智能算法则学习鸟群迁徙、蚁群觅食时的协作模式，让多个智能体通过简单规则实现复杂任务，如同自然界中“个体简单、群体智能”的神奇现象。

这种“向自然学习”的设计思路，恰恰印证了人类智慧与自然法则的深度共鸣——最前沿的计算科学，正在与最古老的自然智慧重逢。作者团队聚焦算法的“应用场景”而非“数学细节”，让读者既能理解AI算法的工作逻辑，也能清晰地看到它们如何从自然中汲取灵感，感受技术与自然交融的美妙。

作为一本算法科普专著，作者团队坚持“严谨性与可读性并重”的原则。作者团队深知，算法不是少数程序员、数学家的“神秘咒语”，而是每个现代人都应该了解的思维方式——在信息爆炸的时代，算法思维能帮助人们更清晰地分析问题、更高效地解决问题，更理性地看待科技发展。

因此，全书始终避免复杂的公式推导与专业术语堆砌，转而以“历史典故+生活场景+视觉化表达”为三大支柱：用算法思想的演进史展现人类智慧的传承，用日常案例降低理解门槛，用图表、示意图让抽象逻辑变得直观。作者团队希望每一位读者都能感受到：算法不仅不枯燥，反而充满智慧与美感；算法思维不仅能提升解决问题的能力，更能培养一种“结构化分析、逻辑性推理”的思考习惯——这种素养，正是信息时代每个人都需要的核心能力。

而科普，正能够在这一意义上有所助力。本书以通俗易懂的方式传播算法思维，不仅能帮助普通读者提升数字素养，更能为创新发展培育坚实的人才基础。期待本书能成为读者进入算法世界的“友好向导”：当你翻开书页，看到的不只是0与1构成的代码，更是思维与逻辑碰撞的火花，是人类智慧与自然法则共振的壮丽图景。愿你在算法的世界中，既能收获解决问题的实用工具，也能感受理性思维的独特魅力，成为数字时代的“清醒思考者”。

在当今中华民族伟大复兴与世界百年未有之大变局交汇的关键时期，算法作为数字时代的“核心引擎”，其战略意义日益凸显。加快算法基础理论研究，推动算法在千行百业的创新应用，不仅能为经济社会高质量发展注入动力，更能在科技创新、增进民生福祉、构建中国式现代化体系等方面发挥基础性、战略性作用。牢牢把握这一历史机遇，培育具有全球竞争力的算法产业生态，是建设科技强国、数字中国的必然要求。

（摘自《算法之问：看透数字世界的底层逻辑》，

生活·读书·新知三联书店，2026年3月）