第1单元  算法基础 / 001

1.1算法概述 / 004

1.2数据结构概述 / 015

单元小结 / 033

第2单元常见算法及应用 / 037

2.1贪心算法 / 040

2.2分治算法 / 044

2.3动态规划算法 / 052

2.4回溯算法 / 065

2.5最短路径问题 / 074

单元小结 / 080

第3单元算法分析 / 087

3.1解决同一问题的不同算法 / 090

3.2时间复杂度 / 098

3.3空间复杂度 / 102

单元小结 / 107

第4单元人工智能基础 / 111

4.1人工智能概述 / 114

4.2专家系统 / 116

4.3回归算法 / 119

4.4决策树 / 128

4.5聚类算法 / 132

单元小结 / 137

第5单元神经网络与深度学习 / 143

5.1MP神经元模型 / 146

5.2感知机模型 / 152

5.3人工神经网络 / 159

5.4深度学习 / 168

单元小结 / 172

第6单元人工智能的实现与应用 / 175

6.1自然语言处理 / 178

6.2计算机视觉 / 185

6.3智能机器人 / 194

6.4人工智能生成内容 / 199

6.5人工智能安全挑战 / 201

单元小结 / 204

附录一数字素养框架 / 208

附录二推荐阅读书单 / 212

前言

2021年11月，中央网络安全和信息化委员会印发《提升全民数字素养与技能行动纲要》，明确提升全民数字素养与技能是顺应数字时代要求，提升国民素质、促进人的全面发展的战略任务，是实现从网络大国迈向网络强国的必由之路，也是弥合数字鸿沟、促进共同富裕的关键举措。以“数字素养与技能提升”为目标的高校计算机通识教育的改革，既是全民数字素养与技能提升的必要路径之一，也是提高高等教育教学质量的一项创新改革举措。

在高校现阶段的计算机通识教育中，新生的计算机水平参差不齐，既有基础扎实、数字素养较好的学生，也有基础薄弱的学生。若给新生讲授相同的教学内容，必然导致有些学生“吃不饱”，有些学生“吃不了”。尽管很多高校会按学生的专业将计算机公共课分成几个不同的教学大类，便于教师开展分层教学，但同一大类上千名学生的计算机水平差异仍然不容忽视。因此，有必要在新生入学时，借助教材、教学平台和个性化学习系统，帮助学生补短板，让学生的计算机基础水平得到迅速提升，为后续课程的学习打下坚实的基础。这正是本系列教材编写的初衷，也是提升全民数字素养与技能的重要一环。

本系列教材既可作为高校计算机通识课程的入门教材或高校新生学习计算机基础核心知识的参考教材，也可供高中生根据自身能力、兴趣或需要进行自主选学。教材具有零起点、知识覆盖面宽、知识点讲解浅显易懂、基础知识和应用紧密结合等特点。

《算法与人工智能》是本系列教材的第四册，为大学新生介绍算法与人工智能的知识，发展学生基本的算法思想和人工智能素养，为后续的学习打基础。

本书共6个单元，第1单元算法基础，主要介绍描述算法的常用方法及算法的基本控制结构；第2单元常见算法及应用，详细介绍了贪心算法、分治算法、动态规划算法、回溯算法等常用算法，并结合具体问题开展编程实践；第3单元算法分析，主要介绍排序算法的原理与实现方法，并分析了利用算法求解问题的时间复杂度和空间复杂度；第4单元人工智能基础，主要介绍了人工智能的研究内容与常见应用，并分析了人工智能典型的技术和算法；第5单元神经网络与深度学习，主要分析了神经网络的构成与实现原理，并介绍了深度学习的概念和常用框架；第6单元人工智能的实现与应用，介绍了自然语言处理、计算机视觉等应用的基本概念与常见技术，并探讨了人工智能面临的机会与挑战。

本书配有多媒体课件、在线练习、在线实训等丰富多样的学习资源，读者可通过“水杉在线”网站（https://www.shuishan.net.cn/education/）获取。本书及线上资源的疏漏及不妥之处，恳请读者批评指正。如有任何意见和建议，请发送邮件至dl4all@126.com。第1单元算法基础 / 001