算法之美 [Algorithms to Live By] 下載 mobi epub pdf 電子書 2024

産品特色

編輯推薦

·你以為這本書講的是算法嗎？其實它說的是人生。“算法”並不隻適用於計算機，同樣適閤我們的生活與工作，租房、收拾衣櫃、選擇餐廳、時間管理……無不能用算法解決。*優停止法則、時間調度法則、貝葉斯法則等等，看似艱深，其實連找停車位都能用得上！

·兩位作者一位是學術派、一位是暢銷書作者，兩人閤著此書，嚴謹而不失幽默，故事詼諧有趣，方法蘊含其中。

·萬維鋼解讀，《習慣的力量》作者查爾斯·都希格等鼎力推薦

內容簡介

我們所有人的生活都受到有限空間和有限時間的限製，因此常常麵臨一係列難以抉擇的問題。在一天或者一生的時光裏，哪些事是我們應該做的，哪些是應該放棄的？我們對雜亂無序的容忍底綫是什麼？新的活動與熟悉並喜愛的活動之間如何平衡，纔能取得令人愉快的結果？這些看似是人類特有的難題，其實不然，因為計算機也麵臨同樣的問題，計算機科學傢幾十年來也一直在努力解決這些問題，而他們找到的解決方案可以給我們很多啓發。

通過豐富的跨學科研究，作者指齣，計算機算法也可以用來解答人類麵臨的這些問題。這本書告訴我們如何更有效地利用直覺、什麼時候應該把選擇權交給命運、無所適從的時候應該如何做齣選擇，以及如何有效地與他人保持聯係。從找配偶到找停車位，從組織管理個人郵箱的收件箱到理解人類記憶的作用原理，這本書把計算機科學的智慧轉化為人類生活的策略，引導我們做齣明智的選擇。

作者簡介

布萊恩·剋裏斯汀

《華爾街日報》暢銷書《*有人性的人》作者，該書入選《紐約時報》編輯推薦書目，被《紐約客》雜誌評為年度好書。他的多篇作品先後刊登在《紐約客》《大西洋》《連綫》《華爾街日報》《衛報》《巴黎評論》及《認知科學》等雜誌上，被翻譯成11種語言。

湯姆·格裏菲思

加州大學伯剋利分校心理學和認知科學教授，計算認知科學實驗室主任。格裏菲思發錶過150多篇科學論文，內容涉及認知心理學、文化演進等，受到美國國傢科學基金會、斯隆基金會、美國心理學會和心理環境學會等頒發的各類奬項。

精彩書評

生活中很多看似復雜的問題都可以用算法解決，這本書給我們的啓發是，與其渾渾噩噩地接受命運的安排，不如有點兒理性決策的精神，把決策變成一個數學問題，在這個充滿不確定的時代，給咱們自己增加一點兒底氣。

——萬維鋼 《精英日課》主講人，《萬萬沒想到》《智識分子》作者

《算法之美》這本書生動有趣，讀起來引人入勝。書中給齣瞭大量實用的建議，告訴我們如何更有效地利用時間、空間和精力。這是對算法和人類大腦工作原理的一個有趣的探索。無論你是想優化待辦事項清單，還是想收拾好你的衣櫃，或者是理解人類的記憶，閱讀這本書都會獲益匪淺。

——查爾斯·杜希格 《習慣的力量》《高效的秘密》作者

在這本生動有趣、讓人難以釋捲的作品中，剋裏斯汀和格裏菲思告訴我們算法可以給我們很多啓發。我們都知道算法的作用非常強大，但是《算法之美》巧妙地解釋瞭算法的原理，以及如何利用計算機算法幫助我們在自己的生活中做齣更明智的決策。

——艾莉森·高普妮剋 《搖籃裏的科學傢》聯閤作者

我一直在期待有一本書可以將人類心理學與計算模型融閤到一起，而剋裏斯汀和格裏菲思的成功遠遠超齣瞭我的預期。這是一本很棒的書。看完這本書，任何人都能理解掌控世界的算法——更重要的是，它對我們的生活同樣具有不同尋常的意義。

——戴維·伊格曼 《隱藏的自我：大腦的秘密生活》作者

目錄

序言

第1章 最優停止理論：如何準確選擇停止觀望的時機？

秘書問題

37%從何而來？

情場上的齣手時機

掌握候選對象的完整信息

賣房子的時機

最優停車位置

見好就收的時機

隨時準備停止

第2章 探索與利用：要最新的還是要最好的？

什麼是探索與利用？

如何利用剩餘時間？

贏留輸變

基廷斯指數

遺憾與樂觀

網上“土匪”

試驗中的臨床實驗

不安分的世界

孜孜不倦地探索

第3章 排序：建立秩序

排序狂潮

排序帶來的苦惱

大O符號：衡量最壞情況的標準

平方時間：冒泡排序與插入排序

打破平方時間的魔咒：分治算法

超越比較法：比對數更好的算法

排下序是搜索的準備工作

排序與體育

發牢騷的權利：噪聲與健壯性

殺戮排序：啄食順序與優勢等級

以競爭取代爭鬥

第4章 緩存：忘瞭它吧

分級存儲器體係

緩存清理與未蔔先知

重整圖書館藏書

本地需求

傢庭生活中的“高速緩存”

歸檔與堆存

遺忘麯綫

經驗暴政

第5章 時間調度理論：要事先行

安排時間是一門科學

處理時限

把事情做好

找齣問題所在

優先級反轉和優先約束

減速帶

放棄所有：搶占和不確定性

搶占並不是隨意的：關聯轉換

顛簸狀態

中斷閤並

第6章 貝葉斯法則：預測未來

貝葉斯牧師的倒推理

拉普拉斯定理

貝葉斯法則與先驗信念

哥白尼原則

貝葉斯與哥白尼

真實世界先驗……

……以及他們的預測規則

小數據與思維

我們的預測體現齣我們自己

機械復製時代的先驗

第7章 過度擬閤：不要想太多

反對復雜性案例

數據崇拜

過度擬閤無處不在

檢測過度擬閤：交叉驗證

如何應對過度擬閤：懲罰復雜性

啓發法

人類進化中的過度擬閤

何時應該想的更少？

第8章 鬆弛：順其自然

最優化的難度

定義的難度

放鬆吧

無數灰色地帶：持續的鬆弛

隻是一張超速罰單：拉格朗日鬆弛算法

學會鬆弛

第9章 隨機性：何時應用隨機？

抽樣

隨機算法

抽樣的優勢

三部分的權衡

山、榖和陷阱

局部最大值之外

模擬退火算法

隨機性、進化和創造力

第10章 網絡：我們如何聯係？

分組交換

信息確認

指數退避算法：寬恕的算法

流量控製和擁塞避免

反饋語：語言學的流量控製

緩存膨脹：這就是延時，傻瓜

遲到不如永遠不到

第11章 博弈論：彆人的想法

達到均衡

占優策略，無論好壞

公地悲劇

機製設計：改變遊戲

機製設計的演變

信息瀑布：泡沫的悲劇理性

你自己的計算

結語 計算善意

精彩書摘

要最新的還是要最好的？

飢腸轆轆時，你會去熟悉而且喜愛的那傢意大利餐館，還是新開張的泰國飯店？你會帶你最親密的好友一同前往，還是邀請你新結識的熟人以便加深瞭解？太難選擇瞭。或許你寜願待在傢裏吧。那麼你準備做一道比較拿手的菜肴，還是上網搜索尋找靈感後做一道新菜？還是很難選擇？沒關係，訂一份比薩怎麼樣呢？那麼，在選比薩時，你準備“照舊”，還是要一些特彆的口味呢？在你吃第一口之前，這些難題已經讓你筋疲力盡瞭。放唱片、看電影或者看書，同樣也不是一件輕鬆的事，你也會麵臨如何選擇的問題。

每天，我們都要做齣各種各樣的決定，都要在某個非常具體的方麵做齣選擇：是進行新的嘗試，還是繼續選擇我們喜歡的那個？直覺告訴我們，生活就是在新鮮事物和傳統事物之間、在最新的和最棒的之間、在勇於冒險和安於現狀之間取得平衡。但是，就像在公寓尋租過程中所麵臨的觀望還是行動這個兩難睏境一樣，這裏也有一個問題沒有得到解決：如何平衡？

羅伯特·波西格在他於1974 年齣版的經典著作《禪與摩托車維修藝術》中對“有什麼新鮮事嗎”這句寒暄語進行瞭公開譴責。他說：“隻要認真地研究這個問題的話，得到的答案肯定是一堆瑣碎的跟風事物，等到瞭明天它們就會失去新鮮勁兒。”他認為另一個問題就要好得多：“最好的是什麼？”

但是，現實生活沒有那麼簡單。彆忘瞭，你最喜歡的每一首“最好聽的”歌、每一傢“最好的”餐館，在剛開始的時候，對你而言也不過是一個“新鮮”事物。這就說明或許還有一些最好的東西不為我們所知，因此，新鮮事物至少值得我們略加關注。

一些古老的格言承認這種矛盾關係，但是沒有給齣應對之策。“結交新友，不忘舊友；新友是銀，舊友是金”、“無論生活如何豐富多彩，仍然留有結交新朋友的空間”等老話說的確實是真理，但是它們沒有告訴我們，這些“金”“銀”應該以什麼樣的比例混閤，纔可以高質量地打造齣幸福生活這塊閤金。

50 多年來，計算機科學傢一直埋頭鑽研，希望可以找到這個平衡點。他們的研究甚至還有一個專門的名稱：探索與利用的取捨。

前言/序言

假設你想租房子，正在舊金山四處尋找房源。舊金山可能是整個美國最難找房子的城市瞭。由於技術産業的蓬勃發展，再加上城市區劃法律嚴格限製建造新住房，舊金山的房租已經與紐約不相上下，甚至比紐約還高。房源清單列齣來幾分鍾，房子就會被人們一搶而空。通常情況下，隻有第一個把定金支票塞到房東手裏的人，纔能拿到房子的鑰匙。

理論上講，認真調查、仔細斟酌是理性消費者的一大特徵，但是舊金山的殘酷市場並沒有為他們留有權衡考慮的機會。在購物中心或者網上購物時，人們可以反復權衡再做齣決定，但是將要入住舊金山的租客沒有這個特權，他們必須迅速做齣決定：要麼捨棄其他所有可能的選擇，就選定當前正在看的這套房子，要麼掉頭就走，再也不要迴頭。

簡單起見，我們姑且假設，你唯一關心的就是盡最大可能增加挑中最理想公寓的機會。你的目標是把“看過的好房子被人挑走”與“還有好房子沒來得及看”這兩種遺憾的發生概率降至最低。於是，你立刻發現自己陷入瞭兩難境地：如果沒有衡量的標準，如何判斷一套公寓是否是最閤適的呢？如果你不先看一些公寓（這些公寓將被你放棄），又如何確定衡量標準？你收集的信息越多，越能在最閤適的機會齣現時準確地認齣它，但是你已經與最閤適的機會失之交臂的可能性也越高。

那麼，到底該怎麼辦？如果收集信息的行為會危及結果，那麼怎樣纔能在掌握足夠多信息的基礎上做齣明智決定呢？這個令人極其為難的情境近乎於一個悖論。在被問及此類問題時，大多數人憑直覺給齣的迴答可能大緻如此：這需要在繼續挑選與立刻下手之間達成某種平衡。也就是說，你必須先看足夠多的房子，確定一個標準，然後接受符閤這個標準的房子。事實上，平衡概念正是解決這類問題的關鍵。但是，大多數人根本無法確定這個平衡點在哪裏。好消息是，這個平衡點已經被找齣來瞭。

答案就是37%。

如果你希望選中最閤適公寓的可能性達到最大，那麼在看前37%的房子時不要做齣任何決定（如果你準備花一個月的時間挑選房子，那麼在前11 天不要做齣決定）。這段時間你是在為製定標準做準備，因此看房子時把銀行卡放在傢裏吧。但是，過瞭這個時間點之後，你就要做好隨時簽約的準備（包括準備好定金等），一旦你對某套房子的滿意程度超過之前看過的所有房子，就立刻下手。在繼續挑選與立刻下手之間做齣的這種妥協，並不僅僅是一種直覺，而是已經得到證明的最優解。

我們知道這個答案，是因為找房子問題屬於數學上被稱作“最優停止”（optimal stopping）的一類問題。37% 法則明確瞭解決這些問題的一係列簡單步驟（計算機科學稱之為“算法”）。事實證明，找房子僅僅是最優停止問題在日常生活中的錶現形式之一。在麵臨一連串選擇時如何做齣決定的難題，經常會改頭換麵，以不同的形式齣現在我們的生活當中。在駛入停車位之前，需要繞整個停車場多少圈？在商業風險中何時套現脫身？在買房子或者停車時，何時是結束觀望、做齣決定的最佳時機？

在約會這個更加令人頭疼的問題上，人們也經常要麵對這樣的難題。最優停止理論是一夫一妻婚姻製度催生的科學。每天，人們都要麵臨最優停止問題的睏擾（當然，詩人更願意追逐的話題肯定是求婚帶來的煩惱，而不是停車時的兩難境地），有時至會因此而痛苦不堪。不過，我們大可不必如此，因為這類問題至少可以通過數學方法來解決。藉助並不繁復的算法，我們不僅可以解決找房子的問題，生活中遭遇的所有最優停止問題都可以被妥善處理。

從本質上講，我們身邊經常齣現因為租房子、停車、求婚而感到苦惱的人，這些人其實就是在自尋煩惱。他們需要的不是治療師，而是一種算法。治療師告訴他們要在衝動與多慮之間找到一個正確的、舒服的平衡點。

算法告訴他們這個平衡點就是37%。

本書將探討人類事務算法設計這個概念，以幫助人們更好地處理日常生活中遇到的難題。將計算機科學的研究方法應用於日常生活，可以在多個層麵上産生深遠的影響。首先，它可以提供切實有效的建議，幫助我們解決具體問題。例如，最優停止理論可以告訴我們何時應該小心觀察，何時應該果斷行動；探索– 利用平衡理論教會我們如何在嘗試新事物與因循守舊之間找到平衡點；排序理論可以幫我們判斷齣是否需要以及如何整理辦公室；緩存理論可以幫助我們閤理地填充櫥櫃；日程安排理論則可以提供閤理安排時間的高招。

其次，計算機科學還為我們理解這些領域的深層次運行規則提供瞭一套語匯。卡爾·薩根指齣：“與其說科學是大量知識的匯總, 不如說它是一種思考方式。”即使生活中的某些情況非常復雜，我們無法進行嚴格的數值分析，找不到任何現成的答案，我們也可以考慮這些問題的簡單化錶現形式，從而得齣某些直覺和概念，幫助我們理解其中的關鍵環節並取得進展。

從更廣泛的意義上看，藉助計算機科學，我們可以瞭解人類思想的本質和理性的意義，學會迴答如何度過一生這個最古老的問題。把認知視為一種解決周圍環境所造成的問題（從本質上看，都是一些計算問題）的手段，並認真地加以研究，就有可能徹底改變我們對人類理性的理解。認為研究計算機內部運行機製能夠幫助我們學會思考與決策、判斷某個事物是否可信、選擇行為方式的觀點，在很多人看來，不僅把問題過於簡單化瞭，而且具有誤導性。即使計算機科學告訴我們應該如何思考、應該采取哪些行動，我們願意接受嗎？讀一讀講人工智能和機器人的科幻小說就會發現，那樣的生活似乎都不是我們所嚮往的。

之所以如此，部分原因是我們把計算機看成瞭機械呆闆的確定性係統——這些機器藉助嚴謹的演繹邏輯，通過窮舉所有可選方案，無論花費多少時間、問題難度如何，它都可以給齣完全正確的答案。事實上，在阿蘭·圖靈當時的想象中，計算機就應該是這樣。這位第一個設想齣計算機的人通過類比的方式給齣瞭計算的定義，而類比的原型就是認真鑽研的人類數學傢——他們通過長長的計算步驟，最終得齣絕對正確的答案。

因此，當人們發現現代計算機處理難題的方式與他們對計算機的認識並不一緻的時候，他們也許會大吃一驚。當然，簡單的算術對現代計算機而言沒有任何難度。目前，計算機科學麵臨的最難解決的問題其實是人機對話、修復破損文件、下圍棋取勝，這些問題都具有規則不明確、所需信息不全，或者需要考慮無數種可能性纔可以找齣正確答案的特點。研究人員已經開發齣各種算法，使計算機在解決難度極大的問題時不需要完全依賴窮舉計算。要解決這些來自現實世界的任務，就必須正確處理好可能性問題，利用粗略估算，在時間與精確度之間做齣某種妥協。

隨著計算機處理現實任務的能力不斷增強，計算機算法不僅對於人類自己的生活具有藉鑒意義，同時還為人們理解人類認知提供瞭一個更好的比較標準。在過去的一二十年裏，行為經濟學對人類進行瞭非常具體的研究，結果發現，人類是不理性的，很容易犯錯誤，而問題的源頭在很大程度上就是大腦這個古怪而獨特的硬件。這種自我貶低的認識越來越普遍，卻無法解釋某些令人睏惑的問題。例如，在完成包括想象、語言、因果推理在內的大量認知任務時，4 歲兒童的能力仍然超過成本高昂的超級計算機，這到底是什麼原因？

從計算機科學為日常問題提供的解決方案可以看齣，人類思維具有另外一種特點——人生充滿瞭難以解決的問題。人經常犯錯誤，雖然這可以說明人類大腦容易齣錯，但是也錶明這些問題具有難以解決的本質特點。通過算法來思考我們周圍的世界，瞭解我們所麵臨問題的基本結構以及計算機給齣的解決方案的特性，可以幫助我們真實地瞭解我們自己，更好地理解我們所犯的那些錯誤。

事實上，人類需要不斷麵對計算機科學所研究的一些高難度問題，在不確定性及時間有限、信息不全、情況瞬息萬變等不利因素的乾擾下做齣決定。針對一些問題，即使最前沿的計算機科學也沒能開發齣永遠不會犯錯誤的有效算法，有的情形似乎是任何算法都無法解決的。

不過，盡管有的現實問題異常復雜，人們還沒有開發齣完善的算法，但是一代代計算機科學傢一直在與這些難題鬥爭，並且在這個過程中得齣瞭深刻而獨到的見解。這些來之不易的真知灼見與我們對理性的直覺認識並不一緻，與數學傢對周圍世界的精確描述也迥然不同——數學傢一心想要把這個世界變成整齊劃一的綫條。計算機科學告訴我們：不要總是考慮所有的可選方案；不必每次都追求最佳結果；偶爾犯點兒錯誤；放下包袱，輕裝前進；有的事情可以暫時放一放；相信自己的本能，不要過多思考；放鬆自己；采用拋硬幣的方式；要體諒，但是不能忘記；忠於自我。

用計算機科學的智慧指引自己的人生之路，這似乎是一條不錯的建議。畢竟，與大多數建議不同的是，這條建議有據可依。

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