第1章  計算思維與程序設計 1
1.1  程序設計的速成攻略 2
1.1.1  計算思維簡介 3
1.1.2  分解 4
1.1.3  模式識別 4
1.1.4  模式概括與抽像 5
1.1.5  算法 6
1.2  生活中到處都是算法 6
1.2.1  算法的條件 7
1.2.2  時間復雜度O(f(n)) 9
1.3  程序設計邏輯簡介 11
1.3.1  結構化程序設計 11
1.3.2  面向對像程序設計 12
1.3.3  面向對像程序設計的其他概念 15
課後習題 15
第2章  經典算法介紹 17
2.1  分治法 17
2.2  遞歸法 18
2.3  動態規劃法 21
2.4  迭代法 22
2.5  枚舉法 25
2.6  回溯法 29
2.7  貪心法 35
課後習題 37
第3章  走入數據結構的奇妙世界 38
3.1  認識數據結構 39
3.2  常見的數據結構 41
3.2.1  數組 41
3.2.2  鏈表 45
3.2.3  堆棧 46
3.2.4  隊列 47
3.3  樹結構簡介 49
3.3.1  樹的基本概念 49
3.3.2  二叉樹 51
3.4  圖論簡介 52
3.5  哈希表 54
課後習題 56
第4章  排序算法 57
4.1  認識排序 58
4.2  冒泡排序法 60
4.3  選擇排序法 64
4.4  插入排序法 67
4.5  希爾排序法 69
4.6  快速排序法 73
4.7  合並排序法 76
4.8  基數排序法 77
4.9  堆積樹排序法 80
課後習題 87
第5章  查找算法 88
5.1  常見的查找算法 88
5.2  順序查找法 89
5.3  二分查找法 91
5.4  插值查找法 94
5.5  斐波那契查找法 96
課後習題 99
第6章  數組與鏈表算法 100
6.1  矩陣算法與深度學習 100
6.1.1  矩陣相加 103
6.1.2  矩陣相乘 105
6.1.3  轉置矩陣 107
6.1.4  稀疏矩陣 109
6.2  數組與多項式 112
6.3  單向鏈表算法 113
6.3.1  單向鏈表插入節點的算法 119
6.3.2  單向鏈表刪除節點的算法 123
6.3.3  對單向鏈表進行反轉的算法 127
6.3.4  單向鏈表串接的算法 130
6.4  鏈表與多項式 131
課後習題 136
第7章  安全性算法 137
7.1  數據加密 138
7.1.1  對稱密鑰加密繫統 139
7.1.2  非對稱密鑰加密繫統與RSA算法 139
7.1.3  認證 140
7.1.4  數字簽名 141
7.2  哈希算法 142
7.2.1  除留餘數法 142
7.2.2  平方取中法 143
7.2.3  折疊法 144
7.2.4  數字分析法 145
7.3  踫撞與溢出處理 145
7.3.1  線性探測法 145
7.3.2  平方探測法 148
7.3.3  再哈希法 148
7.3.4  鏈表 150
課後習題 154
第8章  堆棧與隊列算法 156
8.1  以數組來實現堆棧 156
8.2  以鏈表來實現堆棧 161
8.3  漢諾塔問題的求解算法 165
8.4  八皇後問題的求解算法 171
8.5  用數組來實現隊列 174
8.6  用鏈表來實現隊列 177
8.7  雙向隊列 179
8.8  優先隊列 182
課後習題 183
第9章  樹結構及其算法 184
9.1  用數組來實現二叉樹 185
9.2  用鏈表來實現二叉樹 188
9.3  二叉樹遍歷 190
9.4  二叉查找樹 196
9.5  二叉樹節點的插入與刪除 199
9.6  二叉運算樹 201
9.7  二叉排序樹 205
9.8  線索二叉樹 208
9.9  擴充二叉樹 213
9.10  哈夫曼樹 215
9.11  平衡樹 216
9.12  機器學習與博弈樹 218
9.12.1  機器學習 218
9.12.2  博弈樹算法 219
課後習題 220
第10章  圖結構及其算法 222
10.1  圖的數據表示法 222
10.1.1  鄰接矩陣法 223
10.1.2  鄰接鏈表法 225
10.1.3  鄰接復合鏈表法 228
10.1.4  索引表格法 230
10.2  圖的遍歷 230
10.2.1  深度優先遍歷法 230
10.2.2  廣度優先遍歷法 233
10.3  生成樹 236
10.3.1  DFS生成樹和BFS生成樹 237
10.3.2  小成本生成樹 238
10.3.3  Prim算法 238
10.3.4  Kruskal算法 241
10.4  圖的短路徑法 246
10.4.1  Dijkstra算法與A*算法 247
10.4.2  Floyd算法 252
課後習題 256
附錄  課後習題與解答 259

程序設計課程的目的著重於“計算思維”（Computational Thinking，CT）的訓練，也就是分析與分解問題能力的培養，同時借助程序設計語言來實現具體的算法，從而訓練學生繫統化的邏輯思維。
本書以Java語言來實現各種算法。對於次接觸計算思維與算法的初學者來說，使用大量的文字來說明算法邏輯常會有挫折感。為了避免教學和閱讀上的不順暢，書中的算法不以偽代碼來說明，而是采用Java語言來描述並實現。另外，本書以豐富的圖例和簡潔明了的文字來闡述各種計算思維與算法邏輯，讓初學者在建立計算思維的同時掌握算法邏輯的運用。
本書從介紹計算思維與程序設計兩者之間的關繫展開，談到如何培養計算思維的4個部分：分解、模式識別、模式概括與抽像、算法。接著介紹經典算法的分類：分治法、遞歸法、動態規劃法、迭代法、枚舉法、回溯法及貪心法。學習了這些基礎之後，在接下來的章節中介紹排序算法、查找算法、數組與鏈表算法、安全性算法、堆棧與隊列算法、樹結構及其算法和圖結構及其算法，並搭配Java語言實現的完整範例程序。
為了檢驗學習者的學習成果，每一章的後都安排與本章重點內容相關的習題，讓讀者有更多實戰演練計算思維和算法的機會。
Java的開發工具分成IDE和JDK（Java Development Kit）兩種，本書的編譯環境采用JDK 13的軟件開發工具包，隻要使用Windows的“記事本”程序就可以輕松編輯Java程序。
一本好的運算思維與算法邏輯訓練方面的書，除了內容的專業性與難易適中外，更需要有清晰易懂的結構。希望所有的學習者通過本書的學習，能夠結合Java語言實現算法的過程來建立起計算思維的能力，養成邏輯思維的習慣，並將這種能力和習慣用到自己工作和生活的方方面面。

作者敬筆