第一章 引言 计算是人类思维能力的最重要的方面之一。计算能力的提高与人类文明进步息息相关,从古老的算盘到现代的超级计算机。人类的计算技术实现了革命性的突破。综观当今,计算机的广泛应用已经并且在持续改变着我们的世界。一方面,人们为计算机的神奇能力所倾倒。另一方面,人们也无力完全满足实际的需求而烦恼,因此,加速计算机的运算速度以提高计算机的运算速度能力成为计算机科学的中心任务之一。 1.1算法 如何加快计算机的运算速度呢?这一问题大体可以从两个方面解决。一是制造更为先进的计算机硬件,二是设计恰当的计算机运算流程。后者可以称之为算法。 算法这一词汇来源于9世纪波斯数学家。尽管算法的例子有其悠久的历史渊源,但一般算法概念的准确表达从20世纪起才有明确的记载。事实上,这一概念的各种不同的表达都是在20世纪30年代给出的。历史上,虽然计算理论的先驱者Turing,Church,Post和Godel等各自直观地把握到了正确的物理图象,但由于它们的工作并不明显地涉及物理学,长期以来,经典计算理论的基础被错误地假定为不言自明和纯粹抽象的。仅仅近20年来,关于计算的物理学问题才被提出和回答。 1.1.1算法的阐述 为了更清楚地阐明这一问题,我们必须强调指出的是:计算机是一个物理系统,计算过程是这一物理系统随时间的循序演化。算法本身则作为该物理系统演化的一系列过程。正如大家所熟知的那样,如果认为计算机是一经典的物理系统,则其演化所遵循的是经典的物理定律,或者说它受到基本的经典物理规律的制约或限制。只有认识了它们之后,人们才能完全理解经典计算机的物理限制,才能有目的地改进计算机和它的计算速度。 ...... |
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