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出版者:The MIT Press

作者:Kim Marriott

出品人:

页数:488

译者:

出版时间:1998-03-13

价格:USD 70.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9780262133418

丛书系列:

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• 计算机
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深入探索复杂系统的设计与实现：一本关于优化、推理与决策的权威指南 本书聚焦于解决那些涉及多方面相互制约条件的复杂计算问题。它提供了一套严谨、系统化的方法论，旨在帮助读者理解、建模并有效地求解那些在现实世界中无处不在的约束优化问题。 --- 第一部分：基础与理论框架的构建 第一章：约束满足问题的本质与范式 本章将为读者奠定坚实的理论基础。我们将从最基础的约束满足问题（CSP）的定义出发，探讨其在人工智能、运筹学和计算机科学中的核心地位。我们将详细剖析约束的类型——包括等式约束、不等式约束、集合约束以及逻辑约束——并分类讨论它们如何共同构建起一个复杂问题的模型空间。重点将放在如何将现实世界的问题（如调度、资源分配、逻辑推理）抽象为数学上可操作的CSP模型。此外，我们将引入图论视角，展示如何使用约束图来直观地表示变量间的依赖关系，为后续的搜索算法奠定结构基础。 第二章：经典搜索算法的回顾与扩展 有效的约束求解高度依赖于高效的搜索策略。本章对传统的深度优先搜索（DFS）和广度优先搜索（BFS）进行了深入剖析，并重点阐述了如何结合回溯机制来构建回溯搜索算法。我们将详细介绍启发式策略在搜索过程中的关键作用，包括最小剩余值（MRV）、度启发式（Degree Heuristic）和值排序启发式。读者将学习如何设计和实现这些启发式函数，以显著加速在大型搜索空间中的收敛速度。本章还会触及随机化搜索方法（如模拟退火和遗传算法）的初步概念，作为对确定性搜索局限性的补充。 第三章：推进与预处理技术：降低搜索的复杂度 仅仅依赖搜索是不够的；预处理技术是约束求解效率提升的关键。本章将深入探讨各种“推进”（Propagation）机制，它们在搜索的每一步中用于削减不可行的值域。我们将详细分析布尔约束下的Arc Consistency（弧一致性，AC-3算法）及其扩展，如Path Consistency（路径一致性）。对于数值约束，我们将讨论基于区间和多面体的削减技术。更进一步，我们将介绍如何利用预先检测到的冗余约束和不可能性传播（Inconsistency Detection）来快速终止无效的搜索分支，从而实现更精细的搜索剪枝。 --- 第二部分：建模与高级技术 第四章：线性与非线性规划的约束表达 本部分聚焦于优化问题，特别是线性规划（LP）和非线性规划（NLP）在约束求解中的应用。我们将详细讲解如何将实际的资源限制、时间窗口和成本函数转化为标准形式的线性或凸优化问题。对于线性约束，本章会回顾单纯形法（Simplex Method）的内在原理，并介绍内点法作为更现代的求解范式。在非线性部分，我们将讨论凸优化模型构建的优势，以及在处理非凸或NP-难问题时，如何结合局部搜索和全局优化方法。 第五章：整数规划与混合整数规划的实践 在需要离散决策的场景中（例如，选择“是”或“否”，分配整数单位），整数规划（IP）和混合整数规划（MIP）成为核心工具。本章将聚焦于如何处理二进制变量和整数变量的约束。核心内容将围绕分支定界（Branch and Bound）和分支切割（Branch and Cut）算法的原理。我们将解释割平面（Cutting Planes）的生成过程，包括Gomory割和提升（Lifting）技术，展示它们如何通过不断地向松弛问题添加有效不等式，从而更好地逼近整数解。 第六章：高级约束类型与特定结构的处理 本章将拓展对复杂约束的支持。我们将详细研究集合约束（如AllDifferent约束）和序列约束（如用于调度问题的“不重叠”约束）。对于集合约束，我们将介绍专门的、比一般AC算法更有效的推进技术。在序列和时间方面，我们将探讨资源约束项目调度问题（RCPSP）的建模技巧，并介绍基于时间窗（Time Windows）和前驱/后继关系（Precedence Relations）的推理方法。此外，本章还将探讨可满足性模理论（SMT）的基础，展示如何将算术、数组和位向量等复杂数据类型集成到统一的求解框架中。 --- 第三部分：求解器的设计与应用 第七章：混合求解范式：整合推理与优化 在实践中，单一的求解范式往往不足以应对所有挑战。本章的主题是如何有效地将约束满足（CSP/SAT）技术与传统的优化技术（LP/IP）结合起来。我们将探讨“约束规划”（CP）的实现机制，它在调度和资源分配领域表现出色，以及如何利用CP的局部搜索能力来改进MIP的求解过程。重点将放在如何设计一个混合求解器，例如，如何使用MIP求解器来计算最优基（Basis），并利用这些信息来指导CP的搜索，反之亦然。 第八章：可扩展性与并行化策略 随着问题规模的爆炸式增长，求解器的效率不再仅仅依赖于算法本身，还依赖于其工程实现和扩展能力。本章将讨论如何设计可扩展的约束模型，包括模型分解（Decomposition）技术，如Benders分解和Lagrangian松弛，用于将大型问题分解为更小的、可并行处理的子问题。我们将探讨如何利用现代多核架构和分布式系统来并行执行搜索树的探索，特别是如何设计有效的负载均衡策略来避免不同分支间的计算资源浪费。 第九章：实际案例分析与未来展望 本章将通过多个深入的实际案例来巩固前述理论知识。我们将分析物流路径优化、半导体制造中的晶圆调度、以及复杂能源电网的规划等案例，展示如何选择合适的建模语言和求解范式。最后，我们将展望本领域的前沿发展，包括对机器学习（特别是强化学习）在启发式策略生成中的应用，以及对非确定性环境（如随机约束）的建模和求解方法的研究方向。 --- 目标读者： 本书面向拥有扎实离散数学或计算机科学背景的研究人员、高级应用开发者以及需要解决复杂决策问题的工程师和数据科学家。它不仅提供了算法原理，更强调了将理论转化为高性能求解器的实践技能。阅读本书后，读者将能够自信地建模和求解任何涉及复杂相互依赖关系的优化与决策问题。

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《Programming with Constraints》这本书，我只能用“相见恨晚”来形容，它为我打开了一个全新的编程世界，让我看到了解决复杂问题的新思路和新方法。作者在书中对约束编程理论的阐述，堪称鞭辟入里，他对模型构建、求解算法、搜索策略等方面的讲解，既有理论的高度，又不乏实践的深度。我尤其欣赏作者在介绍“全局约束”时所采用的方式，他通过剖析各种复杂的全局约束的内在逻辑，以及如何将其有效地融入求解过程中，让我对约束编程的强大能力有了更深刻的认识。书中对“回溯搜索”和“启发式搜索”的详细讲解，以及对不同搜索算法在性能上的对比分析，为我提供了宝贵的实践指导，让我能够根据具体问题的特点选择最合适的搜索策略。我特别喜欢书中关于“约束传播”的章节，作者通过清晰的图示和代码示例，详细展示了各种传播算法的工作原理，以及它们如何有效地缩减搜索空间，从而提高求解效率。这些技术是我过去在传统编程中从未接触过的，它们极大地丰富了我的编程工具箱。书中对“不一致性检测”和“冲突分析”的深入探讨，也让我受益匪浅，这不仅有助于我理解求解器的工作机制，更能帮助我更好地调试和优化我的约束模型。书中的案例分析部分更是让我惊叹不已，作者选取了许多现实世界中的典型问题，如资源分配、路径规划、生物信息学等，并详细演示了如何利用约束编程的思想来解决这些问题，这让我看到了约束编程在各个领域的广泛应用潜力。总而言之，这本书是一部内容详实、逻辑严谨、兼具理论深度和实践指导意义的佳作，它不仅让我掌握了约束编程的核心技术，更重要的是，它教会了我如何用一种全新的思维方式来面对和解决复杂问题。

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《Programming with Constraints》这本书，为我提供了一个全新的思考模式，让我明白如何通过“设定规则”来“解决问题”。作者在书中对约束编程的讲解，可谓是循序渐进，从最基础的概念到最前沿的应用，都进行了深入浅出的阐述。我特别赞赏作者在讲解“模型构建”时所展现出的艺术感，他能够将现实世界中的复杂场景，提炼出关键的约束，并用数学语言精确地表达出来，让我看到了约束编程强大的建模能力。书中对“求解算法”的介绍，也让我受益匪浅。作者不仅详细讲解了各种“回溯搜索”和“启发式搜索”算法的原理，还深入分析了它们在不同问题上的性能表现，这为我选择合适的求解策略提供了坚实的理论基础和实践指导。我印象深刻的是书中关于“约束传播”技术的讲解，作者通过清晰的图示和代码示例，详细展示了各种传播算法（如前向检查、弧一致性等）如何有效地缩减搜索空间，从而提高求解效率。这些技术是我过去在传统编程中从未接触过的，它们极大地丰富了我的编程工具箱。书中的案例分析部分更是让我惊叹不已，作者选取了许多现实世界中的典型问题，如组合优化、调度问题、满足性问题等，并详细演示了如何利用约束编程的思想来解决这些问题，这让我看到了约束编程在各个领域的广泛应用潜力。总而言之，这本书是一部内容详实、逻辑严谨、兼具理论深度和实践指导意义的佳作，它不仅让我掌握了约束编程的核心技术，更重要的是，它教会了我如何用一种全新的思维方式来面对和解决复杂问题。

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《Programming with Constraints》这本书，对我而言，不只是一本技术书籍，更是一次深刻的思维革新。作者以其炉火纯青的笔触，将约束编程这个复杂而迷人的领域，展现在我面前，让我惊叹于其严谨的逻辑和强大的解决问题的能力。我尤其欣赏书中对于“模型构建”的详细阐述，作者通过大量的实际案例，如工厂调度、资源分配、组合优化等，生动地演示了如何将现实世界中的复杂问题，转化为精确而有效的约束模型。我发现，作者并非仅仅罗列技术，而是深入挖掘了模型设计的精髓，即如何通过巧妙的约束来引导求解器找到最优解。在“求解算法”方面，本书的覆盖面之广，让我印象深刻。从基础的“回溯搜索”到各种“启发式搜索”方法，作者都进行了详尽的介绍，并对其性能进行了深入的分析和对比。这为我在实际应用中选择合适的求解策略提供了坚实的理论基础和实践指导。书中关于“约束传播”的章节，更是让我大开眼界。作者通过清晰的图示和代码示例，详细解释了各种传播算法（如前向检查、弧一致性等）的工作原理，以及它们如何有效地缩减搜索空间，从而大幅度提高求解效率。这些技术是我过去在传统编程中从未接触过的，它们极大地丰富了我的编程工具箱。书中的案例分析部分更是让我惊叹不已，作者选取了许多现实世界中的典型问题，如旅行商问题、装箱问题、逻辑谜题等，并详细演示了如何利用约束编程的思想来解决这些问题，这让我看到了约束编程在各个领域的广泛应用潜力。总而言之，这本书是一部内容详实、逻辑严谨、兼具理论深度和实践指导意义的佳作，它不仅让我掌握了约束编程的核心技术，更重要的是，它教会了我如何用一种全新的思维方式来面对和解决复杂问题。

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《Programming with Constraints》这本书，是我在编程领域的一次重大突破，它让我看到了利用“限制”来创造“效率”的强大力量。作者在书中对约束编程的讲解，可谓是深入骨髓，从模型的设计到求解的优化，都进行了详尽的阐述。我特别欣赏作者在讲解“全局约束”时所采用的方式，他通过剖析各种复杂的全局约束的内在逻辑，以及如何将其有效地融入求解过程中，让我对约束编程的强大能力有了更深刻的认识。书中对“搜索算法”的全面介绍，包括各种“回溯搜索”和“启发式搜索”方法的详细原理和性能分析，为我提供了宝贵的实践指导，让我能够根据具体问题的特点来选择最有效的搜索策略。我印象深刻的是书中关于“约束传播”技术的讲解，作者通过清晰的图示和代码示例，详细展示了各种传播算法（如前向检查、弧一致性等）如何有效地缩减搜索空间，从而提高求解效率。这些技术是我过去在传统编程中从未接触过的，它们极大地丰富了我的编程工具箱。书中的案例分析部分更是让我惊叹不已，作者选取了许多现实世界中的典型问题，如资源分配、路径规划、网络优化等，并详细演示了如何利用约束编程的思想来解决这些问题，这让我看到了约束编程在各个领域的广泛应用潜力。总而言之，这本书是一部内容详实、逻辑严谨、兼具理论深度和实践指导意义的佳作，它不仅让我掌握了约束编程的核心技术，更重要的是，它教会了我如何用一种全新的思维方式来面对和解决复杂问题。

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读完《Programming with Constraints》之后，我感觉自己的编程视野被极大地拓宽了，过去许多难以解决的复杂问题，在掌握了书中介绍的约束编程思想后，似乎都有了新的突破口。作者的叙述风格非常清晰流畅，他能够将非常抽象和理论化的概念，通过生动形象的比喻和贴切的例子，解释得深入浅出，让我能够毫不费力地理解。我尤其喜欢书中关于“局部搜索”和“全局搜索”方法的对比分析，作者不仅详细介绍了这些搜索方法的原理，还深入探讨了它们各自的优劣势以及在不同问题上的适用性，这对于我选择合适的求解策略非常有帮助。书中对“剪枝”技术的讲解尤为精彩，作者通过图示和伪代码，清晰地展示了如何通过有效的剪枝来大幅度提升搜索效率，从而解决那些看似棘手的 NP-hard 问题。我还在书中学习到了很多关于“约束传播”的技巧，例如“前向检查”、“弧一致性”和“路径一致性”等，这些技术对于构建高效的约束模型至关重要。作者在介绍这些技术时，并没有停留在理论层面，而是提供了大量的代码示例，让我能够亲手实践，并在实践中加深理解。书中的案例分析部分更是让我惊叹不已，作者选取了许多现实世界中的典型问题，如旅行商问题、背包问题、车间调度问题等，并详细演示了如何利用约束编程的思想来解决这些问题，这让我看到了约束编程在各个领域的广泛应用潜力。总而言之，这本书是一部内容详实、逻辑严谨、兼具理论深度和实践指导意义的佳作，它不仅让我掌握了约束编程的核心技术，更重要的是，它教会了我如何用一种全新的思维方式来面对和解决复杂问题。

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《Programming with Constraints》这本书，是一次极其宝贵的学习经历，它让我对如何利用“约束”来驱动“计算”有了全新的认识，并且掌握了解决复杂问题的一套强大方法论。作者的叙述风格非常清晰且富有条理，他能够将约束编程这一看似高深的领域，通过循序渐进的讲解和生动贴切的例子，变得触手可及。我特别欣赏作者在讲解“全局约束”时所采取的策略，他不仅详细阐述了各种全局约束的数学定义，还深入分析了它们在求解过程中的作用，这让我对约束编程的灵活性和表达能力有了更深的理解。书中对“搜索算法”的全面介绍，包括各种“回溯搜索”和“启发式搜索”方法的详细原理和性能分析，为我提供了宝贵的实践指导，让我能够根据具体问题的特点来选择最有效的搜索策略。我印象深刻的是书中关于“约束传播”技术的讲解，作者通过清晰的图示和代码示例，详细展示了各种传播算法（如前向检查、弧一致性等）如何有效地缩减搜索空间，从而提高求解效率。这些技术是我过去在传统编程中从未接触过的，它们极大地丰富了我的编程工具箱。书中的案例分析部分更是让我惊叹不已，作者选取了许多现实世界中的典型问题，如排课问题、路径规划、网络优化等，并详细演示了如何利用约束编程的思想来解决这些问题，这让我看到了约束编程在各个领域的广泛应用潜力。总而言之，这本书是一部内容详实、逻辑严谨、兼具理论深度和实践指导意义的佳作，它不仅让我掌握了约束编程的核心技术，更重要的是，它教会了我如何用一种全新的思维方式来面对和解决复杂问题。

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这本《Programming with Constraints》我可以说是一口气读下来的，完全被它的内容所吸引，并且深深地折服于作者在约束编程领域所展现出的深厚功底和清晰的逻辑思维。书中的每一个章节都像是一次精心设计的探索之旅，从最基础的概念入手，层层递进，将复杂的约束模型构建、求解和应用的过程描绘得栩栩如生。我特别欣赏作者在解释抽象概念时所使用的生动比喻和贴切的例子，这使得原本可能令人望而却步的理论知识变得易于理解和消化。例如，在讲解全局约束的构建部分，作者通过一个实际的工厂调度问题，巧妙地将抽象的数学模型与具体的业务场景相结合，让我能够清晰地看到约束编程在解决实际问题中的强大力量。此外，书中对不同约束求解器（如CP SAT、Gecode等）的深入剖析，以及对每种求解器优劣势的客观评价，为我选择合适的工具提供了宝贵的参考。我发现作者在介绍算法时，不仅详细讲解了其原理，还着重强调了算法的实现细节和性能优化，这对于想要深入理解和应用约束编程的读者来说，无疑是极其重要的。书中涉及的搜索策略，例如深度优先搜索、宽度优先搜索以及各种启发式搜索方法，作者都进行了详尽的阐述，并且对比了它们在不同问题上的表现。我尤其喜欢书中关于回溯、剪枝和冲突分析的章节，这些内容对于理解约束求解器的工作机制至关重要，也帮助我理解了为什么在某些情况下约束模型会遇到性能瓶颈。总的来说，这本书不仅仅是一本技术书籍，更是一次启发思维的体验，它让我看到了计算机科学中解决复杂问题的新视角，也激起了我进一步探索约束编程世界的强烈兴趣。

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《Programming with Constraints》这本书，是一次令人振奋的学习之旅，它深入浅出地揭示了约束编程的精髓，并为我提供了一套强大的工具来应对现实世界中的复杂挑战。作者在书中对模型构建的讲解，简直是艺术品级的，他能够将看似杂乱无章的问题，通过精心设计的约束，转化为结构清晰、易于求解的模型。我尤其欣赏作者在介绍“集合约束”和“图约束”时的细致入微，他不仅讲解了这些约束的数学表达，还提供了大量的代码示例，让我能够快速理解并应用到自己的项目中。书中对“局部搜索”和“全局搜索”算法的深入分析，以及对不同搜索策略在解决特定问题时的优劣势对比，为我提供了宝贵的实践指导。我发现，作者并非仅仅罗列算法，而是深入探讨了算法背后的原理和优化技巧，这对于开发者来说，是极其重要的。在“约束传播”方面，作者的讲解更是精彩绝伦，他通过生动的图示和详细的解释，清晰地展示了各种传播算法（如前向检查、弧一致性等）如何有效地缩减搜索空间，从而提高求解效率。这些技术是我过去在传统编程中从未接触过的，它们极大地丰富了我的编程工具箱。书中的案例分析部分更是让我惊叹不已，作者选取了许多现实世界中的典型问题，如组合优化、调度问题、满足性问题等，并详细演示了如何利用约束编程的思想来解决这些问题，这让我看到了约束编程在各个领域的广泛应用潜力。总而言之，这本书是一部内容详实、逻辑严谨、兼具理论深度和实践指导意义的佳作，它不仅让我掌握了约束编程的核心技术，更重要的是，它教会了我如何用一种全新的思维方式来面对和解决复杂问题。

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《Programming with Constraints》这本书，我只能用“醍醐灌顶”来形容，它为我打开了一个全新的编程视角，让我看到了解决复杂问题的新思路和新方法。作者在书中对约束编程理论的阐述，堪称鞭辟入里，他对模型构建、求解算法、搜索策略等方面的讲解，既有理论的高度，又不乏实践的深度。我尤其欣赏作者在介绍“全局约束”时所采用的方式，他通过剖析各种复杂的全局约束的内在逻辑，以及如何将其有效地融入求解过程中，让我对约束编程的强大能力有了更深刻的认识。书中对“搜索算法”的全面介绍，包括各种“回溯搜索”和“启发式搜索”方法的详细原理和性能分析，为我提供了宝贵的实践指导，让我能够根据具体问题的特点来选择最有效的搜索策略。我印象深刻的是书中关于“约束传播”技术的讲解，作者通过清晰的图示和代码示例，详细展示了各种传播算法（如前向检查、弧一致性等）如何有效地缩减搜索空间，从而提高求解效率。这些技术是我过去在传统编程中从未接触过的，它们极大地丰富了我的编程工具箱。书中的案例分析部分更是让我惊叹不已，作者选取了许多现实世界中的典型问题，如资源分配、路径规划、网络优化等，并详细演示了如何利用约束编程的思想来解决这些问题，这让我看到了约束编程在各个领域的广泛应用潜力。总而言之，这本书是一部内容详实、逻辑严谨、兼具理论深度和实践指导意义的佳作，它不仅让我掌握了约束编程的核心技术，更重要的是，它教会了我如何用一种全新的思维方式来面对和解决复杂问题。

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《Programming with Constraints》这本书给我带来的，是一种前所未有的思维冲击，它不仅拓展了我对程序设计的理解边界，更让我看到了如何利用“限制”来创造“秩序”和“效率”。作者在书中所构建的知识体系，堪称精妙绝伦，从约束的定义、建模，到求解算法的设计与实现，再到实际应用的案例分析，几乎覆盖了约束编程的每一个重要环节。我尤其赞赏作者在讲解如何将现实世界的复杂问题转化为精确的约束模型时所展现出的独到见解。书中通过大量的实例，如资源分配、排课问题、物流优化等，生动地展示了如何识别问题的关键约束，并用数学语言精确地表达出来。我发现，作者并非简单地罗列技术，而是深入地剖析了背后的逻辑和哲学，例如“以约束驱动计算”的核心理念，以及如何通过巧妙的约束设计来引导求解器高效地找到最优解。在求解器的选择和使用方面，作者也给出了非常实用的建议，他不仅介绍了各种主流的约束求解器，还分析了它们在不同类型问题上的性能表现和适用场景，这对于开发者来说，无疑是一本“圣经”。我印象深刻的是关于“建模技巧”的章节，作者详细讲解了如何有效地表达各种常见的约束类型，例如等式约束、不等式约束、集合约束、图约束等等，并且提供了大量的代码示例，让我能够快速上手。书中对“冲突分析”和“不一致性诊断”的深入探讨，更是让我受益匪浅，这不仅有助于我理解求解器的工作原理，也帮助我更好地调试和优化我的约束模型。这本书给我最大的启发是，编程不仅仅是编写代码，更是一种解决问题的艺术，而约束编程正是这门艺术中最具表现力的一种形式。

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