复杂性思考:复杂性科学和计算模型(原书第2版)

复杂性科学使用计算来探索物理和社会科学。在本书中，你将使用图表、元胞自动机以及基于代理的模型来研究物理学、生物学和经济学。无论是中等水平的Python程序员还是希望学习计算机建模的学生，你都可以通过一系列工作示例、练习、案例研究和易于理解的解释深入学习复杂系统。作为Python编程与算法的理想教材，本书还有助于自学者掌握关于他们可能未曾谋面的主题与想法的宝贵经验。

本书是美国奥林工程学院Allen B. Downey教授以20世纪80年代兴起的复杂性科学这一领域的前沿研究成果为载体，在近十几年教学科研过程中积累而成的本书。本书内容主要分三部分：第壹部分主要对复杂性科学概念、范式和科学模式，以及复杂工程和复杂性思维等方面进行了介绍；第二部分主要从图论、小世界图、无标度网络、元胞自动机等方面对其经典算法及其实现进行了介绍；第三部分主要从物理建模、自组织临界性、智能体模型、兽群算法、进化和合作进化等方面进行了介绍和实现。通过阅读本书，你将更加深入地理解图、算法分析、无尺度网络与细胞自动机，使用Python这种强大的语言所提供的不错特性。作为Python编程与算法的理想教材，本书还有助于自学者掌握关于他们可能未曾谋面的主题与想法的宝贵经验。

Allen Downey是欧林工程学院计算机科学的教授，还是O''Reilly软件和数据科学相关书籍的作者，包括Think Python、Think Bayes和Think Stats。他的博客（Probably Overthinking It）经常发表一些有关贝叶斯概率和统计的文章。他拥有U.C.伯克利的计算机科学博士学位以及MIT的硕士与学士学位。

前言1章 复杂性科学71.1 范式转变91.2 科学模型的轴线101.3 不同的模型用于不同的目的111.4 复杂的工程121.5 复杂性思维13第2章 图162.1 图是什么162.2 NetworkX182.3 随机图202.4 生成图212.5 连通图222.6 生成ER图242.7 连通的概率262.8 图论算法分析272.9 练习29第3章 小世界图313.1 Stanley Milgram313.2 Watts和Strogatz 323.3 环格333.4 WS图343.5 集聚363.6 最短路径长度373.7 WS实验383.8 这是什么样的解释403.9 广度优先搜索413.10 Dijkstra算法433.11 练习45第4章 无标度网络484.1 社交网络数据484.2 WS模型514.3 度514.4 重尾分布534.5 Barabási-Albert模型554.6 生成BA图574.7 累积分布函数584.8 解释模型614.9 练习62第5章 元胞自动机645.1 一个简单的CA645.2 Wolfram的实验655.3 CA的分类665.4 随机性675.5 确定性685.6 宇宙飞船705.7 普遍性715.8 可证伪性735.9 这是一个什么样的模型745.10 CA的实现755.11 互相关775.12 CA表795.13 练习79第6章 生命游戏826.1 Conway的生命游戏826.2 生命模式836.3 Conway的猜想856.4 现实主义866.5 工具主义886.6 生命游戏实现896.7 练习91第7章 物理建模937.1 扩散937.2 反应-扩散947.3 渗透977.4 相变997.5 分形1017.6 分形和渗透模型1037.7 练习104第8章 自组织临界性1068.1 关键系统1068.2 沙堆1078.3 实施沙堆1088.4 重尾分布1108.5 分形1128.6 粉红噪声1168.7 沙堆的声音1178.8 还原论和整体论1198.9 SOC、因果关系和预测1218.10 练习122第9章 基于智能体的模型1259.1 Schelling模型1259.2 Schelling模型的实现1269.3 种族隔离1299.4 Sugarscape1309.5 财富的不平等1329.6 实现Sugarscape1349.7 迁移与波动特性1369.8 涌现1379.9 练习1380章 兽群、鸟群和交通堵塞14110.1 交通堵塞14110.2 随机扰动14410.3 Boid14510.4 Boid算法14610.5 仲裁14910.6 涌现和自由意志15010.7 练习1511章 进化15311.1 模拟进化15411.2 适应度景观15511.3 智能体15611.4 模拟15711.5 无差别15811.6 进化的证据15911.7 生存差异16111.8 突变16211.9 物种形成16511.10 总结16711.11 练习1682章 合作进化16912.1 囚徒困境16912.2 Nice的问题17012.3 囚徒困境的比赛17212.4 模拟合作进化17312.5 Tournament类17512.6 模拟17612.7 结果17812.8 结论18112.9 练习182附录A 阅读列表185