Có cả lý do thực tế và lý thuyết để nghiên cứu thuật toán. Về mặt thực tiễn, bạn cần nắm vững một tập hợp các thuật toán quan trọng từ nhiều lĩnh vực khác nhau của điện toán; ngoài ra, bạn cần có khả năng thiết kế các thuật toán mới và phân tích hiệu quả của chúng. Về mặt lý thuyết, việc nghiên cứu thuật toán, đôi khi được gọi là thuật toán học, đã trở thành nền tảng của khoa học máy tính. Tài liệu này nhằm mục đích cung cấp hiểu biết sâu sắc về các kỹ thuật thuật toán cơ bản cho thiết kế và phân tích, từ đó truyền đạt kiến ​​thức và năng lực thực tế trong việc sử dụng các cấu trúc dữ liệu nâng cao cũng như thiết kế và phân tích thuật toán.

Trong cuốn sách giáo khoa này, chúng tôi tập trung vào mô hình toán học của các hiện tượng vật lý liên quan. Thay vì sử dụng mô hình số, mục đích là rút ra các mô hình phân tích đơn giản hóa nhằm tối đa hóa sự hiểu biết. Các điện cực xốp, sự vận chuyển khối lượng ion và dòng chảy đa pha là những chủ đề trọng tâm trong cuốn sách này. Các ví dụ bao gồm mô hình hóa độ bão hòa nước trong lớp khuếch tán pin nhiên liệu, phần khí và phân bố dòng điện trong máy điện phân nước kiềm, phân bố điện thế trong chất điện phân nhị phân bên trong điện cực pin xốp và phân bố nồng độ trong kênh dòng chảy của pin dòng oxy hóa khử.