唐纳德·欧文·克努斯（生于1938年1月10日）是美国计算机科学家和数学家。他是斯坦福大学的荣休教授，并于1974年获得ACM图灵奖，该奖被非正式地视为计算机科学的诺贝尔奖。克努斯被称为“算法分析之父”，是多卷本著作《计算机程序设计艺术》的作者。
克努斯为计算复杂性的严格分析发展做出了贡献，并系统化了形式化数学技术，推广了渐近符号。他还是TeX计算机排版系统、METAFONT字体定义语言以及Computer Modern字体的创造者。作为作家和学者，他创建了用于文学编程的WEB和CWEB编程系统，并设计了MIX/MMIX指令集架构。他强烈反对软件专利，并向美国专利商标局和欧洲专利组织表达了他的观点。
早年生活与教育
克努斯出生于威斯康星州密尔沃基，父母是欧文·亨利·克努斯和路易丝·玛丽·博宁。他将自己的血统描述为“中西部路德宗德国人”。他的父亲经营一家小型印刷企业并教授簿记。在密尔沃基路德高中就读期间，克努斯展现了早期的问题解决能力。八年级时，他参加了一项竞赛，要求找出“Ziegler's Giant Bar”中字母可以重新排列成的单词数量。评委们已识别出2500个单词；克努斯利用一次装病在家的机会，查阅了未删节词典，找到了超过4500个单词并获胜。学校获得了一台电视机，所有学生都得到了糖果。
1956年，克努斯获得了凯斯理工学院（现为凯斯西储大学的一部分）的物理学奖学金。他加入了Theta Chi兄弟会的Beta Nu分会。在接触到IBM 650（一台早期商用计算机）后，他阅读了其手册，并决定为该机器重写汇编和编译器代码，因为他相信自己能做得更好。1958年，他创建了一个程序来帮助篮球队获胜，通过为球员分配“价值”来评估得分概率，，这是一种新颖的方法，被《新闻周刊》和CBS晚间新闻报道。
克努斯是《工程与科学评论》的创始编辑，该杂志于1959年获得国家奖项。他从物理学转向数学，并于1960年获得理学学士和硕士学位，后者是经特别教师奖授予的。在大四结束时，他向Burroughs公司提议为B205编写ALGOL编译器，报价5500美元；该提议被接受，他在凯斯和加州理工学院之间完成了这项工作。1963年，他在加州理工学院获得数学博士学位，导师是马歇尔·霍尔，论文题目为《有限半域和射影平面》。
早期职业生涯与《计算机程序设计艺术》
获得博士学位后，克努斯于1963年加入加州理工学院任教，担任助理教授。他还成为Burroughs公司的顾问，从事B220的ALGOL编译器工作。他拒绝了Green Tree公司10万美元的合同，以继续在加州理工学院和Burroughs工作。他拒绝了国家科学基金会和伍德罗·威尔逊奖学金，因为这会妨碍他的咨询工作。1962年夏天，他为Univac编写了一个FORTRAN编译器，后来他说“我把灵魂卖给了魔鬼”。
在Burroughs，克努斯建议扩展符号表，允许一个符号代表一串符号，这成为Burroughs ALGOL中DEFINE的基础。艾兹格·迪杰斯特拉最初不喜欢这个想法。克努斯还从事仿真语言的工作，与J. McNeeley合作制作了SOL，并在1967年参加挪威会议后影响了Burroughs采用Simula。他与Burroughs的咨询关系从1960年持续到1968年。
1962年，Addison-Wesley委托克努斯撰写一本关于编译器的书。在写作过程中，他意识到需要计算机编程的基础理论，这成为《计算机程序设计艺术》。最初计划为一卷，后来扩展到六或七卷；第一卷于1968年出版。就在出版前，克努斯离开加州理工学院，前往普林斯顿的国防分析研究所通信研究部门工作，为国家安全局进行密码学数学研究。
对计算机科学的贡献
克努斯在《计算机程序设计艺术》上的工作将算法分析确立为一门严格的学科。他引入并推广了渐近符号（如大O符号）来描述算法效率。他的书籍以精确性、历史注释和按难度分级的练习而闻名。该系列被认为是计算机科学的基础参考。
克努斯还开发了TeX排版系统（1978年发布）和METAFONT，实现了高质量数学排版。TeX成为学术出版的标准。他创建了用于文学编程的WEB和CWEB系统，将代码和文档结合在单一源文件中。他的MIX和MMIX汇编语言在他的书中用于说明低级编程概念。
后期职业生涯与荣誉
克努斯于1969年加入斯坦福大学，成为教授，后成为荣休教授。他于1974年获得图灵奖，以表彰他在算法分析和编程语言设计方面的重大贡献。他还获得了国家科学奖章（1979年）、约翰·冯·诺依曼奖章（1995年）和京都奖（1996年）。克努斯以注重细节而闻名，包括为书中发现的错误提供金钱奖励。
克努斯一直是软件专利的直言反对者，提交法庭之友简报并在专利局作证。他在1990年代退出积极研究，专注于完成《计算机程序设计艺术》，第4A卷和第4B卷分别于2011年和2022年出版。他的工作影响了数代计算机科学家，包括麻省理工学院和卡内基梅隆大学的许多人。
遗产
克努斯的影响遍及算法、排版和编程方法论。他的教科书已被翻译成多种语言，并仍被广泛使用。TeX系统及其衍生品（如LaTeX）是科学出版中的必备工具。他的文学编程概念影响了现代文档实践。克努斯对算法分析中数学严谨性的坚持为该领域树立了标准，他对人工智能及相关领域的贡献通过众多荣誉学位和奖项得到认可。
尽管专注于经典计算机科学，克努斯的工作支撑了许多现代发展，包括机器学习和神经网络，通过提供基础算法技术。他的遗产在年度克努斯奖中得到庆祝，该奖授予对计算机科学基础做出杰出贡献的人。