聽起來高大上的“算法”,其實一點也不難學!
本專欄用最簡潔的語言和邏輯,脫離編程語言的束縛,在最短時間內,從算法概念/程序結構/數據結構/算法思想/應用方法這五個方面,跟您一起,輕松地理解算法知識,掌握算法思維。
算法太重要了
“人工智能”,“機器學習”,“大數據”,這些越來越常聽到的字眼,背后其實都是一個個“算法”。
諸多高新科技,似乎都離不開“算法”的“加持”。
科學家 / 工程師 / 技術人員,現在如果不懂點算法,都不太好意思了。
算法其實很容易
聽著這么高大上的“算法”其實一點也不難學!
為啥講算法的書卻很難看懂?
就是講得太復雜了么,不同編程語言還都不一樣。
專欄特點
1. 語言和邏輯極簡,化復雜為通俗易懂,極速掌握;
2. 不使用編程語言!是的,這才是算法入門的最速方法;
3. 直擊算法思維的核心點,不在次要知識上浪費時間。
什么是“算法”
算法,一看字面就知道,肯定是“計算方法”的簡稱啦,特指“計算機的計算方法”,所以,算法是由電腦程序來實現的。
算法,英文叫Algorithm,就是為了讓電腦解決一個問題而設計出來的一套計算方法,這套計算方法的設計是依靠“數學模型”的建立。
也就是說,程序員在設計算法之前,會將實際問題理解分析,歸納為一個“具體的數學問題”。
算法是解決問題的計算方法
算法有這么幾個特征
1 確定
算法的每一個步驟都有“明確的意義”,對于算法結果的預期也是明確的。
2 有窮
算法不能一直算,停不下來是不行的;要有一個明確的結束條件,要不然算到“天荒地老”還有什么意義呢?
3 可行
有個笑話說一個人面試會計師,算數特別快瞬間出結果,但是就是算得不對。
4 輸入輸出
算法就是用來解決問題的,問題的來源就是輸入,問題的結果就是輸出。
再復雜的算法也是由一個個小算法組合成的
怎么設計一個算法程序呢
算法有三個要素——
數學模型,輸入輸出方法,算法步驟。
所以說,怎么設計一個算法呢?
首先,先對要解決的問題建立一個數學模型,把原問題化為數學問題;
然后,將問題的“已知條件”化為“數據”輸入到數學模型中;
再然后,通過對輸入一步一步的轉化/處理/計算,得到結果;
最后,把結果按照希望的形式,輸出出來。
舉個例子吧
比如我們要解決一個問題——班級里有30個同學,我們現在知道他們的姓名和考試分數,比如小紅90分,小剛97分,小明60分等等,求班級里面哪位同學成績最好?
誰的成績最好呢?
那么我們按照上面的步驟來設計一個小算法吧。
1 把原問題轉化為數學問題
求30個成績值中的最大值及對應的姓名;
2 已知條件化為輸入數據
依次輸入30個名字和30個成績值;(其中名字的數據類型為字符串,成績值的數據類型為整數型,關于數據類型我們將在后面詳細講解)
3 分步計算
這是一個典型的求最大值的問題,方法很多,這里舉一種方法:
3-1 取出第1個同學和第2個同學的姓名和成績,比較大小,將那個較大的成績值儲存在一個位置,這個位置我們給他起個名字,就叫<當前最大成績值>吧,再把這個較好的成績對應的同學姓名存到另一個位置,就叫<當前最好成績的同學姓名>;
3-2 這樣,第1個同學和第2個同學成績比較完成,得到了這2名同學中的成績最好的同學,信息儲存在:<當前最大成績值>和<當前最好成績的同學姓名>中;
3-3 下面就是重復性的工作了,把得到的<當前最大成績值>和<當前最好成績的同學姓名>與第3位同學進行比較,仍然是把較大的成績值儲存在<當前最大成績值>里,把這個較好的成績對應的同學姓名存到<當前最好成績的同學姓名>里;
3-4 這個過程一直進行,直到把30個同學的信息都比較完,這時<當前最大成績值>里存的值就是最好的成績,<當前最好成績的同學姓名>里存的值就是這位最厲害的同學的姓名。
4 輸出
按照你想要的格式,將上面兩個儲存的值顯示出來,就完成了!
借上面的例子有幾點要說明一下
1 解決同一個問題,可能有各種各樣的算法。不同的算法,可能執行速度不同,可能編寫難易度不同,可能占用的資源不同,甚至可能計算準確度都不同;很多時候并沒有最好的算法,只有在特定條件下最適合的算法。
2 每一個算法都有適用的條件,條件變了,算法可能就用好用了。比如上面例子,如果這個班級中有2個同學的成績剛好一樣,那么按理說就應該輸出兩個姓名和成績,上面的算法就需要改進一下了。
算法 —— 一個強邏輯體
3 能把問題具體化為一個或幾個數學問題,問題就解決了一半。就如同學習和工作中一樣,所謂解決問題的能力,有一半是分析問題的能力,能夠將大問題分解成小問題,將抽象問題等價為具體問題。