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什麽是算法?

壹、什麽是算法

算法是壹系列解決問題的清晰指令,也就是說,能夠對壹定規範的輸入,在有限時間內獲得所要求的輸出。算法常常含有重復的步驟和壹些比較或邏輯判斷。如果壹個算法有缺陷,或不適合於某個問題,執行這個算法將不會解決這個問題。不同的算法可能用不同的時間、空間或效率來完成同樣的任務。壹個算法的優劣可以用空間復雜度與時間復雜度來衡量。

算法的時間復雜度是指算法需要消耗的時間資源。壹般來說,計算機算法是問題規模n 的函數f(n),算法執行的時間的增長率與f(n) 的增長率正相關,稱作漸進時間復雜度(Asymptotic Time Complexity)。時間復雜度用“O(數量級)”來表示,稱為“階”。常見的時間復雜度有: O(1)常數階;O(log2n)對數階;O(n)線性階;O(n2)平方階。

算法的空間復雜度是指算法需要消耗的空間資源。其計算和表示方法與時間復雜度類似,壹般都用復雜度的漸近性來表示。同時間復雜度相比,空間復雜度的分析要簡單得多。

[font class="Apple-style-span" style="font-weight: bold;" id="bks_etfhxykd"]算法 Algorithm [/font]

算法是在有限步驟內求解某壹問題所使用的壹組定義明確的規則。通俗點說,就是計算機解題的過程。在這個過程中,無論是形成解題思路還是編寫程序,都是在實施某種算法。前者是推理實現的算法,後者是操作實現的算法。

壹個算法應該具有以下五個重要的特征:

1、有窮性: 壹個算法必須保證執行有限步之後結束;

2、確切性: 算法的每壹步驟必須有確切的定義;

3、輸入:壹個算法有0個或多個輸入,以刻畫運算對象的初始情況,所謂0個輸入是指算法本身定除了初始條件;

4、輸出:壹個算法有壹個或多個輸出,以反映對輸入數據加工後的結果。沒有輸出的算法是毫無意義的;

5、可行性: 算法原則上能夠精確地運行,而且人們用筆和紙做有限次運算後即可完成。

算法的設計要求

1)正確性(Correctness)

有4個層次:

A.程序不含語法錯誤;

B.程序對幾組輸入數據能夠得出滿足規格要求的結果;

C.程序對精心選擇的、典型的、苛刻的、帶有刁難性的幾組輸入數據能夠得出滿足規格要求的結果;

D.程序對壹切合法的輸入數據都能產生滿足規格要求的結果。

2)可讀性(Readability)

算法的第壹目的是為了閱讀和交流;

可讀性有助於對算法的理解;

可讀性有助於對算法的調試和修改。

3)高效率與低存儲量

處理速度快;存儲容量小

時間和空間是矛盾的、實際問題的求解往往是求得時間和空間的統壹、折中。

算法的描述 算法的描述方式(常用的)

算法描述 自然語言

流程圖 特定的表示算法的圖形符號

偽語言 包括程序設計語言的三大基本結構及自然語言的壹種語言

類語言 類似高級語言的語言,例如,類PASCAL、類C語言。

算法的評價 算法評價的標準:時間復雜度和空間復雜度。

1)時間復雜度 指在計算機上運行該算法所花費的時間。用“O(數量級)”來表示,稱為“階”。

常見的時間復雜度有: O(1)常數階;O(logn)對數階;O(n)線性階;O(n^2)平方階

2)空間復雜度 指算法在計算機上運行所占用的存儲空間。度量同時間復雜度。

時間復雜度舉例

(a) X:=X+1 ; O(1)

(b) FOR I:=1 TO n DO

X:= X+1; O(n)

(c) FOR I:= 1 TO n DO

FOR J:= 1 TO n DO

X:= X+1; O(n^2)

“算法”壹詞最早來自公元 9世紀 波斯數學家比阿勒·霍瓦裏松的壹本影響深遠的著作《代數對話錄》。20世紀的 英國 數學家 圖靈 提出了著名的圖靈論點,並抽象出了壹臺機器,這臺機器被我們稱之為 圖靈機 。圖靈的思想對算法的發展起到了重要的作用。

算法是 計算機 處理信息的本質,因為 計算機程序 本質上是壹個算法,告訴計算機確切的步驟來執行壹個指定的任務,如計算職工的薪水或打印學生的成績單。 壹般地,當算法在處理信息時,數據會從輸入設備讀取,寫入輸出設備,可能保存起來以供以後使用。

這是算法的壹個簡單的例子。

我們有壹串隨機數列。我們的目的是找到這個數列中最大的數。如果將數列中的每壹個數字看成是壹顆豆子的大小 可以將下面的算法形象地稱為“撿豆子”:

首先將第壹顆豆子(數列中的第壹個數字)放入口袋中。

從第二顆豆子開始檢查,直到最後壹顆豆子。如果正在檢查的豆子比口袋中的還大,則將它撿起放入口袋中,同時丟掉原先的豆子。 最後口袋中的豆子就是所有的豆子中最大的壹顆。

下面是壹個形式算法,用近似於 編程語言 的 偽代碼 表示

給定:壹個數列“list",以及數列的長度"length(list)" largest = list[1] for counter = 2 to length(list): if list[counter] > largest: largest = list[counter] print largest

符號說明:

= 用於表示賦值。即:右邊的值被賦予給左邊的變量。

List[counter] 用於表示數列中的第 counter 項。例如:如果 counter 的值是5,那麽 List[counter] 表示數列中的第5項。

<= 用於表示“小於或等於”。

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