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[導(dǎo)讀]算法太重要了!“人工智能”,“機(jī)器學(xué)習(xí)”,“大數(shù)據(jù)”,這些越來越常聽到的字眼,背后其實(shí)都是一個(gè)個(gè)“算法”。諸多高新科技,似乎都離不開“算法”的“加持”。

算法太重要了

人工智能”,“機(jī)器學(xué)習(xí)”,“大數(shù)據(jù)”,這些越來越常聽到的字眼,背后其實(shí)都是一個(gè)個(gè)“算法”。
諸多高新科技,似乎都離不開“算法”的“加持”。
科學(xué)家 / 工程師 / 技術(shù)人員,現(xiàn)在如果不懂點(diǎn)算法,都不太好意思了。
算法其實(shí)很容易
聽著這么高大上的“算法”其實(shí)一點(diǎn)也不難學(xué)!
為啥講算法的書卻很難看懂?
就是講得太復(fù)雜了么,不同編程語言還都不一樣。
什么是“算法”
算法,一看字面就知道,肯定是“計(jì)算方法”的簡(jiǎn)稱啦,特指“計(jì)算機(jī)的計(jì)算方法”,所以,算法是由電腦程序來實(shí)現(xiàn)的。
算法,英文叫Algorithm,就是為了讓電腦解決一個(gè)問題而設(shè)計(jì)出來的一套計(jì)算方法,這套計(jì)算方法的設(shè)計(jì)是依靠“數(shù)學(xué)模型”的建立。
也就是說,程序員在設(shè)計(jì)算法之前,會(huì)將實(shí)際問題理解分析,歸納為一個(gè)“具體的數(shù)學(xué)問題”。


算法是解決問題的計(jì)算方法
算法有這么幾個(gè)特征
1?確定
算法的每一個(gè)步驟都有“明確的意義”,對(duì)于算法結(jié)果的預(yù)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(gè)明確的結(jié)束條件,要不然算到“天荒地老”還有什么意義呢?
3?可行
有個(gè)笑話說一個(gè)人面試會(huì)計(jì)師,算數(shù)特別快瞬間出結(jié)果,但是就是算得不對(duì)。
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(jié)果就是輸出。


再復(fù)雜的算法也是由一個(gè)個(gè)小算法組合成的

怎么設(shè)計(jì)一個(gè)算法程序呢

算法有三個(gè)要素——
數(shù)學(xué)模型,輸入輸出方法,算法步驟。


所以說,怎么設(shè)計(jì)一個(gè)算法呢?
首先,先對(duì)要解決的問題建立一個(gè)數(shù)學(xué)模型,把原問題化為數(shù)學(xué)問題;
然后,將問題的“已知條件”化為“數(shù)據(jù)”輸入到數(shù)學(xué)模型中;
再然后,通過對(duì)輸入一步一步的轉(zhuǎn)化/處理/計(jì)算,得到結(jié)果;
最后,把結(jié)果按照希望的形式,輸出出來。

舉個(gè)例子吧

比如我們要解決一個(gè)問題——班級(jí)里有30個(gè)同學(xué),我們現(xiàn)在知道他們的姓名和考試分?jǐn)?shù),比如小紅90分,小剛97分,小明60分等等,求班級(jí)里面哪位同學(xué)成績(jī)最好?


誰的成績(jī)最好呢?
那么我們按照上面的步驟來設(shè)計(jì)一個(gè)小算法吧。
1?把原問題轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)問題
求30個(gè)成績(jī)值中的最大值及對(duì)應(yīng)的姓名;
2?已知條件化為輸入數(shù)據(jù)
依次輸入30個(gè)名字和30個(gè)成績(jī)值;(其中名字的數(shù)據(jù)類型為字符串,成績(jī)值的數(shù)據(jù)類型為整數(shù)型,關(guān)于數(shù)據(jù)類型我們將在后面詳細(xì)講解)
3?分步計(jì)算
這是一個(gè)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(gè)同學(xué)和第2個(gè)同學(xué)的姓名和成績(jī),比較大小,將那個(gè)較大的成績(jī)值儲(chǔ)存在一個(gè)位置,這個(gè)位置我們給他起個(gè)名字,就叫<當(dāng)前最大成績(jī)值>吧,再把這個(gè)較好的成績(jī)對(duì)應(yīng)的同學(xué)姓名存到另一個(gè)位置,就叫<當(dāng)前最好成績(jī)的同學(xué)姓名>;
3-2 這樣,第1個(gè)同學(xué)和第2個(gè)同學(xué)成績(jī)比較完成,得到了這2名同學(xué)中的成績(jī)最好的同學(xué),信息儲(chǔ)存在:<當(dāng)前最大成績(jī)值>和<當(dāng)前最好成績(jī)的同學(xué)姓名>中;
3-3?下面就是重復(fù)性的工作了,把得到的<當(dāng)前最大成績(jī)值>和<當(dāng)前最好成績(jī)的同學(xué)姓名>與第3位同學(xué)進(jìn)行比較,仍然是把較大的成績(jī)值儲(chǔ)存在<當(dāng)前最大成績(jī)值>里,把這個(gè)較好的成績(jī)對(duì)應(yīng)的同學(xué)姓名存到<當(dāng)前最好成績(jī)的同學(xué)姓名>里;
3-4 這個(gè)過程一直進(jìn)行,直到把30個(gè)同學(xué)的信息都比較完,這時(shí)<當(dāng)前最大成績(jī)值>里存的值就是最好的成績(jī),<當(dāng)前最好成績(jī)的同學(xué)姓名>里存的值就是這位最厲害的同學(xué)的姓名。
4?輸出
按照你想要的格式,將上面兩個(gè)儲(chǔ)存的值顯示出來,就完成了!

借上面的例子有幾點(diǎn)要說明一下

1?解決同一個(gè)問題,可能有各種各樣的算法。不同的算法,可能執(zhí)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(jì)算準(zhǔn)確度都不同;很多時(shí)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(gè)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(gè)班級(jí)中有2個(gè)同學(xué)的成績(jī)剛好一樣,那么按理說就應(yīng)該輸出兩個(gè)姓名和成績(jī),上面的算法就需要改進(jìn)一下了。


算法 —— 一個(gè)強(qiáng)邏輯體
3?能把問題具體化為一個(gè)或幾個(gè)數(shù)學(xué)問題,問題就解決了一半。就如同學(xué)習(xí)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(jià)為具體問題。
作者|科技千里眼
來源|https://www.toutiao.com/a6616930406409175556/
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