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演算法的

發布時間: 2022-01-09 00:19:19

1. 演算法的要素是什麼演算法的特徵是什麼

一、演算法的要素包括:

1、數據對象的操作和操作:計算機可以執行的基本操作以指令的形式描述。

2、演算法的控制結構:演算法的功能結構不僅取決於所選的操作,還取決於操作之間的執行順序。

二、演算法的特徵如下:

1、有窮性:演算法的有窮性意味著演算法在執行有限的步驟之後必須能夠終止。

2、確切性:演算法的每一步都必須確切定義。

3、輸入項:一個演算法有0個或多個輸入來描述操作對象的初始條件。所謂的零輸入是指由演算法本身決定的初始條件。

4、輸出項:一個演算法有一個或多個輸出來反映處理輸入數據的結果。沒有輸出的演算法毫無意義。

5、可行性:演算法中執行的任何計算步驟都可以分解為基本的可執行操作步驟,即每個計算步驟都可以在有限的時間內完成。

(1)演算法的擴展閱讀:

演算法可大致分為基本演算法、數據結構的演算法、數論與代數演算法、計算幾何的演算法、圖論的演算法、動態規劃以及數值分析、加密演算法、排序演算法、檢索演算法、隨機化演算法、並行演算法,厄米變形模型,隨機森林演算法。

描述演算法的方法有多種,常用的有自然語言、結構化流程圖、偽代碼和PAD圖等,其中最普遍的是流程圖。

隨著計算機的發展,演算法在計算機方面已有廣泛的發展及應用,如用隨機森林演算法,來進行頭部姿勢的估計,用遺傳演算法來解決彈葯裝載問題,信息加密演算法在網路傳輸中的應用,並行演算法在數據挖掘中的應用等。

2. 演算法的概念是什麼

演算法是指解題方案的准確而完整的描述,是一系列解決問題的清晰指令,演算法代表著用系統的方法描述解決問題的策略機制。也就是說能夠對一定規范的輸入,在有限時間內獲得所要求的輸出。

演算法中的指令描述的是一個計算,當其運行時能從一個初始狀態和(可能為空的)初始輸入開始,經過一系列有限而清晰定義的狀態,最終產生輸出並停止於一個終態。一個狀態到另一個狀態的轉移不一定是確定的。隨機化演算法在內的一些演算法,包含了一些隨機輸入。

(2)演算法的擴展閱讀

演算法優勢介紹

提升學習能力,以「阿爾法狗」為代表的自主學習技術,已在某些領域展現超出人類的學習能力,而其根本技術就來源於深度學習演算法領域上的飛躍式突破。要進一步實現戰場上的人工智慧腦力,必然要發展更接近於人腦的自主學習演算法模型和以此為基礎的軍事應用。

實現智能決策,戰場博弈的制勝關鍵之一,就在於全面掌握並應對各種可能性。在智能化作戰多域一體的戰場空間內,利用演算法模型全方位分析態勢,進而輔助人腦決策,必然會在戰場上展示出強大的「智力集中」優勢。

在模式識別和分析方面,可利用機器學習演算法模型,提供敵方目標自動化識別方案,集成戰場態勢信息數據,在己方火控、防空系統部署前,對敵方行動進行充分預測。

3. 演算法的方法

程序調用自身的編程技巧稱為遞歸(recursion)。一個過程或函數在其定義或說明中有直接或間接調用自身的一種方法,它通常把一個大型復雜的問題層層轉化為一個與原問題相似的規模較小的問題來求解,遞歸策略只需少量的程序就可描述出解題過程所需要的多次重復計算,大大地減少了程序的代碼量。遞歸的能力在於用有限的語句來定義對象的無限集合。一般來說,遞歸需要有邊界條件、遞歸前進段和遞歸返回段。當邊界條件不滿足時,遞歸前進;當邊界條件滿足時,遞歸返回。
注意:
(1) 遞歸就是在過程或函數里調用自身;
(2) 在使用遞歸策略時,必須有一個明確的遞歸結束條件,稱為遞歸出口。 貪心演算法是一種對某些求最優解問題的更簡單、更迅速的設計技術。
用貪心法設計演算法的特點是一步一步地進行,常以當前情況為基礎根據某個優化測度作最優選擇,而不考慮各種可能的整體情況,它省去了為找最優解要窮盡所有可能而必須耗費的大量時間,它採用自頂向下,以迭代的方法做出相繼的貪心選擇,每做一次貪心選擇就將所求問題簡化為一個規模更小的子問題, 通過每一步貪心選擇,可得到問題的一個最優解,雖然每一步上都要保證能獲得局部最優解,但由此產生的全局解有時不一定是最優的,所以貪婪法不要回溯。
貪婪演算法是一種改進了的分級處理方法,其核心是根據題意選取一種量度標准,然後將這多個輸入排成這種量度標准所要求的順序,按這種順序一次輸入一個量,如果這個輸入和當前已構成在這種量度意義下的部分最佳解加在一起不能產生一個可行解,則不把此輸入加到這部分解中。這種能夠得到某種量度意義下最優解的分級處理方法稱為貪婪演算法。
對於一個給定的問題,往往可能有好幾種量度標准。初看起來,這些量度標准似乎都是可取的,但實際上,用其中的大多數量度標准作貪婪處理所得到該量度意義下的最優解並不是問題的最優解,而是次優解。因此,選擇能產生問題最優解的最優量度標準是使用貪婪演算法的核心。
一般情況下,要選出最優量度標准並不是一件容易的事,但對某問題能選擇出最優量度標准後,用貪婪演算法求解則特別有效。 分治法是把一個復雜的問題分成兩個或更多的相同或相似的子問題,再把子問題分成更小的子問題……直到最後子問題可以簡單的直接求解,原問題的解即子問題的解的合並。
分治法所能解決的問題一般具有以下幾個特徵:
(1) 該問題的規模縮小到一定的程度就可以容易地解決;
(2) 該問題可以分解為若干個規模較小的相同問題,即該問題具有最優子結構性質;
(3) 利用該問題分解出的子問題的解可以合並為該問題的解;
(4) 該問題所分解出的各個子問題是相互獨立的,即子問題之間不包含公共的子子問題。 動態規劃是一種在數學和計算機科學中使用的,用於求解包含重疊子問題的最優化問題的方法。其基本思想是,將原問題分解為相似的子問題,在求解的過程中通過子問題的解求出原問題的解。動態規劃的思想是多種演算法的基礎,被廣泛應用於計算機科學和工程領域。
動態規劃程序設計是對解最優化問題的一種途徑、一種方法,而不是一種特殊演算法。不象前面所述的那些搜索或數值計算那樣,具有一個標準的數學表達式和明確清晰的解題方法。動態規劃程序設計往往是針對一種最優化問題,由於各種問題的性質不同,確定最優解的條件也互不相同,因而動態規劃的設計方法對不同的問題,有各具特色的解題方法,而不存在一種萬能的動態規劃演算法,可以解決各類最優化問題。因此讀者在學習時,除了要對基本概念和方法正確理解外,必須具體問題具體分析處理,以豐富的想像力去建立模型,用創造性的技巧去求解。 分枝界限法是一個用途十分廣泛的演算法,運用這種演算法的技巧性很強,不同類型的問題解法也各不相同。
分支定界法的基本思想是對有約束條件的最優化問題的所有可行解(數目有限)空間進行搜索。該演算法在具體執行時,把全部可行的解空間不斷分割為越來越小的子集(稱為分支),並為每個子集內的解的值計算一個下界或上界(稱為定界)。在每次分支後,對凡是界限超出已知可行解值那些子集不再做進一步分支,這樣,解的許多子集(即搜索樹上的許多結點)就可以不予考慮了,從而縮小了搜索范圍。這一過程一直進行到找出可行解為止,該可行解的值不大於任何子集的界限。因此這種演算法一般可以求得最優解。
與貪心演算法一樣,這種方法也是用來為組合優化問題設計求解演算法的,所不同的是它在問題的整個可能解空間搜索,所設計出來的演算法雖其時間復雜度比貪婪演算法高,但它的優點是與窮舉法類似,都能保證求出問題的最佳解,而且這種方法不是盲目的窮舉搜索,而是在搜索過程中通過限界,可以中途停止對某些不可能得到最優解的子空間進一步搜索(類似於人工智慧中的剪枝),故它比窮舉法效率更高。 回溯法(探索與回溯法)是一種選優搜索法,按選優條件向前搜索,以達到目標。但當探索到某一步時,發現原先選擇並不優或達不到目標,就退回一步重新選擇,這種走不通就退回再走的技術為回溯法,而滿足回溯條件的某個狀態的點稱為「回溯點」。
其基本思想是,在包含問題的所有解的解空間樹中,按照深度優先搜索的策略,從根結點出發深度探索解空間樹。當探索到某一結點時,要先判斷該結點是否包含問題的解,如果包含,就從該結點出發繼續探索下去,如果該結點不包含問題的解,則逐層向其祖先結點回溯。(其實回溯法就是對隱式圖的深度優先搜索演算法)。 若用回溯法求問題的所有解時,要回溯到根,且根結點的所有可行的子樹都要已被搜索遍才結束。 而若使用回溯法求任一個解時,只要搜索到問題的一個解就可以結束。

4. 什麼是演算法

演算法(Algorithm)是指解題方案的准確而完整的描述,是一系列解決問題的清晰指令,演算法代表著用系統的方法描述解決問題的策略機制。也就是說,能夠對一定規范的輸入,在有限時間內獲得所要求的輸出。如果一個演算法有缺陷,或不適合於某個問題,執行這個演算法將不會解決這個問題。不同的演算法可能用不同的時間、空間或效率來完成同樣的任務。一個演算法的優劣可以用空間復雜度與時間復雜度來衡量。
演算法中的指令描述的是一個計算,當其運行時能從一個初始狀態和(可能為空的)初始輸入開始,經過一系列有限而清晰定義的狀態,最終產生輸出並停止於一個終態。一個狀態到另一個狀態的轉移不一定是確定的。隨機化演算法在內的一些演算法,包含了一些隨機輸入。
形式化演算法的概念部分源自嘗試解決希爾伯特提出的判定問題,並在其後嘗試定義有效計算性或者有效方法中成形。這些嘗試包括庫爾特·哥德爾、Jacques Herbrand和斯蒂芬·科爾·克萊尼分別於1930年、1934年和1935年提出的遞歸函數,阿隆佐·邱奇於1936年提出的λ演算,1936年Emil Leon Post的Formulation 1和艾倫·圖靈1937年提出的圖靈機。即使在當前,依然常有直覺想法難以定義為形式化演算法的情況。

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