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算法

发布时间: 2022-01-08 00:47:49

算法的概念

算法(Algorithm)是解题的步骤,可以把算法定义成解一确定类问题的任意一种特殊的方法。在计算机科学中,算法要用计算机算法语言描述,算法代表用计算机解一类问题的精确、有效的方法。算法+数据结构=程序,求解一个给定的可计算或可解的问题,不同的人可以编写出不同的程序,来解决同一个问题,这里存在两个问题:一是与计算方法密切相关的算法问题;二是程序设计的技术问题。算法和程序之间存在密切的关系。
算法是一组有穷的规则,它们规定了解决某一特定类型问题的一系列运算,是对解题方案的准确与完整的描述。制定一个算法,一般要经过设计、确认、分析、编码、测试、调试、计时等阶段。
对算法的学习包括五个方面的内容:① 设计算法。算法设计工作是不可能完全自动化的,应学习了解已经被实践证明是有用的一些基本的算法设计方法,这些基本的设计方法不仅适用于计算机科学,而且适用于电气工程、运筹学等领域;② 表示算法。描述算法的方法有多种形式,例如自然语言和算法语言,各自有适用的环境和特点;③确认算法。算法确认的目的是使人们确信这一算法能够正确无误地工作,即该算法具有可计算性。正确的算法用计算机算法语言描述,构成计算机程序,计算机程序在计算机上运行,得到算法运算的结果;④ 分析算法。算法分析是对一个算法需要多少计算时间和存储空间作定量的分析。分析算法可以预测这一算法适合在什么样的环境中有效地运行,对解决同一问题的不同算法的有效性作出比较;⑤ 验证算法。用计算机语言描述的算法是否可计算、有效合理,须对程序进行测试,测试程序的工作由调试和作时空分布图组成。

② 什么叫算法

算法,对应的英文单词是algorithm,这是一个很古老的概念,最早来自数学领域,是用于解决某一类问题的公式和思想。

计算机科学领域的算法,本质是一系列程序指令,用于解答特定的运算和逻辑问题。一般运用时间复杂度和空间复杂度来衡量算法好坏。

算法的应用领域多种多样:

  • 运算,例如计算两个数的最大公约数。

  • 查找,例如使用谷歌、网络搜索某一关键词得出数据和信息。

  • 排序:例如浏览电商网站时,商品按价格从低到高进行排序。

  • 最优决策:例如游戏中让AI角色找到迷宫的最佳路线。

参考资料:魏梦舒(@程序员小灰),《漫画算法:小灰的算法之旅》:电子工业出版社,2019-05

③ 什么叫算法

  1. 算法是指有基本运算及规定的运算顺序所构成的完整的解题步骤。也可看成是按照要求设计好的有限、确切的计算序列,并且这样的步骤和序列可以解决一类问题。

  2. 一个算法应该具有以下七个重要的特征:

    ①有穷性(Finiteness):算法的有穷性是指算法必须能在执行有限个步骤之后终止;

    ②确切性(Definiteness):算法的每一步骤必须有确切的定义;

    ③输入项(Input):一个算法有0个或多个输入,以刻画运算对象的初始情况,所谓0个输 入是指算法本身定出了初始条件;

    ④输出项(Output):一个算法有一个或多个输出,以反映对输入数据加工后的结果。没 有输出的算法是毫无意义的;

    ⑤可行性(Effectiveness):算法中执行的任何计算步骤都是可以被分解为基本的可执行 的操作步,即每个计算步都可以在有限时间内完成(也称之为有效性);

    ⑥高效性(High efficiency):执行速度快,占用资源少;

    ⑦健壮性(Robustness):对数据响应正确。

④ 算法是什么意思 谢谢

算法(Algorithm)是指解题方案的准确而完整的描述,是一系列解决问题的清晰指令,算法代表着用系统的方法描述解决问题的策略机制。也就是说,能够对一定规范的输入,在有限时间内获得所要求的输出。如果一个算法有缺陷,或不适合于某个问题,执行这个算法将不会解决这个问题。不同的算法可能用不同的时间、空间或效率来完成同样的任务。一个算法的优劣可以用空间复杂度与时间复杂度来衡量。

算法中的指令描述的是一个计算,当其运行时能从一个初始状态和(可能为空的)初始输入开始,经过一系列有限而清晰定义的状态,最终产生输出并停止于一个终态。一个状态到另一个状态的转移不一定是确定的。随机化算法在内的一些算法,包含了一些随机输入。




(4)算法扩展阅读:

算法分类:

1、有限的,确定性算法 这类算法在有限的一段时间内终止。他们可能要花很长时间来执行指定的任务,但仍将在一定的时间内终止。这类算法得出的结果常取决于输入值。

2、有限的,非确定算法 这类算法在有限的时间内终止。然而,对于一个(或一些)给定的数值,算法的结果并不是唯一的或确定的。

3、无限的算法 是那些由于没有定义终止定义条件,或定义的条件无法由输入的数据满足而不终止运行的算法。通常,无限算法的产生是由于未能确定的定义终止条件。

⑤ 什么是算法

算法(Algorithm)是一系列解决问题的清晰指令,算法代表着用系统的方法描述解决问题的策略机制。也就是说,能够对一定规范的输入,在有限时间内获得所要求的输出。如果一个算法有缺陷,或不适合于某个问题,执行这个算法将不会解决这个问题。不同的算法可能用不同的时间、空间或效率来完成同样的任务。一个算法的优劣可以用空间复杂度与时间复杂度来衡量。一个算法应该具有以下五个重要的特征:算法可以使用自然语言、伪代码、流程图等多种不同的方法来描述。1、有穷性(Finiteness)算法的有穷性是指算法必须能在执行有限个步骤之后终止2、确切性(Difiniteness)算法的每一步骤必须有确切的定义;3、输入项(Input)一个算法有0个或多个输入,以刻画运算对象的初始情况,所谓0个输入是指算法本身定出了初始条件;4、输出项(Output)一个算法有一个或多个输出,以反映对输入数据加工后的结果。没有输出的算法是毫无意义的;5、可行性(Effectiveness)算法中执行的任何计算步都是可以被分解为基本的可执行的操作步,即每个计算步都可以在有限时间内完成。(也称之为有效性)计算机科学家尼克劳斯-沃思曾着过一本着名的书《数据结构十算法= 程序》,可见算法在计算机科学界与计算机应用界的地位。编辑本段算法的复杂度同一问题可用不同算法解决,而一个算法的质量优劣将影响到算法乃至程序的效率。算法分析的目的在于选择合适算法和改进算法。一个算法的评价主要从时间复杂度和空间复杂度来考虑。时间复杂度算法的时间复杂度是指执行算法所需要的时间。一般来说,计算机算法是问题规模n 的函数f(n),算法的时间复杂度也因此记做T(n)=Ο(f(n))因此,问题的规模n 越大,算法执行的时间的增长率与f(n) 的增长率正相关,称作渐进时间复杂度(Asymptotic Time Complexity)。空间复杂度算法的空间复杂度是指算法需要消耗的内存空间。其计算和表示方法与时间复杂度类似,一般都用复杂度的渐近性来表示。同时间复杂度相比,空间复杂度的分析要简单得多。详见网络词条"算法复杂度"编辑本段算法设计与分析的基本方法1.递推法递推法是利用问题本身所具有的一种递推关系求问题解的一种方法。它把问题分成若干步,找出相邻几步的关系,从而达到目的,此方法称为递推法。2.递归递归指的是一个过程:函数不断引用自身,直到引用的对象已知3.穷举搜索法穷举搜索法是对可能是解的众多候选解按某种顺序进行逐一枚举和检验,并从众找出那些符合要求的候选解作为问题的解。4.贪婪法贪婪法是一种不追求最优解,只希望得到较为满意解的方法。贪婪法一般可以快速得到满意的解,因为它省去了为找最优解要穷尽所有可能而必须耗费的大量时间。贪婪法常以当前情况为基础作最优选择,而不考虑各种可能的整体情况,所以贪婪法不要回溯。5.分治法分治法是把一个复杂的问题分成两个或更多的相同或相似的子问题,再把子问题分成更小的子问题……直到最后子问题可以简单的直接求解,原问题的解即子问题的解的合并。6.动态规划法动态规划是一种在数学和计算机科学中使用的,用于求解包含重叠子问题的最优化问题的方法。其基本思想是,将原问题分解为相似的子问题,在求解的过程中通过子问题的解求出原问题的解。动态规划的思想是多种算法的基础,被广泛应用于计算机科学和工程领域。7.迭代法迭代法是数值分析中通过从一个初始估计出发寻找一系列近似解来解决问题(一般是解方程或者方程组)的过程,为实现这一过程所使用的方法统称为迭代法。编辑本段算法分类算法可大致分为基本算法、数据结构的算法、数论与代数算法、计算几何的算法、图论的算法、动态规划以及数值分析、加密算法、排序算法、检索算法、随机化算法、并行算法。算法可以宏泛的分为三类:有限的,确定性算法 这类算法在有限的一段时间内终止。他们可能要花很长时间来执行指定的任务,但仍将在一定的时间内终止。这类算法得出的结果常取决于输入值。有限的,非确定算法 这类算法在有限的时间内终止。然而,对于一个(或一些)给定的数值,算法的结果并不是唯一的或确定的。无限的算法 是那些由于没有定义终止定义条件,或定义的条件无法由输入的数据满足而不终止运行的算法。通常,无限算法的产生是由于未能确定的定义终止条件。编辑本段举例经典的算法有很多,如:"欧几里德算法,割圆术,秦九韶算法"。编辑本段算法经典专着目前市面上有许多论述算法的书籍,其中最着名的便是《计算机程序设计艺术》(The Art Of Computer Programming) 以及《算法导论》(Introction To Algorithms)。编辑本段算法的历史“算法”即算法的大陆中文名称出自《周髀算经》;而英文名称Algorithm 来自于9世纪波斯数学家al-Khwarizmi,因为al-Khwarizmi在数学上提出了算法这个概念。“算法”原为"algorism",意思是阿拉伯数字的运算法则,在18世纪演变为"algorithm"。欧几里得算法被人们认为是史上第一个算法。 第一次编写程序是Ada Byron于1842年为巴贝奇分析机编写求解解伯努利方程的程序,因此Ada Byron被大多数人认为是世界上第一位程序员。因为查尔斯·巴贝奇(Charles Babbage)未能完成他的巴贝奇分析机,这个算法未能在巴贝奇分析机上执行。 因为"well-defined procere"缺少数学上精确的定义,19世纪和20世纪早期的数学家、逻辑学家在定义算法上出现了困难。20世纪的英国数学家图灵提出了着名的图灵论题,并提出一种假想的计算机的抽象模型,这个模型被称为图灵机。图灵机的出现解决了算法定义的难题,图灵的思想对算法的发展起到了重要作用的。求素数的埃拉托塞尼筛法和求方根的开方的方法公式(算法不等于公式,公式却是提供一种算法)

⑥ 算法有哪些分类

算法分类编辑算法可大致分为:

基本算法、数据结构的算法、数论与代数算法、计算几何的算法、图论的算法、动态规划以及数值分析、加密算法、排序算法、检索算法、随机化算法、并行算法,厄米变形模型,随机森林算法。

⑦ 算法是什么

算法(Algorithm)是一系列解决问题的清晰指令,也就是说,能够对一定规范的输入,在有限时间内获得所要求的输出。
一个算法应该具有以下五个重要的特征:
1、有穷性:
一个算法必须保证执行有限步之后结束;
2、确切性:
算法的每一步骤必须有确切的定义;
3、输入:一个算法有0个或多个输入,以刻画运算对象的初始情况,所谓0个输入是指算法本身定除了初始条件;
4、输出:一个算法有一个或多个输出,以反映对输入数据加工后的结果。没有输出的算法是毫无意义的;
5、可行性:
算法原则上能够精确地运行,而且人们用笔和纸做有限次运算后即可完成。
一个算法的优劣可以用空间复杂度与时间复杂度来衡量。
时间复杂度
算法的时间复杂度是指算法需要消耗的时间资源。一般来说,计算机算法是问题规模n
的函数f(n),算法的时间复杂度也因此记做
T(n)=Ο(f(n))
因此,问题的规模n
越大,算法执行的时间的增长率与f(n)
的增长率正相关,称作渐进时间复杂度(Asymptotic
Time
Complexity)。
空间复杂度
算法的空间复杂度是指算法需要消耗的空间资源。其计算和表示方法与时间复杂度类似,一般都用复杂度的渐近性来表示。同时间复杂度相比,空间复杂度的分析要简单得多。

⑧ 算法是什么

在数学和计算机科学中,算法是如何解决一类问题的明确规范。

算法可以执行计算、数据处理、自动推理和其他任务。

作为一种有效的方法,算法可以在有限的空间和时间内用定义明确的形式语言[1] 来表示,以计算函数[2] [3] 。从初始状态和初始输入(可能为空)开始,[4] 指令描述了一种计算,当执行该计算时,该计算通过有限的[5] 数量的明确定义的连续状态,最终产生的“输出”[6] 并终止于最终结束状态。从一种状态到下一种状态的转变不一定是 明确的;一些被称为随机算法的算法包含随机输入。[7]

⑨ 快排算法是什么意思

快速排序,外文名Quicksort,计算机科学,适用领域Pascal,c++等语言,是对冒泡排序算法的一种改进。

原理:

设要排序的数组是A[0]……A[N-1],首先任意选取一个数据(通常选用数组的第一个数)作为关键数据,然后将所有比它小的数都放到它左边,所有比它大的数都放到它右边,这个过程称为一趟快速排序。

性能分析:

快速排序的一次划分算法从两头交替搜索,直到low和hight重合,因此其时间复杂度是O(n);而整个快速排序算法的时间复杂度与划分的趟数有关。

理想的情况是,每次划分所选择的中间数恰好将当前序列几乎等分,经过log2n趟划分,便可得到长度为1的子表。这样,整个算法的时间复杂度为O(nlog2n)。

以上内容参考:网络——快排算法

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