算法?

本文内容:
1、什么是算法?
2、算法分析基础?
3、文集列表

建议数据结构和算法分开来学,这里只有算法,没有什么是数据结构!数据结构在这里; --->> 点我


1、什么是算法?

算法:是一系列指令,是指一系列解决问题的明确指令;给定规范的输入,有限时间内会获得要求的输出;--【算法设计与分析基础】

Wiki : In mathematics and computer science, an algorithm is an unambiguous specification of how to solve a class of problems.
[ 在数学与计算机科学领域里面,算法是指解决一类问题的明确规范。]

ME : 其实不管是指令还是规范,算法就是解决问题的方法,但这个方法是明确的,明确不代表唯一;

图解:
算法设计与分析基础

看看别人的答案:
Wiki-Algorithm

学习算法?:
知乎-怎样学算法
知乎-有哪些学习算法的网站推荐?
知乎-如何系统地学习算法?

国外视频教程:
Coursera-普林斯顿大学【Part I】
Coursera-普林斯顿大学【Part II】

练习算法的网站:
LeetCode
hihoCoder
LintCode


2、算法分析基础?

这话很好!

算法分析:指对算法运行时间与存储空间的效率的研究;

时间效率也被称为时间复杂度,指出正在运行的程序运行得多快;

空间效率也被称为空间复杂度,指出正在运行的程序占用多少存储空间;

运行时间度量单位


cop: 指计算机一个算法基本操作的执行时间【近似值】;
C(n): 指算法需要执行基本操作的次数;
n: 指输入的规模;

增长次数,而运行时间分析里面,显然最重要的就是 C(n) 的分析:

不同的 C(n)
从表可以看出,log n 是增长速度最慢的,而 2n / n ! 都是增长飞速的;

最差情况、平均情况、最优情况
最差情况:当输入规模为 n 时,算法在最坏情况下的效率;
【即,当输入规模为 n 时,那种类型的输入会导致基本操作次数 ( C(n) ) 达到最大值】【Cworst ( n ) 】

最优情况:当输入规模为 n 时,算法在最优情况下的效率;
【即,当输入规模为 n 时,那种类型的输入会导致基本操作次数 ( C(n) ) 达到最小值】

平均情况:当输入规模为 n 时,算法在平均情况下的效率;
【即,当输入规模为 n 时,随机类型的输入导致的基本操作次数 ( C(n) ) 的平均值】【即为,通常情况下的操作次数】

研究的重点

三个渐近符号:[ Ο ] [ Ω ] [ Θ ]
渐近符,是为了简化函数,分析影响函数增加次数最大的部分;

注意

[ Ο ] [ 读:欧 ] :【小于等于号】
定义:

图示:

[ Ω ] [ 读:欧妹(mei 第一声)嘎( omega 美[oʊˈmegə] ) ]:【大于等于号】
定义:

图示:

[ Θ ] [ 读:嘚(dei 第一声)塔( theta 美[ˈθetə, ˈθi-] ) ]:【等于号、区间号】
定义:

图示:

渐近符定理:

基本渐近效率类型:

(非)递归算法的数学分析:

  • 非递归算法的数学分析方案:
  • Ep 1:

解析:
1、确定输入规模:就是数组的个数 n ;

2、确定核心基本操作:函数功能是得到最大值,而得到最大值的核心就是比较谁更大,即对应函数的 if A[i] > maxval ;

3、确定核心基本操作是否只依赖于输入规模:if A[i] > maxval 其中 i 就是属于 [0 ~ n - 1],maxval 就是 A[i] 的一个值,而且 if 的顶层 for 循环是从 0 ~ n - 1 的循环也同样只依赖于输入规模 n ,所以基本操作只依赖于输入规模 n ;

4、建立求和表达式:因为每一次的 for 循环都要执行一次 if 比较,即核心基本操作的执行次数就等于 for 循环的循环次数,即 n-1 ; 则有:C(n) = (n - 1) * 1 = n- 1 ;

5、得到闭合公式或增长次数:C(n) = n - 1 ∈ Θ(n) ;

  • 递归算法的数学分析方案:
  • Ep:

解析:
1、确定输入规模:就是数组的个数 n ;

2、确定核心基本操作:函数功能是得到某个数的阶乘,而阶乘就是做连续的乘法,即对应函数的 F(n - 1) * n ,即乘法是基本操作;

3、检查基本操作在不同的输入下的执行情况,显然这里的输入不管那种类型,乘法运算还是那个乘法运算;

4、建立递推关系与初始条件:
初始条件就是递归停止的条件,这里是 if n = 0
递推式:


M(n - 1) : 对应 F(n - 1) 的执行次数;
1 : 对应 F(n - 1) * n 的执行次数;
因为终止条件成立的时候,没有执行乘法操作,所以 M(0) = 0 ;

5、解递推式:M(n) = M(n - 1) + 1 ;

反向替换法[都不知道从那里来的]:
最终结果

算法的经验分析

还有一个是算法可视化的方法来做算法分析,知道就好;


3、文集列表


参考书籍/文章:

书籍:《算法设计与分析基础 美 莱维汀 第3版》
书籍:《算法(第四版)》
书籍:《算法精解_C语言描述(中文版)》
书籍:《数据结构与算法分析—C语言描述》
书籍:《算法图解》
书籍:《算法导论(原书第3版) 中文完整版》
书籍:《啊哈!算法》

文章:《七大查找算法》


如有错漏,还望指出,不胜感激!

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