大白话讲数据结构和算法__02 算法与数据结构的关系

算法,百度上面是这样解释的:

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时间复杂度来衡量。

有人说,算法和数据结构不是两门课程吗,为什么要放在一起?这样不是徒增我们的思想负担吗?

其实,算法与数据结构是相辅相成的。

打个比方,数据结构是刘备,算法便是诸葛亮,如果没有诸葛亮的帮忙,

或许刘备能开辟蜀国,但是觉得会很麻烦或者很长,但是有诸葛亮的帮忙,刘备就可以很短的时间

建立三国鼎立的局面。

再用一个例子来说明:

假如我们让你计算1+2+3+4+。。。+100

一般我们用数据结构的方法写的代码如下:

int i, sum = 0, n = 100;
for(i=1; i <= n; i++)
{
sum = sum + i;
}
printf(“%d”, sum);

这里我们用了100个迭代来计算上面那个式子

但是如果我们用高斯算法的公式,我们可以这么写:

int i, sum = 0, n = 100;
sum = (1+n)*n/2;
printf(“%d”, sum);

这里我们仅仅用了一次计算便得以实现,有人说无论哪种计算机还不是0.0000几秒就可以算完。

如果我放大到1亿乃至100亿,这时候恐怕人脑都比计算机算的快

这便是算法的优越性

从刚才的例子中我们看到,对于给定的问题,是可以有多种算法来解决的。
这就像追女孩子,总不可能每个人追女孩子的方式都一样吧?举个例子,我常常在街上看到很多美眉,但旁边都是挽着条件十分一般的男朋友。这时候,我就会由衷的佩服该男同胞一定是用了特别牛掰的算法追到美眉的!
就像没有药可以包治百病一样,一个问题可以由多个算法解决,一个算法也不可能具有通解所有问题的能力。

接下来考试的重点来了

算法的特性

输入
算法具有零个或多个输入。
尽管对于绝大多数算法来说,输入参数都是必要的。但是有些时候,像打印“I love algorithm”,就不需要啥参数啦。

void print()
{
printf(“I love algorithm\n”);
}

输出
算法至少有一个或多个输出。
算法是一定要输出的,不需要它输出,那你要这个算法来干啥?输出的形式可以是打印形式输出,也可以是返回一个值或多个值等。
 

有穷性
指算法在执行有限的步骤之后,自动结束而不会出现无限循环,并且每一个步骤在可接受的时间内完成。一个永远都不会结束的算法,我们还要他来干啥?

确定性
算法的每一个步骤都具有确定的含义,不会出现二义性。
算法在一定条件下,只有一条执行路径,相同的输入只能有唯一的输出结果。
算法的每个步骤都应该被精确定义而无歧义。
 

可行性
算法的每一步都必须是可行的,也就是说,每一步都能够通过执行有限次数完成。
 

算法设计的要求

正确性
算法的正确性是指算法至少应该具有输入、输出和加工处理无歧义性、能正确反映问题的需求、能够得到问题的正确答案。
大体分为以下四个层次:
算法程序没有语法错误。
算法程序对于合法输入能够产生满足要求的输出。
算法程序对于非法输入能够产生满足规格的说明。
算法程序对于故意刁难的测试输入都有满足要求的输出结果。


可读性
算法设计另一目的是为了便于阅读、理解和交流。
我么写代码的目的,一方面是为了让计算机执行,但还有一个重要的目的是为了便于他人阅读和自己日后阅读修改。

健壮性
当输入数据不合法时,算法也能做出相关处理,而不是产生异常、崩溃或莫名其妙的结果。


时间效率高和存储量低
生活中,每个男人都希望找一个贤惠的老婆,她们温柔又体贴,美丽又大方,还会做着一手的好菜。
好算法就犹如好老婆,应该具备时间效率高和存储量低的特点。所以在设计算法的时候我们应该尽量思考这两方面的问题!
 

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