原创 编程算法是什么意思?经典编程算法盘点

发布时间:2019-08-05 20:33:58 浏览 5830 来源:博学谷资讯 作者:照照

    编程算法是什么意思?相信问这个问题的同学一定是个零基础刚刚入门编程的小白,针对这个问题,本文将介绍编程算法的基本概念,并且盘点五个经典的编程算法,帮助大家基础入门。

     

    编程算法是什么意思

     

    1、编程算法是什么意思?

     

    算法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,就是生活中的实际问题,转化成数学问题去解决,将实际的抽象性问题转换成数理性的问题去解决。算法的五大特征是,有穷性,可行性,确切性,输入,输出。凡是任何一个算法都必须满足这5个基本特征,只要是数学问题,不存在模棱两可的事情。哪怕是概率问题在数学里专门有一门课程叫“概率论”与之对应,能将这些不确定问题进行数学化。

     

    (1)有穷性

     

    在有限的操作步骤内完成。否则计算机会一直执行到资源耗尽后死机。

     

    (2)确定性

     

    每个步骤确定,步骤的结果确定。算法执行的过程是与计算机交互的过程,每一步必须明确且具有符合语言规则,否则计算机无法执行,会报错。

     

    (3)可行性

     

    每个步骤有效执行,得到确定的结果。每一个具体步骤在通过计算机实现时应能够使计算机完成,如果这一步骤在计算机上无法实现,也就达不到预期的目的,那么这一步骤是不完善的和不正确的,是不可行的。

     

    (4)零个或多个输入

     

    从外界获得信息。算法的过程可以无数据输入,也可以有多种类型的多个数据输入,需根据具体的问题加以分析。

     

    (5)一个或多个输出

     

    算法得到的结果就是算法的输出(不一定就是打印输出)。算法的目的是为解决一个具体问题,一旦问题得以解决,就说明采取的算法是正确的,而结果的输出正是验证这一目的的最好方式。

     

    2、经典编程算法盘点

     

    (1)快速排序算法

     

    快速排序是由东尼·霍尔所发展的一种排序算法。在平均状况下,排序 n 个项目要Ο(n log n)次比较。在最坏状况下则需要Ο(n2)次比较,但这种状况并不常见。事实上,快速排序通常明显比其他Ο(n log n) 算法更快,因为它的内部循环(inner loop)可以在大部分的架构上很有效率地被实现出来。快速排序使用分治法(Divide and conquer)策略来把一个串行(list)分为两个子串行(sub-lists)。

     

    算法步骤:

     

    步骤1从数列中挑出一个元素,称为 "基准"(pivot),

     

    步骤2重新排序数列,所有元素比基准值小的摆放在基准前面,所有元素比基准值大的摆在基准的后面(相同的数可以到任一边)。在这个分区退出之后,该基准就处于数列的中间位置。这个称为分区(partition)操作。

     

    步骤3递归地(recursive)把小于基准值元素的子数列和大于基准值元素的子数列排序。递归的最底部情形,是数列的大小是零或一,也就是永远都已经被排序好了。虽然一直递归下去,但是这个算法总会退出,因为在每次的迭代(iteration)中,它至少会把一个元素摆到它最后的位置去。

     

    (2)堆排序算法

     

    堆排序(Heapsort)是指利用堆这种数据结构所设计的一种排序算法。堆积是一个近似完全二叉树的结构,并同时满足堆积的性质:即子结点的键值或索引总是小于(或者大于)它的父节点。堆排序的平均时间复杂度为Ο(nlogn) 。

     

    算法步骤:

     

    步骤1创建一个堆H[0..n-1]

     

    步骤2把堆首(最大值)和堆尾互换

     

    步骤3把堆的尺寸缩小1,并调用shift_down(0),目的是把新的数组顶端数据调整到相应位置

     

    步骤4重复步骤2,直到堆的尺寸为1

     

    (3)归并排序

     

    归并排序(Merge sort,台湾译作:合并排序)是建立在归并操作上的一种有效的排序算法。该算法是采用分治法(Divide and Conquer)的一个非常典型的应用。

     

    算法步骤:

     

    步骤1申请空间,使其大小为两个已经排序序列之和,该空间用来存放合并后的序列

     

    步骤2设定两个指针,最初位置分别为两个已经排序序列的起始位置

     

    步骤3比较两个指针所指向的元素,选择相对小的元素放入到合并空间,并移动指针到下一位置

     

    步骤4重复步骤3直到某一指针达到序列尾

     

    步骤5将另一序列剩下的所有元素直接复制到合并序列尾

     

    (4)二分查找算法

     

    二分查找算法是一种在有序数组中查找某一特定元素的搜索算法。搜素过程从数组的中间元素开始,如果中间元素正好是要查找的元素,则搜 素过程结束;如果某一特定元素大于或者小于中间元素,则在数组大于或小于中间元素的那一半中查找,而且跟开始一样从中间元素开始比较。如果在某一步骤数组 为空,则代表找不到。这种搜索算法每一次比较都使搜索范围缩小一半。折半搜索每次把搜索区域减少一半,时间复杂度为Ο(logn) 。

     

    (5)BFPRT(线性查找算法)

     

    BFPRT算法解决的问题十分经典,即从某n个元素的序列中选出第k大(第k小)的元素,通过巧妙的分 析,BFPRT可以保证在最坏情况下仍为线性时间复杂度。该算法的思想与快速排序思想相似,当然,为使得算法在最坏情况下,依然能达到o(n)的时间复杂 度,五位算法作者做了精妙的处理。

     

    算法步骤:

     

    步骤1将n个元素每5个一组,分成n/5(上界)组。

     

    步骤2取出每一组的中位数,任意排序方法,比如插入排序。

     

    步骤3递归的调用selection算法查找上一步中所有中位数的中位数,设为x,偶数个中位数的情况下设定为选取中间小的一个。

     

    步骤4用x来分割数组,设小于等于x的个数为k,大于x的个数即为n-k。

     

    步骤5若i==k,返回x;若i<k,在小于x的元素中递归查找第i小的元素;若i>k,在大于x的元素中递归查找第i-k小的元素。终止条件:n=1时,返回的即是i小元素。

     

    以上就是编程算法的全部内容,相信看完大家都应该明白了“编程算法是什么”。这些都是编程的基础知识,大家一定要掌握哦!

     

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