什么是算法？

1. 什么是算法

說實話，這個問題確實比較難以回答，我們先來看下百度百科對算法的定義：

算法（Algorithm）是指解題方案的準確而完整的描述，是一系列解決問題的清晰指令，算法代表著用系統的方法描述解決問題的策略機制

簡單點說算法就是解決一個問題的步驟或者方法。比如針對去上班這個問題，我們的步驟是這樣：

首先是出門走路到地鐵站，然后坐地鐵到里公司最近的地鐵口下，最后走路到公司。這樣一個過程，可以稱之為完成這個上班任務的一個算法。但是很明顯，去上班的算法有很多種，并不止坐地鐵這一種，我們可以打的去公司、坐公交去公司等等，這樣不同的步驟也對應著不同的算法。這些方式有好又有壞，有快也有慢，同樣算法也是一樣有好有壞有快有慢的。同一個問題，有多種解決方法，也就是多種算法，不同的算法之間也會好壞之分。

但是不管算法如何定義，它一定要具備以下五個特征才能稱之為算法：

• 有窮性：算法必須能在有限步驟之后終止。無窮無盡執行下去，那根本不是解決問題的辦法，也就不能稱之為解決該問題的方法；
• 確切性：算法的每一步必須要有確定的含義；
• 輸入項：算法需要有輸入或者說初始條件。比如我們上班的算法，我們的初始條件就是從家出發；
• 輸出項：算法必須要有一個或者多個輸出。比如我們上班的算法，輸出項就是順利到達公司；
• 可行性：算法必須是可以實現的步驟。那種天馬行空、無法實現的方法就不能稱之為算法了。如果坐著宇宙飛碟去上班，這顯然不切實際，當然也就不能成為之上班的一個算法了。

2. 為什么要學習算法

有人問在大部分的工作場景下我們都用不到算法，那么我們為什么還要學習算法呢？首先，需要明確以下幾個問題：

• 工作中用不到并不代表工作中沒有用到；
• 工作中不常用并不代表面試不?？?；

學 Java 的同學幾乎天天都在用 HashMap 吧？但是大家有思考過存儲在 HashMap 中 key 和 value 值是究竟用什么數據結構存儲的？當使用 get() 方法查找 value 時用的什么算法？

但是我們一般是不會考慮這種問題的，因為這些工作都由編程語言給我們已經封裝好了，我們只需要調用，調用，再調用！

那么對于 Python 也是一樣的，我們用的 dict 等類型，它背后都是 Python 解釋器給我們做了大量工作，實現了各種各樣復雜的算法，給我們的使用帶來了極大的方便，也導致我們大部分程序員似乎在工作中幾乎看不到算法的應用？

但是，不要忘了，我們是要追求進步的，如果你只是滿足于調用各種 API 和方法來完成工作的話這個教程對你的意義不大。不過總會有現有的方法滿足不了的業務場景，到那時候你該怎么辦呢？

此外，算法同樣是大廠最喜歡拿來考察候選人員能力的一個方式。社招中最喜歡考察算法編程能力公司的當屬今日頭條，許多國外的互聯網公司如微軟、Facebook 等甚至會讓你直接手寫代碼。

除此以外，掌握一定的算法基礎有以下幾個好處：

• 鍛煉自己的思維和編程能力：保持解決問題的能力，這在工作中也是非常重要的一項技能；
• 在面試中存在一定競爭力：優秀的編程者往往都是被大廠爭奪的對象；
• 在學習一些編程語言源碼或者操作系統源碼時會有深刻體會；

3. 如何學習算法？

學習基礎算法的方法也很簡單，就是刷題、刷題、理解后再刷題。刷題網站最出名的當屬 leetcode，接下來是國內知名的就是?？途W了。如果對自己要求高，可以考慮刷 ACM 編程題，比較有名的有 POJ、ZOJ。當你能獨立刷完上面的題目時，你已經是一名非常厲害的算法高手了，不過刷題也會耗費大量的業余時間，要懂得適可而止，享受生活。

4. 算法的評價標準

一個算法優劣的評價標準主要有兩個：時間復雜度和空間復雜度。

4.1 時間復雜度

程序的運行時間往往有多方面因素綜合決定，即使是同一種算法，不同的輸入對應的運行時間可能也不相同。為針對運行時間建立一種可行、可信的評估標準，我們往往考慮輸入數據的規模，這是最關鍵的因素。

通常情況下，問題的規模越接近，相應的計算成本也會很接近；而隨著問題的規模擴大，相應的執行時間也會加長。因此，隨著輸入規模的擴大，算法的執行時間將如何增長，緩慢增長？線性增長，還是指數級增長？我們可以將算法的執行時間和問題的規模相互映射，得到了一個關于輸入規模的函數，這個就可以稱為該算法的時間復雜度。

4.2 空間復雜度

空間復雜度類似，我們將問題的規模和算法所需的存儲空間一一映射，得到的函數稱之為空間復雜度。就目前業界而言，由于存儲本身的廉價性，算法工程師們大多將算法的優化集中在時間復雜度上，所以往往將時間復雜度當做衡量一個算法好壞的標準。當然時間復雜度低且空間復雜度也低的算法是最好的選擇，但是往往二者不能得兼，很多問題也需要具體情況具體分析。

5. 本教程學習基礎

本教程只需要簡單的 Python 基礎即可，沒有其他的任何要求。主要是能理解一些解決問題的方法，比如遞歸、動態規劃，需要一些抽象的思考能力。

6. 小結

今天我們簡單介紹了下算法的概念以及為什么要學習算法進行了介紹。最后討論了下算法的一般評價標準，主要是通過時間復雜度和空間復雜度進行衡量。今天的算法介紹就到這里了，下一節就開始算法實戰以及相應的編程訓練了，祝大家學習愉快。