首页 » 软件开发 » 初学编程:算法编程是什么意思?盘点最常用的 5 大算法(算法编程步骤元素排序)

初学编程:算法编程是什么意思?盘点最常用的 5 大算法(算法编程步骤元素排序)

雨夜梧桐 2024-07-24 17:01:08 0

扫一扫用手机浏览

文章目录 [+]

1、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。

初学编程:算法编程是什么意思?盘点最常用的 5 大算法(算法编程步骤元素排序) 软件开发
(图片来自网络侵删)

(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地摆在基准的后面(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,通过巧妙地分 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!

另外,对现在我们的大多数小伙伴来说编程不知道如何入门,如何打好基础!
栽一棵树最好的时间是十年前,其次是现在。
对于准备学习编程的小伙伴,如果你想更好地提升你的编程核心能力(内功)不妨从现在开始!

编程学习书籍分享:

编程学习视频分享:

整理分享(多年学习的源码、项目实战视频、项目笔记,基础入门教程)

欢迎转行和学习编程的伙伴,利用更多的资料学习成长比自己琢磨更快哦!

点击下方【了解更多】获取更多学习资料帮助你学习成长哦~

标签:

相关文章

语言中的借用,文化交融的桥梁

自古以来,人类社会的交流与发展离不开语言的传播。在漫长的历史长河中,各民族、各地区之间的文化相互碰撞、交融,产生了许多独特的语言现...

软件开发 2025-01-01 阅读1 评论0

机顶盒协议,守护数字生活的新卫士

随着科技的飞速发展,数字家庭逐渐走进千家万户。在这个时代,机顶盒成为了连接我们与丰富多彩的数字世界的重要桥梁。而机顶盒协议,作为保...

软件开发 2025-01-01 阅读1 评论0

语言基础在现代社会的重要性及方法步骤

语言是人类沟通的桥梁,是社会发展的基础。语言基础作为语言学习的基石,对于个人、社会乃至国家的发展具有重要意义。本文将从语言基础在现...

软件开发 2025-01-01 阅读2 评论0

粤语电影,传承文化,点亮时代之光

粤语电影,作为中国电影产业的一朵奇葩,以其独特的地域特色、丰富的文化内涵和鲜明的艺术风格,赢得了广大观众的喜爱。本文将从粤语电影的...

软件开发 2025-01-01 阅读5 评论0

苹果游戏语言,塑造未来娱乐体验的基石

随着科技的飞速发展,游戏产业逐渐成为全球娱乐市场的重要支柱。在我国,游戏产业更是蓬勃发展,吸引了无数玩家和投资者的目光。而在这其中...

软件开发 2025-01-01 阅读1 评论0