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1.3 算法和算法分析

Java 更新时间: 发布时间: IT归档 最新发布 模块sitemap 名妆网 法律咨询 聚返吧 英语巴士网 伯小乐 网商动力

1.3 算法和算法分析

注:这是本人观看B站王卓老师讲的数据结构与算法的学习笔记

算法定义

解决问题的方法和步骤。在计算机中表现为指令的有限序列。其中每条指令表示一个或多个操作。

算法的描述

自然语言;流程图【NS图、框图】;伪代码(类C语言);程序设计(C、Java…)

程序与算法

程序=数据结构+算法

数据结构通过算法来实现操作

算法根据数据结构设计程序

算法的特性
算法的设计要求

好的算法应该具有正确性、可读性、健壮性、时间效率高和存储量低的特征。

1.正确性(Correctness):能正确的反映问题的需求,能得到正确的答案。

2.可 读性(Readability):算法,首先应便于人们理解和相互交流,其次才是机器可执行性。可读性强的算法有助于人们对算法的理解,而难懂的算法易于隐藏错误,且难于调试和修改。

3.健壮性(Robustness):当输入的数据非法时,好的算法能适当地做出正确反应或进行相应处理,而不会产生一些莫名其妙的输出结果。

4.(高效性)时间效率高和存储量低

算法分析

算法分析的目的是看算法实际是否可行,并在同一问题存在多个算法时可进行性能上的比较,以便从中挑选出比较优的算法。

(时间效率)运行时间的长短和(空间效率)占用内存空间的大小是衡量算法好坏的重要因素。

衡量算法时间效率的方法主要有两类:事后统计法和事前分析估算法。

事后统计法需要先将算法实现,然后测算其时间和空间开销。这种方法的缺陷很显然,一是必须把算法转换成可执行的程序,如果编辑出来发现它根本是很糟的算法,不是竹篮打水一场空吗?二是时空开销的测算结果依赖于计算机的软硬件等环境因素,这容易掩盖算法本身的优劣。三是算法的测试数据设计困难,并且程序的运行时间往往还与测试数据的规模有很大关系,效率高的算法在小的测试数据面前往往得不到体现。 比如10个数字的排序,不管用什么算法,差异几乎是零。而如果有一百万个随机数字排序,那不同算法的差异就非常大了。那么我们为了比较算法,到底用多少数据来测试,这是很难判断的问题。所以我们通常采用事前分析估算法。

一个算法的执行时间大致上等于其所有语句执行时间的总和,而语句的执行时间则为该条语句的重复执行次数和执行一次所需时间的乘积。一条语句的重复执行次数称作语句频度(FrequencyCount)。语句的执行要由源程序经编译程序翻译成目标代码,目标代码经装配再执行,因此语句执行一次实际所需的具体时间是与机器的软、硬件环境(如机器速度、编译程序质量等)密切相关的。设每条语句执行一次所需的时间均是单位时间,则一个算法的执行时间可用该算法中所有语句频度之和来度量。所谓的算法分析并非精确统计算法实际执行所需时间,而是针对算法中语句的执行次数做出估计,从中得到算法执行时间的信息。

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