数据结构与算法
- 什么是数据结构?
- 什么是算法?
- 生活上的数据结构
- 生活上的算法
什么是数据结构?
简而言之数据结构就是我们存取和组织数据的方式。
什么是算法?
算法(Algorithm)的认识
在之前的学习中,我们可能学习过几种排序算法,并且知道,不同的算法,执行效率是不一样的。
也就是说解决问题的过程中,不仅仅数据的存储方式会影响效率,算法的优劣也会影响着效率
算法的定义:
一个优先指令集,每条指令的描述不依赖于语言
接受一些输入(有些情况下不需要输入)
产生输出
一定再优先步骤之后终止
算法通俗理解:
Algorithm这个单词本意就是解决问题的办法/步骤逻辑。
数据结构的实现,离不开算法。
生活上的数据结构
举一个例子:快递员的快递
上大学期间不知道大家有没有收过快递。
大学的快递通常情况不是送到宿舍的(要不快递员不愿意挨着去送,要不宿舍压根不让进)
通常快递会放在某个固定的地方,让大家自己去拿。
当你跑道固定的地方拿快递,一般有两种取件方式:一种自己去海量的快递中找,另一种快递员让你报出名字,他帮你找。
自己寻找相当于线性查找,一个个挨着看吧。当然我们人类眼睛处理数据的能力非常快,眼观八路耳听八方,可能很快也能找到。
但是比较好的方式,应该是快递员帮我们找,如果这个快递员动动脑筋的话,最好的方式是对快递进行分类,比如按照名字分类。
这个时候,只要你报出名字,它会根据姓氏立马锁定到一块快递中,再根据名字马上帮你找到。
这就体现了合理的组织数据,对于我们获取数据效率的重要性至关重要。
生活上的算法
同样举一个例子:
找出线缆出问题的地方:
假如上海和杭州之间有一条高架线,高架线长度是1000000米,有一天高架线中有其中一米出现了故障。
请你相处一种算法,可以快速定位到处问题的地方。
线性查找:从上海的起点开始一米一米的排查,最终一定能找到出问题的线段。
但是如果线段在另一头,我们需要排查1000000次,这是最坏的情况,平均需要500000次。
二分查找:从中间位置开始排查,看一下问题出在上海到中间位置,还是中间到杭州的位置。
查找对应的问题后,再从中间位置分开,重新锁定一般的路程。
最坏的情况,需要多少次可以排查完呢?最坏的情况是20次就可以找到出问题的地方。
怎么计算出来的呢?log(1000000,2),以2为底,1000000的对数约等于20。
结论:
你会发现,解决同一个问题的办法有很多,但是好的算法对比差的算法,效率天壤之别。