什么是算法？ 初学者简单易懂的解释[2022]

它是使用地图和蓝图顺利执行各种流程的标准协议。 就像建筑师使用详细的蓝图从头开始建造一座巨大的建筑一样，软件工程师和数据科学专家使用不同的算法来解决范围广泛的计算问题。

计算机无法独立运行。 即使是最简单的任务，例如涉及求和或乘法的数学方程式，也需要算法，这使得它们对于数字设备至关重要。 算法构成了任何计算系统的基础，专门用于完成诸如计算、编程或数据处理等任务的命令序列。 这些算法使计算机能够处理信息、求解复杂方程等，几乎可以最大限度地减少日常任务的人力。

今天，我们将深入研究算法对计算机科学和数据科学的意义。

什么是算法？

简而言之，算法是计算机的精确手册，包括完成输入任务以提供预期输出的逐步过程。 这个寻求解决方案的过程由有限的指令序列组成，让计算机知道如何处理问题并相应地提供输出。

新算法的发展加快了计算过程。 但是，您必须知道为哪个任务选择哪种算法。 本质上，算法可以是设计用于以自然语言求解逻辑和数学方程的数字地图。

算法的重要性

作为计算过程的支柱，算法讲述了解决问题的最佳和最简单的方法，并达到了极好的结果。 从通过加强源程序来提高软件的准确性到使用有限的资源（如内存能力）来完成任务，算法可以提高计算过程和软件的效率。

分解成更小步骤的简化算法变体有助于程序员理解和创建高效的计算机程序。 算法与语言无关，接受以任何语言执行的步骤，但会导致预期的结果。

算法的属性

并非每个书面指令序列都是算法。 有几个特性使指令集符合算法的要求。 对于被视为算法的一系列指令，这些是必须拥有的特性。

• 输入：算法必须携带定义明确的输入，通常不止一个。

• 输出：预期输出必须由算法明确定义。

• 明确的：所写的算法绝对不能有歧义。 它应该有正确的步骤供程序员遵循并创造有效的结果。

• 明确：与无限循环和每一步都具有双重意义不同，明确的算法必须对每个语句仅进行单一解释。

• 有限：为了达到有效的解决方案，算法步骤必须是有限的和明确的。

• 实用：算法应与现有资源保持一致，以保持效率，同时充分利用它。

表示算法的多种方式

算法可以用四种不同的方式表示。 这些包括：

1. 自然语言

定期交换的自然语言，如英语、法语、西班牙语等，也可以表示算法。 只要程序员理解了整齐绘制的步骤，就可以接受。 然而，自然语言通常缺乏计算机程序所要求的精确度，因此它们并没有被广泛使用。

2.伪代码

这种表示算法的非正式方法使用自然语言减去其模棱两可的部分。 伪代码以最精确的形式提供指令。

3. 流程图

该图表以类似流程的格式表示编程，以简化理解。 这种图形格式的算法说明使用不同的符号和框，在提供准确含义的同时限制了解释。

4. 编程语言

用编程语言编写的算法已经准备好变成程序。 通过一些更改和更正，用编程语言编写的算法已经准备就绪。

什么是编程中的算法？

除了解决基本的计算命令外，算法还通过执行简单和复杂的方向来帮助软件开发。 该算法在编程中发挥着重要作用，因为它在设计阶段使用，并且在编程阶段的项目中实施之前。

为了更好地理解它，算法作为代码来指导软件程序完成特定任务。 例如，Google 会根据详细的算法显示最相关的搜索结果，以查找、排名和显示与搜索关键字最相关的页面。 缺乏正确的算法可能会导致混乱、不相关的页面结果。

算法在人工智能中的作用

人工智能基于模仿类人智能来改进提供突破性的个性化和用户友好的服务。 人工智能在日常生活中的整合简化了许多任务，从建议与我们的搜索算法相关的产品到监控我们的生命体征！ 21世纪没有人工智能的生活很难想象，但它背后的技术是什么？

AI 无法自行访问信息。 就像我们慢慢了解世界如何运作并按照它运作一样，人工智能必须学会通过基本指令来模仿人类智能。 这就是算法进入场景的地方。

算法本质上是训练人工智能阅读、分析和执行相关任务和流程的精确指令。 人工智能算法是机器学习的一个子集，它准备建议以模仿人类智力并独立完成任务。 一个很好的例子是智能虚拟助手，它可以通过单个命令播放歌曲或仅根据您的搜索历史和兴趣页面推荐播放列表。 更重要的是，这些助手还可以区分各种声音——想象一下用于实现这一点的算法的复杂程度！

算法类型

有各种类型的算法用于通过不同的方法解决计算问题。 最突出使用的是：

1. 回溯算法

该算法对任意方程的子问题进行划分和求解。 例如，它试图解决一个问题，如果它未能解决，它会通过删除最后一步来回溯，然后再次尝试解决问题。

2.蛮力算法

该算法迭代所有可能的解决方案，就像我们做的那样，并找到最相关的解决问题。 它是最简单的算法之一。

3. 分而治之的算法

顾名思义，该算法将一个问题分为两部分。 然后它进一步尝试在较小的子问题中解决前半部分，并对另一半做同样的事情，只是结合所有解决方案来创建结果解决方案。

4.动态规划算法

动态规划算法使用过去的数据来分析和解决给定的问题。 它将问题分解为子问题，解密它的每一部分，然后存储模式以供将来使用。

5. 递归算法

递归算法通过将问题分解为相似类型的子问题来解决问题，然后重复调用自身，直到问题完全解决。

6. 贪心算法

贪心算法遵循一种部分解决问题的模式，并与提供即时利润的解决方案一起使用。 它旨在找到最局部最优的解决方案，但由于没有遍历整个数据，因此经常找不到它。

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结论

底线 - 算法是所有计算过程的构建块，无论是简单的计算机程序还是 ML 程序。 算法对于所有计算机化设备都至关重要，因为它们可以自动执行不同的任务，有效地执行重复性任务，并减少对手工劳动的依赖，从而简化整个操作。 他们可以节省时间和金钱。