什麼是算法？ 初學者簡單易懂的解釋[2022]

它是使用地圖和藍圖順利執行各種流程的標準協議。 就像建築師使用詳細的藍圖從頭開始建造一座巨大的建築一樣，軟件工程師和數據科學專家使用不同的算法來解決範圍廣泛的計算問題。

計算機無法獨立運行。 即使是最簡單的任務，例如涉及求和或乘法的數學方程式，也需要算法，這使得它們對於數字設備至關重要。 算法構成了任何計算系統的基礎，專門用於完成諸如計算、編程或數據處理等任務的命令序列。 這些算法使計算機能夠處理信息、求解複雜方程等，幾乎可以最大限度地減少日常任務的人力。

今天，我們將深入研究算法對計算機科學和數據科學的意義。

什麼是算法？

簡而言之，算法是計算機的精確手冊，包括完成輸入任務以提供預期輸出的逐步過程。 這個尋求解決方案的過程由有限的指令序列組成，讓計算機知道如何處理問題並相應地提供輸出。

新算法的發展加快了計算過程。 但是，您必須知道為哪個任務選擇哪種算法。 本質上，算法可以是設計用於以自然語言求解邏輯和數學方程的數字地圖。

算法的重要性

作為計算過程的支柱，算法講述了解決問題的最佳和最簡單的方法，並達到了極好的結果。 從通過加強源程序來提高軟件的準確性到使用有限的資源（如內存能力）來完成任務，算法可以提高計算過程和軟件的效率。

分解成更小步驟的簡化算法變體有助於程序員理解和創建高效的計算機程序。 算法與語言無關，接受以任何語言執行的步驟，但會導致預期的結果。

算法的屬性

並非每個書面指令序列都是算法。 有幾個特性使指令集符合算法的要求。 對於被視為算法的一系列指令，這些是必須擁有的特性。

• 輸入：算法必須攜帶定義明確的輸入，通常不止一個。

• 輸出：預期輸出必須由算法明確定義。

• 明確的：所寫的算法絕對不能有歧義。 它應該有正確的步驟供程序員遵循並創造有效的結果。

• 明確：與無限循環和每一步都具有雙重意義不同，明確的算法必須對每個語句僅進行單一解釋。

• 有限：為了達到有效的解決方案，算法步驟必須是有限的和明確的。

• 實用：算法應與現有資源保持一致，以保持效率，同時充分利用它。

表示算法的多種方式

算法可以用四種不同的方式表示。 這些包括：

1. 自然語言

定期交換的自然語言，如英語、法語、西班牙語等，也可以表示算法。 只要程序員理解了整齊繪製的步驟，就可以接受。 然而，自然語言通常缺乏計算機程序所要求的精確度，因此它們並沒有被廣泛使用。

2.偽代碼

這種表示算法的非正式方法使用自然語言減去其模棱兩可的部分。 偽代碼以最精確的形式提供指令。

3. 流程圖

該圖表以類似流程的格式表示編程，以簡化理解。 這種圖形格式的算法說明使用不同的符號和框，在提供準確含義的同時限制了解釋。

4. 編程語言

用編程語言編寫的算法已經準備好變成程序。 通過一些更改和更正，用編程語言編寫的算法已經準備就緒。

什麼是編程中的算法？

除了解決基本的計算命令外，算法還通過執行簡單和復雜的方向來幫助軟件開發。 該算法在編程中發揮著重要作用，因為它在設計階段使用，並且在編程階段的項目中實施之前。

為了更好地理解它，算法作為代碼來指導軟件程序完成特定任務。 例如，Google 會根據詳細的算法顯示最相關的搜索結果，以查找、排名和顯示與搜索關鍵字最相關的頁面。 缺乏正確的算法可能會導致混亂、不相關的頁面結果。

算法在人工智能中的作用

人工智能基於模仿類人智能來改進提供突破性的個性化和用戶友好的服務。 人工智能在日常生活中的整合簡化了許多任務，從建議與我們的搜索算法相關的產品到監控我們的生命體徵！ 21世紀沒有人工智能的生活很難想像，但它背後的技術是什麼？

AI 無法自行訪問信息。 就像我們慢慢了解世界如何運作並按照它運作一樣，人工智能必須學會通過基本指令來模仿人類智能。 這就是算法進入場景的地方。

算法本質上是訓練人工智能閱讀、分析和執行相關任務和流程的精確指令。 人工智能算法是機器學習的一個子集，它準備建議以模仿人類智力並獨立完成任務。 一個很好的例子是智能虛擬助手，它可以通過單個命令播放歌曲或僅根據您的搜索歷史和興趣頁面推薦播放列表。 更重要的是，這些助手還可以區分各種聲音——想像一下用於實現這一點的算法的複雜程度！

算法類型

有各種類型的算法用於通過不同的方法解決計算問題。 最突出使用的是：

1. 回溯算法

該算法對任意方程的子問題進行劃分和求解。 例如，它試圖解決一個問題，如果它未能解決，它會通過刪除最後一步來回溯，然後再次嘗試解決問題。

2.蠻力算法

該算法迭代所有可能的解決方案，就像我們做的那樣，並找到最相關的解決問題。 它是最簡單的算法之一。

3. 分而治之的算法

顧名思義，該算法將一個問題分為兩部分。 然後它進一步嘗試在較小的子問題中解決前半部分，並對另一半做同樣的事情，只是結合所有解決方案來創建結果解決方案。

4.動態規划算法

動態規划算法使用過去的數據來分析和解決給定的問題。 它將問題分解為子問題，解密它的每一部分，然後存儲模式以供將來使用。

5. 遞歸算法

遞歸算法通過將問題分解為相似類型的子問題來解決問題，然後重複調用自身，直到問題完全解決。

6. 貪心算法

貪心算法遵循一種部分解決問題的模式，並與提供即時利潤的解決方案一起使用。 它旨在找到最局部最優的解決方案，但由於沒有遍歷整個數據，因此經常找不到它。

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結論

底線 - 算法是所有計算過程的構建塊，無論是簡單的計算機程序還是 ML 程序。 算法對於所有計算機化設備都至關重要，因為它們可以自動執行不同的任務，有效地執行重複性任務，並減少對手工勞動的依賴，從而簡化整個操作。 他們可以節省時間和金錢。