什么是算法?数据结构与算法概念

本文介绍了算法的概念及其五大特性,强调了算法的独立性和思想的重要性。通过Python的内置类型如list和dict的操作,讨论了时间复杂度在算法效率中的作用。文章提到,通过分析时间复杂度,特别是最坏时间复杂度,可以评估算法的效率。此外,还提到了数据结构的选择对算法性能的影响,如列表和字典在查找学生信息时的效率差异。最后,阐述了数据结构与算法的关系,并介绍了抽象数据类型的概念。

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算法的概念
算法是计算机处理信息的本质,因为计算机程序本质上是一个算法来告诉计算机确切的步骤来执行一个指定的任务。一般地,当算法在处理信息时,会从输入设备或数据的存储地址读取数据,把结果写入输出设备或某个存储地址供以后再调用。

算法是独立存在的一种解决问题的方法和思想。

对于算法而言,实现的语言并不重要,重要的是思想。

算法可以有不同的语言描述实现版本(如C描述、C++描述、Python描述等),我们现在是在用Python语言进行描述实现。

算法的五大特性

1.输入: 算法具有0个或多个输入
2.输出: 算法至少有1个或多个输出
3.有穷性: 算法在有限的步骤之后会自动结束而不会无限循环,并且每一个步骤可以在可接受的时间内完成
4.确定性:算法中的每一步都有确定的含义,不会出现二义性
5.可行性:算法的每一步都是可行的,也就是说每一步都能够执行有限的次数完成

算法可以说是编程思想的核心,关于我个人的理解就是算法更像是一种解决问题的逻辑思维。可以理解为 程序=算法+数据结构.

首先先来一个简单的算法:
如果a+b+c=1000,且a^2 + b ^2= c ^2(a,b,c为自然数)如何求出所有a,b,c可能的组合
首先可以使用枚举法(一个个的数字去尝试)
思路:比方 a=0,b=0,c=0
第一次尝试:

#-*-coding:utf-8-*-
#auth:kokopop

#如果a+b+c=1000,且a^2+b^2=c^2(a,b,c为自然数)如何求出所有a,b,c可能的组合
#枚举法(一个一个数去试)

import time
start_time=time.time()
 for a in range(0,1001):
     for b in range(0,1001):
         for c in range(0,1001):
            if a+b+c==1000 and a**2+b**2==c**2:
                print("a,b,c:%d,%d,%d"% (a,b,c))

end_time=time.time()
print("time:%d"%(end_time-start_time))
print("finished")
#每台机器执行的总时间不同,但是执行基本运算数量大体相同

运算结果:

/Users/kokopop/PycharmProjects/untitled3/venv/bin/python /Users/kokopop/PycharmProjects/untitled3/venv/01_abc.py
a,b,c:0,500,500
a,b,c:200,375,425
a,b,c:375,200,425
a,b,c:500,0,500
time:146
finished

Process finished with exit code 0


第二次尝试:

#-*-coding:utf-8-*-
#auth:kokopop

#如果a+b+c=1000,且a^2+b^2=c^2(a,b,c为自然数)如何求出所有a,b,c可能的组合
#枚举法(一个一个数去试)

import time
start_time=time.time()
 for a in range(0,1001):
     for b in range(0,1001):
        c =1000-a-b
         if  a**2+b**2==c**2:
            print("a,b,c:%d,%d,%d"% (a,b,c))
end_time=time.time()
print("time:%d"%(end_time-start_time))
print("finished&#
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