算法入门到精通系列1之算法概述

算法入门到精通系列1之算法概述

#算法系列#

开篇

算法，一个听起来很厉害的词。也是最近几年特别火的词。很多大学生都想学习算法，因为它是大厂和高薪工作的代名词。但是有关算法系列的书籍或者文章不多，或者说是成系列的、从入门到精通的文章不多，从而导致我们学习起来比较困难。于是，我就计划写一系列适合大学生学习的算法文章，让更多的人能学习算法。 本系列的所有算法实现将采用java代码实现，所以需要有一定的java基础。

什么是算法？

在Collins大词典中有如下解释：

An algorithm is a series of mathematical steps, especially in a computer program, which will give you the answer to a particular kind of problem or question.

在计算机中，由计算机程序（可以是java、c、Python等），通过一系列的数学步骤，解决一个特定问题的方法就是算法。
大白话理解，算法就是在计算机中实现数学逻辑或者数学公式的代码。

学习算法需要掌握的知识

1、任何一种编程语言，java、c、c++、Python等。
2、数据结构，不如数组、链表、树、图等
3、有一定的数学功底，如果数学知识忘记不要紧，文章中如果涉及到高中以上数学知识的话，也会带着大家复习一下数学。

算法和数学联系和区别

上面我们解释什么是算法的时候，提到了数学，那么数学和算法是什么关系呢？是不是算法就等于数学呢？带着这样的疑问，我们来看下面的这个例子。
1、一道小学数学题举例：

题目：请计算1+2+3+4+…+N的和。
数学公式：(1+N)*N/2

上面这个公式就是数学公式，大家应该没有异议吧。因为我们在小学学习数学的时候就见过这样的一道数学题。那么同样的数学题用java代码怎么实现呢？
2、Java代码实现：

/**
 * 计算1+2+3+…+100的和
 * @param n
 * @return 返回总和
 */
public static int algorithm(int n){
    int sum=0;
    for (int I = 1; I <= n; I++) {
        sum+=I;
    }
    return sum;
}

上面这个代码，稍微懂程序的人都能看明白，写得没有错，就是一个地道的java代码在计算1到n的总和。
3、Java算法实现：

public static int algorithm2(int n) {
    return (1+n)*n/2;
}

上面代码是java算法实现的1到n的总和，有同学可能有疑问，这不就是数学公式吗，写到代码里面就是算法了？对，这就是算法。当然，上面这个算法非常简单，简单到方法体内部就是一个数学公式；也会有非常复杂的数学逻辑需要有很多行代码才能实现。
总结：用代码实现的数学叫做算法。

学习算法为什么要掌握数据结构

算法必然会有数据的输入和输出，比如上面的1到100的算法。入参就是输入的数据，返回值就是输出的数据。往往有一些算法在执行之前，需要先整理数据（就好比把数据存起来），整理数据必然要涉及到数据结构。数据提前整理的比较好，算法可能就比较简单；数据比较杂乱，算法可能就比较复杂。

算法的作用

为一个任务找到最合适的算法，可以大大提升计算机的性能。 算法可以在固定的硬件条件下来提升系统的性能；如果没有算法，我们只能靠增加机器设备来提升系统性能。所以，算法有助于系统优化。 往往在实际开发中，为了找到一个最合适的算法，我们需要反复且复杂的数学分析，也叫做算法分析。

总结

算法是一种特殊的数学形式，掌握算法，不论是java程序员或者c程序员，都是有非常大的意义，至少写出来的代码性能好。