算法Flag-01-什么是算法以及为什么要学习算法

前言

乘风破浪的年纪，因为在一个学习氛围很强的微信群里说了几句不太谦虚的话，自己也给自己立下了一个flag，要写一本自己对算法的学习和理解的文字集合吧，不敢说写书，就是一个菜鸟对算法的理解，并且写作之前内心对自己的这个文字集合是有期待的，就是我希望我自己能写一些非常适合女生的算法入门的文案，这里没有歧视女生的意思，我自己也是女生，而且很多女生学算法非常快，理解也非常深刻，但是我个人的学习路线是非常曲折的，和个人能力有关系，也总觉得和书籍的文字表达有一定的关系，因为每个人最适合的学习方式都不一样，最习惯的表达方式也不一样，我个人就是希望越深入浅出越好，越大白话越好，这样更加利于理解和加深记忆，所以就对自己的这些还没有写出来的文字集有这样的定位：希望能写出一系列最适合“女生”的算法入门文字集。

第一章 什么是算法以及为什么要学习算法

我们可以从维基百科或者百度百科上看到以下的描述：

算法（Algorithm）是指解题方案的准确而完整的描述，是一系列解决问题的清晰指令，算法代表着用系统的方法描述解决问题的策略机制。也就是说，能够对一定规范的输入，在有限时间内获得所要求的输出。如果一个算法有缺陷，或不适合于某个问题，执行这个算法将不会解决这个问题。不同的算法可能用不同的时间、空间或效率来完成同样的任务。一个算法的优劣可以用空间复杂度与时间复杂度来衡量。

那么我怎么定义算法呢，我就把它定义成解决一个问题的“解决思路”或者“解决方案”，一个“解决方案”根据它耗费的时间和空间可以界定它的优劣，就好比我们做包子，“解决方案”可以是，step1.超市买中筋面粉，酵母，葱姜蒜，擀面杖，瘦肉；step2. 发酵面粉，step3.制作肉馅，step4.擀皮，step5. 包饺子，step6.烧开水，step7.下饺子；step8.出锅开吃。 

这个解决方案按照常规理解是可以的，符合我们的常识，但是它也可以是这样的：step1.超市买中筋面粉，酵母，葱姜蒜，擀面杖，瘦肉；step2. 发酵面粉+制作肉馅（因为发酵面粉的等待时间可以用来制作肉馅），step3.擀皮，step4. 包饺子，step5.烧开水，step6.下饺子；step7.出锅开吃。这里的step2里面把发酵面粉和制作肉馅放在一起，就节省了制作肉馅的那部分时间；在时间上是比前面的解决方案要好的，也就是这个解决问题的设计方法或者算法比较好，因为它省时间。同理，当我们面对一系列的其他的复杂问题的时候，我们也要这样为它设计解决方案，我们每做一步都要考虑到这个方案这一步如何设计更加节省时间或者空间，然后我们用程序代码的方式呈现出来更加优秀，应用起来性能更好，这就是算法以及算法的意义所在：就是为了找到以更少的代价就能取得效果更好的解决问题的那个方案。这就是我对算法的粗浅理解。当然我也不学大神们对IT行业的分析，行业应用中写的代码符合好的算法能给一个产品带来多大的影响，以及学好算法能进入大厂等等高大上的彩虹式见解进行copy了，我就觉得学好算法可以让我们在看待一个普通的问题，生活中的，工作中的，乃至人生中的各种大小问题上提供一个很好的思考方向，尝试用找到更好的解决方案来看待我们的生活乃至人生中的各种问题，这就是我对学习算法的意义上的一点看法。

那么我们刚刚接触算法的同学又会问，这样理解能行吗，我java,python，javascript，c,c++都没有学过，我怎么写的出来程序。对此我要说的是，算法和程序是两件事情，即使你不懂任何一个编程语言，但是面对一个问题的时候，比如做包子这个问题，你依然可以用上面的步骤方法列举出来完成这件事情的详细经过，只不过你用的是中文简体来表达的，而程序用的是计算机高级语言表达的，试想一下当我们不知道如果用计算机高级语言来表达这个解决方案的时候，我们能不能试着把上面的问题写的更加细致，细致到每一步都无法再细分了（当然不是说完全不学高级语言的基础知识，基础知识要学的），比如第一步，我们可以用自己的话讲，又这样一个人去超市买了面粉，酵母，等材料，那么这个人可以是一个对象，买东西是这个对象的一个方法，面粉等东西可以是这个人做包子的一些需要存在的东西，这些东西可以当成人做包子的一些属性，那么我们可以肯定的是要写一个“人”类别，这个类别下面有这些基础属性：面粉，酵母，等；如果我们不知道如何写这个类，我们可以谷歌如何定义一个类，马上就能跳出一堆答案告诉你怎么写类，但是前提是你要有一些基本的编程知识，当然你有了基础知识后，就不会问这些小细节的问题，只是以此举例子，当你用中文汉字把描述这个问题的解决方案描述的足够细致，比如要定义什么样的类，定义什么样的变量，用来存储什么的时候，就这样非常细致和清楚的描述出来，你就能把你的汉字转换成对应的程序代码。

接下来章节我将介绍算法的度量，也就是分析时间复杂度，我还是希望能从拿具体例子的方式来简明的介绍这些概念，这也是受到一些大神写的书籍的启发，当然我会试着用自己的理解来描述，不要只做人家知识的搬运工，但是好的方法是值得参考的。