算法開(kāi)篇——前言


天天看喪氣話再膳,搞得整個(gè)人都喪了禾嫉,那個(gè)令人喪氣的文章就在下面
引文:字節(jié)跳動(dòng)——面試by民工哥技術(shù)之路
作為年輕人,不管去哪面軟件,總是有公司愛(ài)問(wèn)算法,真是讓人腦殼疼膀捷。想了想當(dāng)初大學(xué)里自己算法也算是系統(tǒng)學(xué)習(xí)考試過(guò)迈嘹,該拿出來(lái)裝裝逼了(復(fù)習(xí)一下)。

算法的基礎(chǔ)就不在這里詳述了(雖然其實(shí)算法很多概念有詳細(xì)理念)全庸,開(kāi)始P阒佟(備注:本系列語(yǔ)言不限,你有可能看到python壶笼?c++神僵?c#?java?甚至shell?js?因?yàn)樗惴ㄊ腔A(chǔ)胁赢,語(yǔ)言不應(yīng)該是限制算法的理由吹害,雖然肯定是用c算法效率最高谓媒。。恃轩。)

用數(shù)學(xué)的思想解析算法題

小時(shí)候结洼,數(shù)學(xué)大題正常有三種:證明題、計(jì)算題叉跛、應(yīng)用題松忍。當(dāng)然還有個(gè)幾何題,不過(guò)這個(gè)有點(diǎn)高深筷厘,不混為一談了挽铁。算法也是這樣,連難度都有點(diǎn)類似:應(yīng)用題>=證明題>計(jì)算題敞掘。有很多人可能認(rèn)為,證明題應(yīng)該比應(yīng)用題難伴固玖雁?想想那時(shí)候,最后一題都是證明題盖腕,難爆了赫冬,每次只能做一小問(wèn)浓镜,ε=(′ο`*)))唉。針對(duì)這個(gè)觀點(diǎn)劲厌,只能說(shuō)膛薛,小伙子(美女!)补鼻,現(xiàn)實(shí)永遠(yuǎn)比想象復(fù)雜多了哄啄。從開(kāi)始從事算法有關(guān)開(kāi)始,就是一個(gè)對(duì)現(xiàn)實(shí)生活建模的開(kāi)始(有些牛逼的公司已經(jīng)開(kāi)始用模型來(lái)自動(dòng)建模了7绶丁)咨跌,成功的建模在常見(jiàn)的兩樣現(xiàn)代技術(shù)中十分常見(jiàn):第一,大數(shù)據(jù)的篩選硼婿、分析锌半、推舉;第二寇漫,機(jī)器學(xué)習(xí)的監(jiān)督式學(xué)習(xí)刊殉、非監(jiān)督式學(xué)習(xí)、增強(qiáng)學(xué)習(xí)州胳。之所以所機(jī)器比人更可靠记焊,正是因?yàn)槿缃竦臋C(jī)器仍然逃不開(kāi)模型輸入和輸出的概念,也正是如此先把自己的機(jī)器人恐慌癥放到一邊吧陋葡!O(∩_∩)O哈哈~

第一題:遞歸OR循環(huán)亚亲?

說(shuō)到算法,最可怕的一題就是斐波那契數(shù)列了(不是新手噩夢(mèng)動(dòng)態(tài)規(guī)劃8汀0乒椤!)岭粤,說(shuō)這個(gè)之前惜索,我們先看個(gè)簡(jiǎn)單的:

階乘

什么你說(shuō)太簡(jiǎn)單了,給把這個(gè)人拖出去打死
遞歸和循環(huán)滿足的條件數(shù)學(xué)意義上一定滿足類似如下這種形式剃浇,數(shù)學(xué)上一般叫做數(shù)學(xué)歸納法巾兆。

遞歸關(guān)系

即后一項(xiàng)n一定程度上與前一項(xiàng)n-1或者前幾項(xiàng)n-1,n-2......有一定邏輯上的遞歸關(guān)系,所以斐波那契數(shù)列我們也可以歸納如下的遞歸關(guān)系:

image.png

求問(wèn)用遞歸寫(xiě)斐波那契數(shù)列的難度降低了多少虎囚?不說(shuō)難度零星繼續(xù)拖出角塑!遞歸的難點(diǎn)完全集中在規(guī)律的歸納上面,以后有可能看些難的淘讥。

#/usr/bin/python
def count_sd(ass):
    if ass > 2:
        return count_sd(ass-1) + count_sd(ass-2)
    else:
        return 1

number = 10
print(count_sd(number))
#55
#[Finished in 0.1s]
#1,1,2,3,5,8,13,21,34,55

說(shuō)圃伶!大膽的說(shuō)出來(lái),真的!真的好簡(jiǎn)單窒朋!
好搀罢!對(duì)不起,用遞歸寫(xiě)斐波那契數(shù)列先扣五分侥猩。此處備注一條極難考試題榔至,作者也不知道答案:用遞歸寫(xiě)斐波那契數(shù)列算法的空間復(fù)雜度(2^n)和時(shí)間復(fù)雜度(n)。

遞歸的時(shí)間復(fù)雜度/空間復(fù)雜度

如上圖所示欺劳,假設(shè)我們要算第五個(gè)斐波那契數(shù)列唧取,我們莫名其妙的算過(guò)兩次第三個(gè)斐波那契數(shù)列的值,不得不說(shuō)這是一種對(duì)效能的極大浪費(fèi)(同時(shí)也會(huì)去炸運(yùn)存杰标,因?yàn)檫f歸的特殊性兵怯。遞歸的上一層f(n)是被壓棧了,要等f(wàn)(n-1)和f(n-2)運(yùn)算出來(lái)腔剂,才會(huì)把f(n)占用的內(nèi)存空間釋放出來(lái)媒区,如果層數(shù)過(guò)多,可能會(huì)掸犬,嘖嘖嘖袜漩。打住,頂多報(bào)錯(cuò)嗎)湾碎,這兩種問(wèn)題直接給遞歸打上了勁看不禁用的標(biāo)簽宙攻,但是遞歸的簡(jiǎn)單還是在只涉及f(n)與f(n-1)關(guān)系有著很大的應(yīng)用。

補(bǔ)充:其實(shí)是有優(yōu)化空間的介褥,而重點(diǎn)就是把原來(lái)遞歸的一化二座掘,改為一化一,并且借助編譯器自身的優(yōu)化能力(教訓(xùn):python編譯器默認(rèn)沒(méi)有此類優(yōu)化)柔滔,彌補(bǔ)此上的兩種缺陷溢陪,那就是尾遞歸:

#/usr/bin/c#
#c++還沒(méi)裝好。睛廊。形真。連用兩個(gè)c#
using System;

namespace ConsoleApp1
{
    /*邏輯是啥?第三個(gè)數(shù)字等于第二個(gè)數(shù)字加上第一個(gè)數(shù)字
     *用n來(lái)記錄循環(huán)的次數(shù)
     *用另外兩個(gè)參數(shù)記錄f(n)和f(n-1)的值
     *此時(shí)其實(shí)可以發(fā)現(xiàn)超全,計(jì)算過(guò)程正過(guò)來(lái)了咆霜,不像原來(lái)的遞歸從f(n)開(kāi)始計(jì)算了,而是先retrun Fib(1,2,5),再return Fib(2,3,4),一直遞歸下去嘶朱。大多數(shù)語(yǔ)言對(duì)尾遞歸的優(yōu)化也是基于這一點(diǎn):上一層遞歸return的值是已知狀態(tài)蛾坯,就不需要保存上一層的狀態(tài)了,釋放了堆棧的壓力(其實(shí)就是變成循環(huán)了疏遏。偿衰。挂疆。)。
     *尾遞歸可以參照如下的優(yōu)化方式:比如遞歸sum(n) = f(n) = f(n-1) + value(n) ;而使用尾遞歸f(n, sum) = f(n-1, sum+value(n));
     */

    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            int n = 6;
            long ret = Fib(1, 1, n);
            Console.WriteLine("Hello World!"+ ret);
            Console.ReadKey();
        }
        static long Fib(long first, long second, long n)
        {
            if (n < 3)
                return second;
            return Fib(second, second+first,n-1);
        }
    }
}

尾遞歸函數(shù)是指函數(shù)的最后一個(gè)動(dòng)作是調(diào)用函數(shù)本身的遞歸函數(shù)(習(xí)題:階乘轉(zhuǎn)化為尾遞歸)

可以下翎,既然遞歸陣亡了,讓循環(huán)上場(chǎng)吧

#/usr/bin/c#
using System;

namespace ConsoleApp1
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            int n = 6;
            long ret = Fib(1, 1, n);
            Console.WriteLine("Hello World!"+ ret);
            Console.ReadKey();
        }
        static long Fib(long first, long second, long n)
        {
            long third = 0;
#不解釋
            if (n < 3)
                return 1;
    /*邏輯是啥宝当?第三個(gè)數(shù)字等于第二個(gè)數(shù)字加上第一個(gè)數(shù)字
     *所以要算出第三個(gè)數(shù)字视事,并把現(xiàn)在的第三個(gè)數(shù)字存為第二個(gè)數(shù)字,原第二個(gè)數(shù)字存為第一個(gè)數(shù)字
     *這樣下一個(gè)循環(huán)就可以遍歷前一句話了
     */
            while (n > 3)
            {
                long temp = second;
                second = first + second;
                first = temp;
                n--;
            }
            third = first + second;
            return third;
        }
    }
}

可怕庆揩,只是簡(jiǎn)單的換為循環(huán)就不止要我們?nèi)ダ斫庠鹊墓搅死€要去想邏輯,從而保證邏輯鏈不會(huì)斷掉订晌。這里我們保證邏輯鏈不斷的方法是將f(n-1)和f(n-2)的狀態(tài)賦值給f(n)和f(n-1)以維繼循環(huán)虏辫。

第一章就此結(jié)束

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