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算法导论学习笔记1

原创 数据挖掘 作者:tantebird 时间:2015-04-18 15:40:52 0 删除 编辑
关于算法

  • ? 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。(能将算法写成程序,并让计算机准确无误地执行)。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。
  • ? 算法决定互联网
(互联网上的内容和数据是很容易被别人爬取复制的,从互联网上复制窃取现成的内容是比较容易的,但是一些内核性的东西(比如算法)是别人无法复制的,算法才是一个互联网企业制胜的关键,比如Google的pagerank算法让Google在搜索领域长期处于领头羊的地位。)
  • ? 程序=算法+数据结构
(数据结构与算法是相互辅助的关系。)
  • ? 算法与计算机,数据结构的关系
  • ? 算法的可行性与空间复杂度,时间复杂度

不懂算法,没有前途

  • ? 数据库:排序,B+树,数据压缩
  • ? 网络与存储:校验码,CRC,海明码,最小生成树,基于距离或链路状态的路由算法
  • ? 电子商务与线上交易:推荐系统,DES/AES加密,RSA公私钥算法
  • ? 数据分析与机器学习:聚类,分类器,神经网络学习算法,孤立点分析
  • ? 运筹学:线性规划,梯度下降算法,动态规划
  • ? 军事:目标辨识,GPS定位
  • ? 社交网络(图论):最短路径,小团体分析
  • ? 生物:DNA比对(BLAST)
  • ? 图像处理:快速傅里叶变换,小波变换
  • ? 民航与铁路:飞机/列车调度算法
  • ? 数据和算法构成一切应用系统的两大核心

再论算法

  • 适用于解决特定场景的算法不普适算法
  • 大数据情形下的算法问题
(将传统算法直接用于大数据,会导致运算时间大幅增长。需要改造成分布式的算法,线性分担负荷。对大数据进行抽样。牺牲精度换取计算速度。)
  •  第三代与第四代编程语言
java c c++第3代语言,面向算法的语言,需要实现算法。sql是第4代语言,描述性自然语言,直接自动调用算法。

数据结构

? 数据结构是一种存储和组织数据的方式,旨在便于访问和修改
? 没有一种单一的数据结构对所有用途均有效,因此需要了解不同数据结构的优势和局限
? 指针和链表 
链表介绍
? 队列,堆栈,各种树,散列表
队列:先进先出
堆栈:先进后出

排序

古老而典型,具有广泛用途的算法,在算法设计中具有特殊意义


插入排序





算法分析

(分析算法的可行性。大部分情形下,只需考察算法的时间复杂度,很少有空间复杂度高但时间复杂度低的。)

? 输入规模衡量
? 运行时间衡量
? 最坏情况与平均情况
(最好情况:已经排好序,O(n)。最坏情况:逆序。关注最坏情况,O(n2)。)
? 增长量级
(不关心具体的耗时间,因为每一步的耗时不太容易估计,一般关心的是计算增长的规模。)




描述算法运行时间的一些记号


图形含义:f的时间复杂度与g同等规模。f的时间复杂度小于g的时间复杂度。f的时间复杂度高于g的时间复杂度。



一些数学术语

? 《算法导论》中文版第31页
? 单调性
? 取整
? 模
? 多项式
? 指数
? 对数
? 阶乘
? 多重函数
? 斐波那契数列

P与NP

多项式时间




(P问题:时间复杂度可以写成多项式。NP问题:可以在多项式时间复杂度内快速验证的问题。)

哈密顿回路问题



超级世界难题:NP=P?

? P是NP的子集
? NP=P?
? NP问题的互等价性
(所有的NP问题都是等价的。)
? 线性规划问题的单纯型解法和多项式时间复杂度的椭球法,但线性规划问题未能被证明是严格的NP

分治法

? Divide-and-Conquer



基于分治法思想的归并排序法



归并排序






递归


















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