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算法的概念-优质课课件目录•算法的基本概念•算法的分类CONTENT•算法的评估•常见算法介绍•算法的应用01算法的基本概念算法的定义算法是解决问题的步骤的集合,算法必须有一个或多个输入,并算法的目的是为了解决特定的问每一步都必须明确,并且每一步且有一个或多个输出,其结果取题或一类问题,具有明确的目标都能在有限的时间内完成决于输入的数据和终止条件算法的特性确定性输入算法的每一步都必须有明确的算法必须有输入,并且输入可意义,并且其操作必须是确定以在算法开始之前给出的,不能有歧义有穷性可行性输出算法必须在有限的时间内完成,算法中的每一步都必须是可行算法必须有输出,并且输出可即算法的每一步必须在有穷的的,即可以在有限的时间内完以在算法结束时得到步骤内完成成算法的表示方法自然语言伪代码流程图程序设计语言使用自然语言描述算法使用类似于编程语言的使用具体的编程语言描使用图形的方式描述算的步骤,简单明了,易格式描述算法,但不需述算法,可以方便地转法的步骤,直观易懂于理解要具体的编程语言语法换为可执行的程序02算法的分类按照算法的基本操作分类数据操作算法逻辑推理算法这类算法主要涉及数据的输入、输出、这类算法主要涉及逻辑推理和决策,查找、插入、删除等基本操作例如,如决策树、回溯算法等二分查找算法、插入排序算法等数学计算算法这类算法主要涉及数学计算,如代数、微积分、线性代数等例如,牛顿迭代法、二分法等按照算法的设计方法分类分治算法将问题分解为若干个子问题,递归地解决子问题,最终合并子问题的解得到原问题的解例如,归并排序算法、快速排序算法等贪心算法在每一步选择中都采取当前状态下最好或最优(即最有利)的选择,从而希望导致结果是最好或最优的例如,最小生成树算法、Dijkstra算法等动态规划算法通过将问题分解为相互重叠的子问题,并存储子问题的解,避免重复计算,提高算法的效率例如,背包问题、最长公共子序列问题等按照算法的应用领域分类010203图像处理算法自然语言处理算法机器学习算法用于图像处理和计算机视用于自然语言处理领域的用于机器学习和数据挖掘觉领域的算法,如滤波、算法,如分词、词性标注、领域的算法,如分类、聚边缘检测、特征提取等句法分析等类、回归等03算法的评估时间复杂度时间复杂度分类根据时间复杂度的不同,可以将算时间复杂度定义法分为线性时间复杂度、多项式时间复杂度和指数时间复杂度等算法的时间复杂度是指算法运行所需的时间与输入数据规模之间的函数关系时间复杂度分析在算法分析中,通过对算法的时间复杂度进行分析,可以了解算法在不同规模输入下的性能表现,从而选择更高效的算法空间复杂度空间复杂度定义空间复杂度分类空间复杂度分析算法的空间复杂度是指算法运行根据空间复杂度的不同,可以将通过对算法的空间复杂度进行分所需的存储空间与输入数据规模算法分为常数空间复杂度、线性析,可以了解算法在存储空间方之间的函数关系空间复杂度和多项式空间复杂度面的需求,从而选择更节省空间等的算法可读性可读性定义算法的可读性是指算法的易读、易懂和易维护程度可读性影响因素影响算法可读性的因素包括代码结构、注释、命名规范等可读性提高方法为了提高算法的可读性,可以采用一些编程规范和技巧,如使用有意义的变量名、添加注释、遵循一致的代码风格等04常见算法介绍排序算法冒泡排序01通过重复地遍历待排序的数列,一次比较两个元素,如果他们的顺序错误就把他们交换过来遍历数列的工作是重复地进行直到没有再需要交换,也就是说该数列已经排序完成选择排序02在未排序的序列中找到最小(或最大)的元素,存放到排序序列的起始位置,然后再从剩余未排序的元素中继续寻找最小(或最大)元素,然后放到已排序序列的末尾以此类推,直到所有元素均排序完毕插入排序03将一个数据插入到已经排好序的有序数据中,从而得到一个新的、个数加一的有序数据,算法适用于少量数据的排序,时间复杂度为On^2查找算法线性查找二分查找哈希查找从数据结构的一端开始搜索,顺序查在有序数组中查找某一特定元素的搜根据键值Key直接访问在哈希表中的找每一个元素,直到找到所查元素为索算法搜索过程从数组的中间元素数据元素哈希表是一种数据结构,止开始,如果中间元素正好是目标值,它提供了一种以键值对映射的方式存则搜索过程结束;如果目标值大于或储数据的方法小于中间元素,则在数组大于或小于中间元素的那一半中查找,而且同样从中间元素开始比较05算法的应用算法在计算机科学中的应用01020304计算机程序数据结构数据库查询操作系统算法是计算机程序的灵魂,用算法可以用于操作和管理数据数据库管理系统使用算法来高操作系统的任务调度、文件管于指导计算机如何解决问题结构,如数组、链表、树和图效地查询、更新和管理数据理、内存管理等都依赖于算法等算法在数学中的应用数学证明统计学算法可以用于证明数学定理和统计推断中的算法用于从数据猜想,例如自动定理证明和机中得出结论,如回归分析、聚器证明类分析和假设检验等数值分析几何学算法在数值分析中用于求解数算法用于几何计算和图形渲染,学问题的近似解,如线性方程如计算机图形学和计算几何组、积分和微分等算法在实际生活中的应用搜索引擎推荐系统搜索引擎使用算法对网页进行排名,算法用于推荐系统,根据用户的兴趣根据用户查询的关键字返回相关的网和行为推荐相关内容,如电影、音乐页和商品等金融分析物流管理算法在金融领域用于股票交易、风险算法用于优化物流和运输过程,提高评估和投资组合优化等效率和降低成本。