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渣渣程序員的演算法

發布時間:2022-11-17 11:10:23

A. 程序員必須掌握哪些演算法

  1. 集束搜索(又名定向搜索,BeamSearch)——最佳優先搜索演算法的優化。

  2. A*搜尋演算法——圖形搜索演算法,是最佳優先搜索的範例,從給定起點到給定終點計算出路徑。

  3. 數據壓縮——採取特定編碼方案,使用更少的位元組數(或是其他信息承載單元)對信息編碼的過程,又叫來源編碼。

  4. 離散微分演算法(Discretedifferentiation)

  5. 哈希演算法(Hashing)

  6. 堆排序(Heaps)

  7. 合並排序(MergeSort)

  8. 梯度下降(Gradientdescent)——一種數學上的最優化演算法。

  9. 牛頓法(Newton'smethod)——求非線性方程(組)零點的一種重要的迭代法。

  10. 歐幾里得演算法(Euclideanalgorithm)——計算兩個整數的最大公約數。最古老的演算法之一,出現在公元前300前歐幾里得的《幾何原本》。

  11. Buchberger演算法——一種數學演算法,可將其視為針對單變數最大公約數求解的歐幾里得演算法和線性系統中高斯消元法的泛化。

  12. 動態規劃演算法(DynamicProgramming)——展示互相覆蓋的子問題和最優子架構演算法。

  13. Diffie-Hellman密鑰交換演算法——一種加密協議,允許雙方在事先不了解對方的情況下,在不安全的通信信道中,共同建立共享密鑰。該密鑰以後可與一個對稱密碼一起,加密後續通訊。

  14. Dijkstra演算法——針對沒有負值權重邊的有向圖,計算其中的單一起點最短演算法。

  15. 二分查找(BinarySearch)——在線性數組中找特定值的演算法,每個步驟去掉一半不符合要求的數據。

  16. 合並查找演算法(Union-find)——給定一組元素,該演算法常常用來把這些元素分為多個分離的、彼此不重合的組。

  17. 期望-最大演算法(Expectation-maximizationalgorithm,又名EM-Training)——在統計計算中,期望-最大演算法在概率模型中尋找可能性最大的參數估算值,其中模型依賴於未發現的潛在變數。

  18. 快速傅里葉變換(FastFouriertransform,FFT)——計算離散的傅里葉變換(DFT)及其反轉。

  19. 最大流量演算法(Maximumflow)——該演算法試圖從一個流量網路中找到最大的流。

  20. LLL演算法(Lenstra-Lenstra-Lovaszlatticerection)——以格規約(lattice)基數為輸入,輸出短正交向量基數。

  21. 兩次篩法(QuadraticSieve)——現代整數因子分解演算法,在實踐中,是目前已知第二快的此類演算法(僅次於數域篩法NumberFieldSieve)。

  22. RANSAC——是「RANdomSAmpleConsensus」的縮寫。該演算法根據一系列觀察得到的數據,數據中包含異常值,估算一個數學模型的參數值。

  23. 求解線性方程組()——線性方程組是數學中最古老的問題,它們有很多應用,比如在數字信號處理、線性規劃中的估算和預測、數值分析中的非線性問題逼近等等。求解線性方程組,可以使用高斯—約當消去法(Gauss-Jordanelimination),或是柯列斯基分解(Choleskydecomposition)。

  24. Q-learning學習演算法——這是一種通過學習動作值函數(action-valuefunction)完成的強化學習演算法,函數採取在給定狀態的給定動作,並計算出期望的效用價值,在此後遵循固定的策略。

  25. Schönhage-Strassen演算法——在數學中,Schönhage-Strassen演算法是用來完成大整數的乘法的快速漸近演算法。其演算法復雜度為:O(Nlog(N)log(log(N))),該演算法使用了傅里葉變換。

  26. RSA——公鑰加密演算法。首個適用於以簽名作為加密的演算法。RSA在電商行業中仍大規模使用,大家也相信它有足夠安全長度的公鑰。

  27. Strukturtensor演算法——應用於模式識別領域,為所有像素找出一種計算方法,看看該像素是否處於同質區域(homogenousregion),看看它是否屬於邊緣,還是是一個頂點。

  28. 單純型演算法(SimplexAlgorithm)——在數學的優化理論中,單純型演算法是常用的技術,用來找到線性規劃問題的數值解。

  29. 奇異值分解(Singularvaluedecomposition,簡稱SVD)——在線性代數中,SVD是重要的實數或復數矩陣的分解方法,在信號處理和統計中有多種應用,比如計算矩陣的偽逆矩陣(以求解最小二乘法問題)、解決超定線性系統(overdeterminedlinearsystems)、矩陣逼近、數值天氣預報等等。

  30. 維特比演算法(Viterbialgorithm)——尋找隱藏狀態最有可能序列的動態規劃演算法,這種序列被稱為維特比路徑,其結果是一系列可以觀察到的事件,特別是在隱藏的Markov模型中。

B. 程序員演算法是干什麼的

演算法,從字面意義上解釋,就是用於計算的方法,通過該這種方法可以達到預期的計算結果。目前,被廣泛認可的演算法專業定義是:演算法是模型分析的一組可行的,確定的,有窮的規則。通俗的說,演算法也可以理解為一個解題步驟,有一些基本運算和規定的順序構成。但是從計算機程序設計的角度看,演算法由一系列求解問題的指令構成,能根據規范的輸入,在有限的時間內獲得有效的輸出結果。演算法代表了用系統的方法來描述解決問題的一種策略機制。
完成同一件事的不同的演算法完成的時間和佔用的資源可能並不相同,這就牽扯到效率的問題。演算法的基本任務是針對一個具體的問題,找到一個高效的處理方法,從而完成任務。

C. 作為程序員,你們都學過哪些印象深刻的演算法

如果你是一個有追求的程序員,不甘心滿足天天在小公司待著,而是想去BAT或者TMD這種大型公司或者超級獨角獸公司的話,那演算法是絕對繞不開的一個話題。就拿本人還有周圍去面試過大公司的朋友來舉例子。BAT面試全都要涉及到演算法。騰訊我去面試過,在二面掛了,一面和二面其實都有演算法題目,一面相對而言簡單一些,二面的演算法就有難度了。而我有一個朋友,拿到了騰訊和阿里的offer,他回來說騰訊五輪面試中有一輪面試是專門考察演算法,總共六道演算法題目給了你兩個小時時間作答。阿里的電話面試裡面也有一輪視頻面試專門考察演算法,也是當著他們的面手寫演算法。光講思路在騰訊行不通的。本人曾面對騰訊的題目跟面試官說我談談思路吧,面試官直接懟回來說不要談什麼思路,直接寫出來給我看,平時怎麼敲代碼現在就怎麼寫出來。可見對待演算法完全沒有任何商量的餘地。至於頭條公司那就更是如此了,因為頭條就是一家以演算法驅動的公司,對演算法要求也比較高。但是即便如此,BAT對待演算法還遠達不到稱之為精通的地步。

D. 作為一個程序員,有哪些常用的演算法

常用的演算法有:遞推法、貪心法、列舉法、遞歸法、分治法和模擬法
原則:1. 扎實的基礎。數據結構、離散數學、編譯原理,這些是所有計算機科學的基礎,如果不掌握他們,很難寫出高水平的程序。據我的觀察,學計算機專業的人比學其他專業的人更能寫出高質量的軟體。程序人人都會寫,但當你發現寫到一定程度很難再提高的時候,就應該想想是不是要回過頭來學學這些最基本的理論。不要一開始就去學OOP,即使你再精通OOP,遇到一些基本演算法的時候可能也會束手無策。

2. 豐富的想像力。不要拘泥於固定的思維方式,遇到問題的時候要多想幾種解決問題的方案,試試別人從沒想過的方法。豐富的想像力是建立在豐富的知識的基礎上,除計算機以外,多涉獵其他的學科,比如天文、物理、數學等等。另外,多看科幻電影也是一個很好的途徑。

3. 最簡單的是最好的。這也許是所有科學都遵循的一條准則,如此復雜的質能互換原理在愛因斯坦眼裡不過是一個簡單得不能再簡單的公式:E=mc2。簡單的方法更容易被人理解,更容易實現,也更容易維護。遇到問題時要優先考慮最簡單的方案,只有簡單方案不能滿足要求時再考慮復雜的方案。

4. 不鑽牛角尖。當你遇到障礙的時候,不妨暫時遠離電腦,看看窗外的風景,聽聽輕音樂,和朋友聊聊天。當我遇到難題的時候會去玩游戲,而且是那種極暴力的打鬥類游戲,當負責游戲的那部分大腦細胞極度亢奮的時候,負責編程的那部分大腦細胞就得到了充分的休息。當重新開始工作的時候,我會發現那些難題現在竟然可以迎刃而解。

5. 對答案的渴求。人類自然科學的發展史就是一個渴求得到答案的過程,即使只能知道答案的一小部分也值得我們去付出。只要你堅定信念,一定要找到問題的答案,你才會付出精力去探索,即使最後沒有得到答案,在過程中你也會學到很多東西。

6. 多與別人交流。三人行必有我師,也許在一次和別人不經意的談話中,就可以迸出靈感的火花。多上上網,看看別人對同一問題的看法,會給你很大的啟發。

7. 良好的編程風格。注意養成良好的習慣,代碼的縮進編排,變數的命名規則要始終保持一致。大家都知道如何排除代碼中錯誤,卻往往忽視了對注釋的排錯。注釋是程序的一個重要組成部分,它可以使你的代碼更容易理解,而如果代碼已經清楚地表達了你的思想,就不必再加註釋了,如果注釋和代碼不一致,那就更加糟糕。

8. 韌性和毅力。這也許是"高手"和一般程序員最大的區別。A good programming is 99 weat and 1 ffee。高手們並不是天才,他們是在無數個日日夜夜中磨練出來的。成功能給我們帶來無比的喜悅,但過程卻是無比的枯燥乏味。你不妨做個測試,找個10000以內的素數表,把它們全都抄下來,然後再檢查三遍,如果能夠不間斷地完成這一工作,你就可以滿足這一條。

希望對你有幫助

E. 如果程序員說:讓我看看你的演算法,是什麼意思

他是想了解你是用什麼方法(什麼途徑)求解的。
演算法(Algorithm)是指解題方案的准確而完整的描述,是一系列解決問題的清晰指令,演算法代表著用系統的方法描述解決問題的策略機制。也就是說,能夠對一定規范的輸入,在有限時間內獲得所要求的輸出。如果一個演算法有缺陷,或不適合於某個問題,執行這個演算法將不會解決這個問題。不同的演算法可能用不同的時間、空間或效率來完成同樣的任務。一個演算法的優劣可以用空間復雜度與時間復雜度來衡量。
演算法中的指令描述的是一個計算,當其運行時能從一個初始狀態和(可能為空的)初始輸入開始,經過一系列有限而清晰定義的狀態,最終產生輸出並停止於一個終態。
同一問題可用不同演算法解決,而一個演算法的質量優劣將影響到演算法乃至程序的效率。演算法分析的目的在於選擇合適演算法和改進演算法。一個演算法的評價主要從時間復雜度和空間復雜度來考慮。

時間復雜度
演算法的時間復雜度是指執行演算法所需要的計算工作量。一般來說,計算機演算法是問題規模n 的函數f(n),演算法的時間復雜度也因此記做。
T(n)=Ο(f(n))
因此,問題的規模n 越大,演算法執行的時間的增長率與f(n) 的增長率正相關,稱作漸進時間復雜度(Asymptotic Time Complexity)。

空間復雜度
演算法的空間復雜度是指演算法需要消耗的內存空間。其計算和表示方法與時間復雜度類似,一般都用復雜度的漸近性來表示。同時間復雜度相比,空間復雜度的分析要簡單得多。

正確性
演算法的正確性是評價一個演算法優劣的最重要的標准。

可讀性
演算法的可讀性是指一個演算法可供人們閱讀的容易程度。 [1]

健壯性
健壯性是指一個演算法對不合理數據輸入的反應能力和處理能力,也稱為容錯性。

F. 演算法不扎實的程序員,每一個都很慌

初學者經常問這樣的問題,然而這些其實是錯誤的問題。

對於初學者而言,你最應該優先考慮的是,哪些東西構成了程序的基礎?

最經典的一句話: 程序 = 數據結構 + 演算法

如果說編程語言是程序的血肉,那麼演算法就是程序的靈魂。

人不能沒有血肉之軀,但是沒有靈魂的人依然只是一個死人。

不能單純依靠演算法衡量一個程序員的好壞,但是面試的時候考演算法絕對是簡單高效的篩選手段。近些年大廠的面試幾乎必考演算法也是這個原因。每一個演算法學的不扎實的程序員,在面試的時候都很慌。

下面這些書籍應該是演算法方面最常見的經典書籍。我有幸都讀過,有些讀完了,有些半途而廢,不過基本上也都算是熟悉。順序上由易到難,從薄到厚,每本書下面我會簡單的介紹一番,希望能對你的學習有所幫助。

首先是兩本演算法入門書籍,也可以當做演算法讀物:

《啊哈!演算法》

用他的自我介紹的來講:「這不過是一本有趣的演算法書而已,和別的演算法書比較,如果硬要說它有什麼特點的話,那就是你能看懂它。」

圖文並茂,而且畫風有趣,適合新手入門,但是代碼是C的,看著比較累,文字也略顯冗長。

圖是非常棒的,啟蒙用,非教科書

《演算法圖解》

和《啊哈》類似,他的介紹是:「像小說一樣有趣的演算法入門書。」

書裡面講的很好,python代碼也很容易讀懂,比之《啊哈!演算法》,書中的例子沒有那麼有趣,但是圖很清晰,文字和代碼不冗雜。

缺點同樣是非教科書,非常淺顯,三四個小時就看完了。有一種剛剛熱身的感覺。

接下來這幾本都是最常見的書了:

《數據結構與演算法分析C語言描述》

這本書的作者幾乎不浪費筆墨在一些簡單的地方。書很薄,但是覆蓋面很廣很深,作者實在是非常厲害。

不過反過來說,就是有些地方講的語焉不詳……

這本書還有java語言版本的,但是相比之下C的更好一些。

挺好的一本書。

還有一點是翻譯不是很給力,好多人都沒堅持看完。

《數據結構與演算法Python語言實現》

英文版評分非常高,中文版評分非常低……

據說是也翻譯的不好。另外就是本書自身錯誤也不少……幾版過後依然很多沒有改過來。

書中數學證明和介紹比較簡單。因為採用Python語言的原因,比較易讀。

淺顯易懂,內容上循序漸進,環環相扣。相比於上一本,我會更推薦一些。厚度也不算厚。

《數據結構與演算法 Python語言描述》

北大教授裘宗燕的書,這本書前面寫的挺好的,尤其是在面向對象還有ADT等思想的闡述,都很不錯。

但是讀到後來給我一種虎頭蛇尾的感覺,前面氣勢如虹緒論就寫了很長,最後三章感覺有點草草收尾的意思。就像編輯在催稿,而作者很忙的樣子……

另外就是這本書的編排順序我個人也不是特別喜歡。

接下來是兩本大部頭,都是非常厚的書。

他們最大的特點就是:出現率遠大於看完率

《演算法導論》

演算法書中的權威,MIT的6.046J就是按照這個來講的。

公認最好的演算法書,組織結構合理,內容詳盡。引導讀者從思維方式上對演算法進行領悟。

書中對演算法的數學結構進行了詳盡的闡述。有非常多的數學證明。

這本書我說不出什麼缺點,只能說有些內容是因為我還沒到大牛的境界,暫時還無法體會理解。

我個人的觀點是:不要糾結於詳細的偽代碼,不用糾結於連篇累牘的講解。體會其中演算法的精髓就好。

《演算法》第四版

如果說,《演算法導論》是學術上最好書,那這本應該是實際應用最好的書。

它對數學的要求比《演算法導論》低很多,摒棄了演算法的證明。

書中具體給出了每位程序員應知應會的50個演算法,深入淺出,大量圖解。非常棒。

java基礎的話你能擼出來Hello World基本上就可以開始看這本書了,這本書最大的不友好之處在於它的第一章非常長,沒看過的人又不知道哪裡可以跳過。

這本書後面的翻譯感覺不如前邊了,不知道是換人了還是DDL了……

翻開書就會看到很多的圖,配套作者在coursera上面的課程學的話事半功倍!

接下來的幾本我看的比較少,簡單介紹一下,希望大家自己去發現和了解,不要漏下這些好書:

《編程珠璣》

很薄一本啊,但是我放在那還沒看完……

這本書被稱為: 歷史 上最偉大的計算機科學著作之一

融深邃思想、實戰技術與趣味軼事於一爐的奇書。

內容不深,但是不是一個知識點一個知識點的給你講解演算法原理的。

這本書的核心思想是讓你了解如何正確選擇和高效地實現演算法。書中還有一些趣聞軼事,看著倒是很有意思~

有興趣的同學可以看看~

《演算法競賽入門經典》系列

演算法競賽入門經典書,ACM必備書籍吧算是。書中題目對於競賽來說比較簡單,但是對於一般我們平時工程來說偏難。語言用的是C/C++,請好好做例題好好做作業,讀書的時候好好思考和復習~

反正我是沒讀過,捂臉……

《劍指Offer》

這個書很有意思,對於在校生來說我個人覺得是必看的書。沒有任何工作經驗的同學在面試的時候真的會被問懵的。這本書可以讓你了解如何應付考官日常問題,在解答面試問題的時候,書中很多方法和思路會讓考官覺得你思考的很全面,給你加不少分。

我面試的時候也曾快速掃過一遍這本書,讓我在回答問題的時候條理更清晰。書中代碼是C的,emmm,於是代碼部分我就沒太看……

《用Python解決數據結構與演算法問題》

最後給大家推薦一本在線的 免費 的演算法書。

https://facert.gitbooks.io/python-data-structure-cn/

不是大部頭,也不是讀物,新手入門足夠用,書中介紹了大多數日常需要的演算法,並且講的比較淺顯~轉行的新手基本可以通過這本書來快速掌握常用基本演算法了~

反正免費,是否適合自己看兩頁也就get了~

如果需要PDF版,可以在「程序員必修課」公眾號後台回復:「Python演算法書」獲取。

G. 作為程序員提高編程能力的幾個基礎演算法

一:快速排序演算法

快速排序是由東尼·霍爾所發展的一種排序演算法。在平均狀況下,排序n個項目要Ο(nlogn)次比較。在最壞狀況下則需要Ο(n2)次比較,但這種狀況並不常見。事實上,快速排序通常明顯比其他Ο(nlogn)演算法更快,因為它的內部循環(innerloop)可以在大部分的架構上很有效率地被實現出來。

快速排序使用分治法(Divideandconquer)策略來把一個串列(list)分為兩個子串列(sub-lists)。

演算法步驟:

1從數列中挑出一個元素,稱為「基準」(pivot),

2重新排序數列,所有元素比基準值小的擺放在基準前面,所有元素比基準值大的擺在基準的後面(相同的數可以到任一邊)。在這個分區退出之後,該基準就處於數列的中間位置。這個稱為分區(partition)操作。

3遞歸地(recursive)把小於基準值元素的子數列和大於基準值元素的子數列排序。

遞歸的最底部情形,是數列的大小是零或一,也就是永遠都已經被排序好了。雖然一直遞歸下去,但是這個演算法總會退出,因為在每次的迭代(iteration)中,它至少會把一個元素擺到它最後的位置去。

二:堆排序演算法

堆排序(Heapsort)是指利用堆這種數據結構所設計的一種排序演算法。堆積是一個近似完全二叉樹的結構,並同時滿足堆積的性質:即子結點的鍵值或索引總是小於(或者大於)它的父節點。

堆排序的平均時間復雜度為Ο(nlogn) 。

創建一個堆H[0..n-1]

把堆首(最大值)和堆尾互換

3.把堆的尺寸縮小1,並調用shift_down(0),目的是把新的數組頂端數據調整到相應位置

4.重復步驟2,直到堆的尺寸為1

三:歸並排序

歸並排序(Mergesort,台灣譯作:合並排序)是建立在歸並操作上的一種有效的排序演算法。該演算法是採用分治法(DivideandConquer)的一個非常典型的應用。

1.申請空間,使其大小為兩個已經排序序列之和,該空間用來存放合並後的序列

2.設定兩個指針,最初位置分別為兩個已經排序序列的起始位置

3.比較兩個指針所指向的元素,選擇相對小的元素放入到合並空間,並移動指針到下一位置

4.重復步驟3直到某一指針達到序列尾

5.將另一序列剩下的所有元素直接復制到合並序列尾

四:二分查找演算法

二分查找演算法是一種在有序數組中查找某一特定元素的搜索演算法。搜素過程從數組的中間元素開始,如果中間元素正好是要查找的元素,則搜素過程結束;如果某一特定元素大於或者小於中間元素,則在數組大於或小於中間元素的那一半中查找,而且跟開始一樣從中間元素開始比較。如果在某一步驟數組為空,則代表找不到。這種搜索演算法每一次比較都使搜索范圍縮小一半。折半搜索每次把搜索區域減少一半,時間復雜度為Ο(logn) 。

五:BFPRT(線性查找演算法)

BFPRT演算法解決的問題十分經典,即從某n個元素的序列中選出第k大(第k小)的元素,通過巧妙的分析,BFPRT可以保證在最壞情況下仍為線性時間復雜度。該演算法的思想與快速排序思想相似,當然,為使得演算法在最壞情況下,依然能達到o(n)的時間復雜度,五位演算法作者做了精妙的處理。

1.將n個元素每5個一組,分成n/5(上界)組。

2.取出每一組的中位數,任意排序方法,比如插入排序。

3.遞歸的調用selection演算法查找上一步中所有中位數的中位數,設為x,偶數個中位數的情況下設定為選取中間小的一個。

4.用x來分割數組,設小於等於x的個數為k,大於x的個數即為n-k。

5.若i==k,返回x;若i<k,在小於x的元素中遞歸查找第i小的元素;若i>k,在大於x的元素中遞歸查找第i-k小的元素。

終止條件:n=1時,返回的即是i小元素。

六:DFS(深度優先搜索)

深度優先搜索演算法(Depth-First-Search),是搜索演算法的一種。它沿著樹的深度遍歷樹的節點,盡可能深的搜索樹的分支。當節點v的所有邊都己被探尋過,搜索將回溯到發現節點v的那條邊的起始節點。這一過程一直進行到已發現從源節點可達的所有節點為止。如果還存在未被發現的節點,則選擇其中一個作為源節點並重復以上過程,整個進程反復進行直到所有節點都被訪問為止。DFS屬於盲目搜索。

深度優先搜索是圖論中的經典演算法,利用深度優先搜索演算法可以產生目標圖的相應拓撲排序表,利用拓撲排序表可以方便的解決很多相關的圖論問題,如最大路徑問題等等。一般用堆數據結構來輔助實現DFS演算法。

深度優先遍歷圖演算法步驟:

1.訪問頂點v;

2.依次從v的未被訪問的鄰接點出發,對圖進行深度優先遍歷;直至圖中和v有路徑相通的頂點都被訪問;

3.若此時圖中尚有頂點未被訪問,則從一個未被訪問的頂點出發,重新進行深度優先遍歷,直到圖中所有頂點均被訪問過為止。

上述描述可能比較抽象,舉個實例:

DFS在訪問圖中某一起始頂點v後,由v出發,訪問它的任一鄰接頂點w1;再從w1出發,訪問與w1鄰接但還沒有訪問過的頂點w2;然後再從w2出發,進行類似的訪問,…如此進行下去,直至到達所有的鄰接頂點都被訪問過的頂點u為止。

接著,退回一步,退到前一次剛訪問過的頂點,看是否還有其它沒有被訪問的鄰接頂點。如果有,則訪問此頂點,之後再從此頂點出發,進行與前述類似的訪問;如果沒有,就再退回一步進行搜索。重復上述過程,直到連通圖中所有頂點都被訪問過為止。

七:BFS(廣度優先搜索)

廣度優先搜索演算法(Breadth-First-Search),是一種圖形搜索演算法。簡單的說,BFS是從根節點開始,沿著樹(圖)的寬度遍歷樹(圖)的節點。如果所有節點均被訪問,則演算法中止。

BFS同樣屬於盲目搜索。一般用隊列數據結構來輔助實現BFS演算法。

1.首先將根節點放入隊列中。

2.從隊列中取出第一個節點,並檢驗它是否為目標。

如果找到目標,則結束搜尋並回傳結果。

否則將它所有尚未檢驗過的直接子節點加入隊列中。

3.若隊列為空,表示整張圖都檢查過了——亦即圖中沒有欲搜尋的目標。結束搜尋並回傳「找不到目標」。

4.重復步驟2。

八:Dijkstra演算法

戴克斯特拉演算法(Dijkstra』salgorithm)是由荷蘭計算機科學家艾茲赫爾·戴克斯特拉提出。迪科斯徹演算法使用了廣度優先搜索解決非負權有向圖的單源最短路徑問題,演算法最終得到一個最短路徑樹。該演算法常用於路由演算法或者作為其他圖演算法的一個子模塊。

該演算法的輸入包含了一個有權重的有向圖G,以及G中的一個來源頂點S。我們以V表示G中所有頂點的集合。每一個圖中的邊,都是兩個頂點所形成的有序元素對。(u,v)表示從頂點u到v有路徑相連。我們以E表示G中所有邊的集合,而邊的權重則由權重函數w:E→[0,∞]定義。因此,w(u,v)就是從頂點u到頂點v的非負權重(weight)。邊的權重可以想像成兩個頂點之間的距離。任兩點間路徑的權重,就是該路徑上所有邊的權重總和。已知有V中有頂點s及t,Dijkstra演算法可以找到s到t的最低權重路徑(例如,最短路徑)。這個演算法也可以在一個圖中,找到從一個頂點s到任何其他頂點的最短路徑。對於不含負權的有向圖,Dijkstra演算法是目前已知的最快的單源最短路徑演算法。

1.初始時令S=,T=,T中頂點對應的距離值

若存在<V0,Vi>,d(V0,Vi)為<V0,Vi>弧上的權值

若不存在<V0,Vi>,d(V0,Vi)為∞

2.從T中選取一個其距離值為最小的頂點W且不在S中,加入S

3.對其餘T中頂點的距離值進行修改:若加進W作中間頂點,從V0到Vi的距離值縮短,則修改此距離值

重復上述步驟2、3,直到S中包含所有頂點,即W=Vi為止

九:動態規劃演算法

動態規劃(Dynamicprogramming)是一種在數學、計算機科學和經濟學中使用的,通過把原問題分解為相對簡單的子問題的方式求解復雜問題的方法。動態規劃常常適用於有重疊子問題和最優子結構性質的問題,動態規劃方法所耗時間往往遠少於樸素解法。

動態規劃背後的基本思想非常簡單。大致上,若要解一個給定問題,我們需要解其不同部分(即子問題),再合並子問題的解以得出原問題的解。通常許多子問題非常相似,為此動態規劃法試圖僅僅解決每個子問題一次,從而減少計算量:一旦某個給定子問題的解已經算出,則將其記憶化存儲,以便下次需要同一個子問題解之時直接查表。這種做法在重復子問題的數目關於輸入的規模呈指數增長時特別有用。

關於動態規劃最經典的問題當屬背包問題。

1.最優子結構性質。如果問題的最優解所包含的子問題的解也是最優的,我們就稱該問題具有最優子結構性質(即滿足最優化原理)。最優子結構性質為動態規劃演算法解決問題提供了重要線索。

2.子問題重疊性質。子問題重疊性質是指在用遞歸演算法自頂向下對問題進行求解時,每次產生的子問題並不總是新問題,有些子問題會被重復計算多次。動態規劃演算法正是利用了這種子問題的重疊性質,對每一個子問題只計算一次,然後將其計算結果保存在一個表格中,當再次需要計算已經計算過的子問題時,只是在表格中簡單地查看一下結果,從而獲得較高的效率。

十:樸素貝葉斯分類演算法

樸素貝葉斯分類演算法是一種基於貝葉斯定理的簡單概率分類演算法。貝葉斯分類的基礎是概率推理,就是在各種條件的存在不確定,僅知其出現概率的情況下,如何完成推理和決策任務。概率推理是與確定性推理相對應的。而樸素貝葉斯分類器是基於獨立假設的,即假設樣本每個特徵與其他特徵都不相關。

樸素貝葉斯分類器依靠精確的自然概率模型,在有監督學習的樣本集中能獲取得非常好的分類效果。在許多實際應用中,樸素貝葉斯模型參數估計使用最大似然估計方法,換言樸素貝葉斯模型能工作並沒有用到貝葉斯概率或者任何貝葉斯模型。

盡管是帶著這些樸素思想和過於簡單化的假設,但樸素貝葉斯分類器在很多復雜的現實情形中仍能夠取得相當好的效果。

通過掌握以上演算法,能夠幫你迅速提高編程能力,成為一名優秀的程序員。

H. 程序員必須掌握哪些演算法

一.基本演算法:

枚舉. (poj1753,poj2965)

貪心(poj1328,poj2109,poj2586)

遞歸和分治法.

遞推.

構造法.(poj3295)

模擬法.(poj1068,poj2632,poj1573,poj2993,poj2996)

二.圖演算法:

圖的深度優先遍歷和廣度優先遍歷.

最短路徑演算法(dijkstra,bellman-ford,floyd,heap+dijkstra)
(poj1860,poj3259,poj1062,poj2253,poj1125,poj2240)
最小生成樹演算法(prim,kruskal)
(poj1789,poj2485,poj1258,poj3026)
拓撲排序 (poj1094)

二分圖的最大匹配 (匈牙利演算法) (poj3041,poj3020)

最大流的增廣路演算法(KM演算法). (poj1459,poj3436)

三.數據結構.

串 (poj1035,poj3080,poj1936)

排序(快排、歸並排(與逆序數有關)、堆排) (poj2388,poj2299)

簡單並查集的應用.

哈希表和二分查找等高效查找法(數的Hash,串的Hash)
(poj3349,poj3274,POJ2151,poj1840,poj2002,poj2503)
哈夫曼樹(poj3253)



trie樹(靜態建樹、動態建樹) (poj2513)

四.簡單搜索

深度優先搜索 (poj2488,poj3083,poj3009,poj1321,poj2251)

廣度優先搜索(poj3278,poj1426,poj3126,poj3087.poj3414)

簡單搜索技巧和剪枝(poj2531,poj1416,poj2676,1129)

五.動態規劃

背包問題. (poj1837,poj1276)

型如下表的簡單DP(可參考lrj的書 page149):
E[j]=opt{D+w(i,j)} (poj3267,poj1836,poj1260,poj2533)
E[i,j]=opt{D[i-1,j]+xi,D[i,j-1]+yj,D[i-1][j-1]+zij} (最長公共子序列) (poj3176,poj1080,poj1159)
C[i,j]=w[i,j]+opt{C[i,k-1]+C[k,j]}.(最優二分檢索樹問題)
六.數學

組合數學:
1.加法原理和乘法原理.
2.排列組合.
3.遞推關系.
(POJ3252,poj1850,poj1019,poj1942)
數論.
1.素數與整除問題
2.進制位.
3.同餘模運算.
(poj2635, poj3292,poj1845,poj2115)
計算方法.
1.二分法求解單調函數相關知識.(poj3273,poj3258,poj1905,poj3122)
七.計算幾何學.

幾何公式.

叉積和點積的運用(如線段相交的判定,點到線段的距離等). (poj2031,poj1039)

多邊型的簡單演算法(求面積)和相關判定(點在多邊型內,多邊型是否相交)
(poj1408,poj1584)
凸包. (poj2187,poj1113)

中級(校賽壓軸及省賽中等難度):
一.基本演算法:

C++的標准模版庫的應用. (poj3096,poj3007)

較為復雜的模擬題的訓練(poj3393,poj1472,poj3371,poj1027,poj2706)

二.圖演算法:

差分約束系統的建立和求解. (poj1201,poj2983)

最小費用最大流(poj2516,poj2516,poj2195)

雙連通分量(poj2942)

強連通分支及其縮點.(poj2186)

圖的割邊和割點(poj3352)

最小割模型、網路流規約(poj3308)

三.數據結構.

線段樹. (poj2528,poj2828,poj2777,poj2886,poj2750)

靜態二叉檢索樹. (poj2482,poj2352)

樹狀樹組(poj1195,poj3321)

RMQ. (poj3264,poj3368)

並查集的高級應用. (poj1703,2492)

KMP演算法. (poj1961,poj2406)

四.搜索

最優化剪枝和可行性剪枝

搜索的技巧和優化 (poj3411,poj1724)

記憶化搜索(poj3373,poj1691)

五.動態規劃

較為復雜的動態規劃(如動態規劃解特別的旅行商TSP問題等)
(poj1191,poj1054,poj3280,poj2029,poj2948,poj1925,poj3034)
記錄狀態的動態規劃. (POJ3254,poj2411,poj1185)

樹型動態規劃(poj2057,poj1947,poj2486,poj3140)

六.數學

組合數學:
1.容斥原理.
2.抽屜原理.
3.置換群與Polya定理(poj1286,poj2409,poj3270,poj1026).
4.遞推關系和母函數.
數學.
1.高斯消元法(poj2947,poj1487, poj2065,poj1166,poj1222)
2.概率問題. (poj3071,poj3440)
3.GCD、擴展的歐幾里德(中國剩餘定理) (poj3101)
計算方法.
1.0/1分數規劃. (poj2976)
2.三分法求解單峰(單谷)的極值.
3.矩陣法(poj3150,poj3422,poj3070)
4.迭代逼近(poj3301)
隨機化演算法(poj3318,poj2454)
雜題(poj1870,poj3296,poj3286,poj1095)
七.計算幾何學.

坐標離散化.

掃描線演算法(例如求矩形的面積和周長並,常和線段樹或堆一起使用)
(poj1765,poj1177,poj1151,poj3277,poj2280,poj3004)
多邊形的內核(半平面交)(poj3130,poj3335)

幾何工具的綜合應用.(poj1819,poj1066,poj2043,poj3227,poj2165,poj3429)

高級(regional中等難度):
一.基本演算法要求:

代碼快速寫成,精簡但不失風格

(poj2525,poj1684,poj1421,poj1048,poj2050,poj3306)

保證正確性和高效性. poj3434

二.圖演算法:

度限制最小生成樹和第K最短路. (poj1639)

最短路,最小生成樹,二分圖,最大流問題的相關理論(主要是模型建立和求解)
(poj3155, poj2112,poj1966,poj3281,poj1087,poj2289,poj3216,poj2446
最優比率生成樹. (poj2728)

最小樹形圖(poj3164)

次小生成樹.

無向圖、有向圖的最小環

三.數據結構.

trie圖的建立和應用. (poj2778)

LCA和RMQ問題(LCA(最近公共祖先問題) 有離線演算法(並查集+dfs) 和 在線演算法(RMQ+dfs)).(poj1330)
雙端隊列和它的應用(維護一個單調的隊列,常常在動態規劃中起到優化狀態轉移的目的). (poj2823)
左偏樹(可合並堆).

後綴樹(非常有用的數據結構,也是賽區考題的熱點).(poj3415,poj3294)
四.搜索

較麻煩的搜索題目訓練(poj1069,poj3322,poj1475,poj1924,poj2049,poj3426)

廣搜的狀態優化:利用M進制數存儲狀態、轉化為串用hash表判重、按位壓縮存儲狀態、雙向廣搜、A*演算法. (poj1768,poj1184,poj1872,poj1324,poj2046,poj1482)

深搜的優化:盡量用位運算、一定要加剪枝、函數參數盡可能少、層數不易過大、可以考慮雙向搜索或者是輪換搜索、IDA*演算法. (poj3131,poj2870,poj2286)

五.動態規劃

需要用數據結構優化的動態規劃.(poj2754,poj3378,poj3017)
四邊形不等式理論.

較難的狀態DP(poj3133)

六.數學

組合數學.
1.MoBius反演(poj2888,poj2154)
2.偏序關系理論.
博奕論.
1.極大極小過程(poj3317,poj1085)
2.Nim問題.
七.計算幾何學.

半平面求交(poj3384,poj2540)

可視圖的建立(poj2966)

點集最小圓覆蓋.

對踵點(poj2079)

I. 作為一個程序員,還有比「弟高值」更喪心病狂的演算法嗎

程序員的世界變態,但跳出程序員的數字世界,發現這個世界更變態。

J. 程序員開發用到的十大基本演算法

演算法一:快速排序演算法
快速排序是由東尼·霍爾所發展的一種排序演算法。在平均狀況下,排序 n 個項目要Ο(n log n)次比較。在最壞狀況下則需要Ο(n2)次比較,但這種狀況並不常見。事實上,快速排序通常明顯比其他Ο(n log n) 演算法更快,因為它的內部循環(inner loop)可以在大部分的架構上很有效率地被實現出來。

快速排序使用分治法(Divide and conquer)策略來把一個串列(list)分為兩個子串列(sub-lists)。

演算法步驟:
1 從數列中挑出一個元素,稱為 「基準」(pivot),
2 重新排序數列,所有元素比基準值小的擺放在基準前面,所有元素比基準值大的擺在基準的後面(相同的數可以到任一邊)。在這個分區退出之後,該基準就處於數列的中間位置。這個稱為分區(partition)操作。
3 遞歸地(recursive)把小於基準值元素的子數列和大於基準值元素的子數列排序。

遞歸的最底部情形,是數列的大小是零或一,也就是永遠都已經被排序好了。雖然一直遞歸下去,但是這個演算法總會退出,因為在每次的迭代(iteration)中,它至少會把一個元素擺到它最後的位置去。

演算法二:堆排序演算法
堆排序(Heapsort)是指利用堆這種數據結構所設計的一種排序演算法。堆積是一個近似完全二叉樹的結構,並同時滿足堆積的性質:即子結點的鍵值或索引總是小於(或者大於)它的父節點。堆排序的平均時間復雜度為Ο(nlogn) 。

演算法步驟:
1.創建一個堆H[0..n-1]
2.把堆首(最大值)和堆尾互換
3.把堆的尺寸縮小1,並調用shift_down(0),目的是把新的數組頂端數據調整到相應位置
4.重復步驟2,直到堆的尺寸為1

演算法三:歸並排序
歸並排序(Merge sort,台灣譯作:合並排序)是建立在歸並操作上的一種有效的排序演算法。該演算法是採用分治法(Divide and Conquer)的一個非常典型的應用。

演算法步驟:

演算法四:二分查找演算法
二分查找演算法是一種在有序數組中查找某一特定元素的搜索演算法。搜素過程從數組的中間元素開始,如果中間元素正好是要查找的元素,則搜 素過程結束;如果某一特定元素大於或者小於中間元素,則在數組大於或小於中間元素的那一半中查找,而且跟開始一樣從中間元素開始比較。如果在某一步驟數組 為空,則代表找不到。這種搜索演算法每一次比較都使搜索范圍縮小一半。折半搜索每次把搜索區域減少一半,時間復雜度為Ο(logn) 。

演算法五:BFPRT(線性查找演算法)
BFPRT演算法解決的問題十分經典,即從某n個元素的序列中選出第k大(第k小)的元素,通過巧妙的分 析,BFPRT可以保證在最壞情況下仍為線性時間復雜度。該演算法的思想與快速排序思想相似,當然,為使得演算法在最壞情況下,依然能達到o(n)的時間復雜 度,五位演算法作者做了精妙的處理。

演算法步驟:

終止條件:n=1時,返回的即是i小元素。

演算法六:DFS(深度優先搜索)
深度優先搜索演算法(Depth-First-Search),是搜索演算法的一種。它沿著樹的深度遍歷樹的節點,盡可能深的搜索樹的分 支。當節點v的所有邊都己被探尋過,搜索將回溯到發現節點v的那條邊的起始節點。這一過程一直進行到已發現從源節點可達的所有節點為止。如果還存在未被發 現的節點,則選擇其中一個作為源節點並重復以上過程,整個進程反復進行直到所有節點都被訪問為止。DFS屬於盲目搜索。

深度優先搜索是圖論中的經典演算法,利用深度優先搜索演算法可以產生目標圖的相應拓撲排序表,利用拓撲排序表可以方便的解決很多相關的圖論問題,如最大路徑問題等等。一般用堆數據結構來輔助實現DFS演算法。

演算法步驟:

上述描述可能比較抽象,舉個實例:
DFS 在訪問圖中某一起始頂點 v 後,由 v 出發,訪問它的任一鄰接頂點 w1;再從 w1 出發,訪問與 w1鄰 接但還沒有訪問過的頂點 w2;然後再從 w2 出發,進行類似的訪問,… 如此進行下去,直至到達所有的鄰接頂點都被訪問過的頂點 u 為止。

接著,退回一步,退到前一次剛訪問過的頂點,看是否還有其它沒有被訪問的鄰接頂點。如果有,則訪問此頂點,之後再從此頂點出發,進行與前述類似的訪問;如果沒有,就再退回一步進行搜索。重復上述過程,直到連通圖中所有頂點都被訪問過為止。

演算法七:BFS(廣度優先搜索)
廣度優先搜索演算法(Breadth-First-Search),是一種圖形搜索演算法。簡單的說,BFS是從根節點開始,沿著樹(圖)的寬度遍歷樹(圖)的節點。如果所有節點均被訪問,則演算法中止。BFS同樣屬於盲目搜索。一般用隊列數據結構來輔助實現BFS演算法。

演算法步驟:

演算法八:Dijkstra演算法
戴克斯特拉演算法(Dijkstra』s algorithm)是由荷蘭計算機科學家艾茲赫爾·戴克斯特拉提出。迪科斯徹演算法使用了廣度優先搜索解決非負權有向圖的單源最短路徑問題,演算法最終得到一個最短路徑樹。該演算法常用於路由演算法或者作為其他圖演算法的一個子模塊。

該演算法的輸入包含了一個有權重的有向圖 G,以及G中的一個來源頂點 S。我們以 V 表示 G 中所有頂點的集合。每一個圖中的邊,都是兩個頂點所形成的有序元素對。(u, v) 表示從頂點 u 到 v 有路徑相連。我們以 E 表示G中所有邊的集合,而邊的權重則由權重函數 w: E → [0, ∞] 定義。因此,w(u, v) 就是從頂點 u 到頂點 v 的非負權重(weight)。邊的權重可以想像成兩個頂點之間的距離。任兩點間路徑的權重,就是該路徑上所有邊的權重總和。已知有 V 中有頂點 s 及 t,Dijkstra 演算法可以找到 s 到 t的最低權重路徑(例如,最短路徑)。這個演算法也可以在一個圖中,找到從一個頂點 s 到任何其他頂點的最短路徑。對於不含負權的有向圖,Dijkstra演算法是目前已知的最快的單源最短路徑演算法。

演算法步驟:

重復上述步驟2、3,直到S中包含所有頂點,即W=Vi為止

演算法九:動態規劃演算法
動態規劃(Dynamic programming)是一種在數學、計算機科學和經濟學中使用的,通過把原問題分解為相對簡單的子問題的方式求解復雜問題的方法。 動態規劃常常適用於有重疊子問題和最優子結構性質的問題,動態規劃方法所耗時間往往遠少於樸素解法。

動態規劃背後的基本思想非常簡單。大致上,若要解一個給定問題,我們需要解其不同部分(即子問題),再合並子問題的解以得出原問題的解。 通常許多 子問題非常相似,為此動態規劃法試圖僅僅解決每個子問題一次,從而減少計算量: 一旦某個給定子問題的解已經算出,則將其記憶化存儲,以便下次需要同一個 子問題解之時直接查表。 這種做法在重復子問題的數目關於輸入的規模呈指數增長時特別有用。

關於動態規劃最經典的問題當屬背包問題。

演算法步驟:

演算法十:樸素貝葉斯分類演算法
樸素貝葉斯分類演算法是一種基於貝葉斯定理的簡單概率分類演算法。貝葉斯分類的基礎是概率推理,就是在各種條件的存在不確定,僅知其出現概率的情況下, 如何完成推理和決策任務。概率推理是與確定性推理相對應的。而樸素貝葉斯分類器是基於獨立假設的,即假設樣本每個特徵與其他特徵都不相關。

樸素貝葉斯分類器依靠精確的自然概率模型,在有監督學習的樣本集中能獲取得非常好的分類效果。在許多實際應用中,樸素貝葉斯模型參數估計使用最大似然估計方法,換言之樸素貝葉斯模型能工作並沒有用到貝葉斯概率或者任何貝葉斯模型。

盡管是帶著這些樸素思想和過於簡單化的假設,但樸素貝葉斯分類器在很多復雜的現實情形中仍能夠取得相當好的效果。

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