1.3 Резюме¶
1. Ключевые выводы¶
- Алгоритмы повсюду встречаются в повседневной жизни и вовсе не являются чем-то далеким и эзотерическим. На деле мы уже давно незаметно для себя освоили множество алгоритмов и используем их для решения самых разных жизненных задач.
- Принцип поиска в словаре соответствует алгоритму двоичного поиска. Двоичный поиск воплощает важную алгоритмическую идею "разделяй и властвуй".
- Процесс раскладывания карт очень похож на алгоритм сортировки вставками. Сортировка вставками подходит для упорядочивания небольших наборов данных.
- Выдача сдачи по шагам по своей сути является жадным алгоритмом, в котором на каждом этапе выбирается лучшее решение в текущей ситуации.
- Алгоритм - это набор инструкций или шагов, который решает конкретную задачу за конечное время, а структура данных - это способ, которым компьютер организует и хранит данные.
- Структуры данных и алгоритмы тесно связаны. Структуры данных являются основой алгоритмов, а алгоритмы оживляют структуры данных.
- Структуры данных и алгоритмы можно сравнить со сборкой конструктора: детали представляют данные, форма деталей и способ их соединения представляют структуру данных, а шаги сборки соответствуют алгоритму.
2. Q & A¶
Q: Я программист и в повседневной работе никогда не решал задачи "алгоритмами": распространенные алгоритмы уже инкапсулированы в языках программирования, и ими можно пользоваться напрямую. Значит ли это, что рабочие задачи еще не дошли до уровня, где действительно нужны алгоритмы?
Если сравнить конкретные рабочие навыки с "приемами" в боевых искусствах, то фундаментальные дисциплины скорее напоминают "внутреннюю силу".
Я считаю, что смысл изучения алгоритмов (и других фундаментальных дисциплин) не в том, чтобы каждый раз реализовывать их с нуля в работе, а в том, чтобы, опираясь на полученные знания, уметь профессионально реагировать и принимать решения при решении задач, тем самым повышая общее качество работы. Вот простой пример: в каждом языке программирования есть встроенная функция сортировки.
- Если мы не изучали структуры данных и алгоритмы, то для любых данных, скорее всего, просто отдали бы их этой функции сортировки. Все работает гладко, производительность хорошая, и на первый взгляд никаких проблем нет.
- Но если мы изучали алгоритмы, то знаем, что временная сложность встроенной сортировки равна \(O(n \log n)\) ; однако если данные состоят из целых чисел фиксированной разрядности (например, номеров студентов), можно воспользоваться более эффективной "поразрядной сортировкой", снизив сложность до \(O(nk)\) , где \(k\) - число разрядов. Когда объем данных очень велик, сэкономленное время выполнения может принести заметную пользу, например снизить издержки и улучшить пользовательский опыт.
В инженерной практике огромное количество задач трудно довести до оптимального решения, и многие из них решаются лишь "примерно". Сложность задачи зависит, с одной стороны, от ее собственной природы, а с другой - от запаса знаний человека, который на нее смотрит. Чем полнее знания и чем больше опыт, тем глубже получается анализ задачи и тем изящнее ее можно решить.