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算法无处不在

当我们听到“算法”这个词时,很自然地会想到数学。然而实际上,许多算法并不涉及复杂数学,而是更多地依赖于基本逻辑,这些逻辑在我们的日常生活中处处可见。

在正式探讨算法之前,有一个有趣的事实值得分享:实际上,你已经学会了许多算法,并习惯将他们应用到日常生活中了。下面,我将举两个具体例子来证实这一点。

例一:组装积木。一套积木,除了包含许多零件之外,还附有详细的组装说明书。我们按照说明书一步步操作,就能组装出精美的积木模型。

从数据结构与算法的角度来看,积木的各种形状和连接方式代表数据结构,而组装说明书上的一系列步骤则是算法。

例二:查阅字典。在字典里,每个汉字都对应一个拼音,而字典是按照拼音的英文字母顺序排列的。假设我们需要查找一个拼音首字母为 r 的字,通常会这样操作:

  1. 翻开字典约一半的页数,查看该页首字母是什么(假设为 m
  2. 由于在英文字母表中 r 位于 m 之后,所以排除字典前半部分,查找范围缩小到后半部分;
  3. 不断重复步骤 1-2 ,直至找到拼音首字母为 r 的页码为止。

=== "<1>" 查字典步骤

=== "<2>" look_up_dictionary_step_2

=== "<3>" look_up_dictionary_step_3

=== "<4>" look_up_dictionary_step_4

=== "<5>" look_up_dictionary_step_5

查阅字典这个小学生必备技能,实际上就是著名的「二分查找」。从数据结构的角度,我们可以把字典视为一个已排序的「数组」;从算法的角度,我们可以将上述查字典的一系列操作看作是「二分查找」算法。

小到烹饪一道菜,大到星际航行,几乎所有问题的解决都离不开算法。计算机的出现使我们能够通过编程将数据结构存储在内存中,同时编写代码调用 CPU 和 GPU 执行算法。这样一来,我们就能把生活中的问题转移到计算机上,以更高效的方式解决各种复杂问题。

!!! tip

阅读至此,如果你对数据结构、算法、数组和二分查找等概念仍感到一知半解,那么太好了!因为这正是本书存在的意义。接下来,这本书将一步步引导你深入数据结构与算法的知识殿堂。