数据结构与算法(Python) Why?
我们举⼀个可能不太恰当的例⼦:
如果将开发程序的过程⽐喻为作战,我们码农便是指挥作战的将军,⽽我们 所写的代码便是⼠兵和武器。
那么数据结构和算法是什么?答⽈:兵法!
我们可以不看兵法在战场上⾁搏,如此,可能会胜利,可能会失败。即使胜 利,可能也会付出巨⼤的代价。我们写程序亦然:没有看过数据结构和算 法,有时⾯对问题可能会没有任何思路,不知如何下⼿去解决;⼤部分时间 可能解决了问题,可是对程序运⾏的效率和开销没有意识,性能低下;有时 会借助别⼈开发的利器暂时解决了问题,可是遇到性能瓶颈的时候,⼜不知 该如何进⾏针对性的优化。
如果我们常看兵法,便可做到胸有成⽵,有时会事半功倍!同样,如果我们 常看数据结构与算法,我们写程序时也能游刃有余、明察秋毫,遇到问题时 亦能⼊⽊三分、迎刃⽽解。
故,数据结构和算法是⼀名程序开发⼈员的必备基本功,不是⼀朝⼀夕就能 练成绝世⾼⼿的。冰冻三尺⾮⼀⽇之寒,需要我们平时不断的主动去学习积 累。
引⼊
先来看⼀道题:
如果 a+b+c=1000,且 a^2+b^2=c^2(a,b,c 为⾃然数),如何求出所有 a、b、c可能的组合?
第⼀次尝试
[AppleScript] 纯文本查看 复制代码 import time
start_time = time.time()
# 注意是三重循环 for a in range(0, 1001): for b in range(0, 1001): for c in range(0, 1001): if a**2 + b**2 == c**2 and a+b+c == 1000: print("a, b, c: %d, %d, %d" % (a, b, c))
end_time = time.time() print("elapsed: %f" % (end_time - start_time)) print("complete!")
运⾏结果:
[AppleScript] 纯文本查看 复制代码 a, b, c: 0, 500, 500 a, b, c: 200, 375, 425 a, b, c: 375, 200, 425 a, b, c: 500, 0, 500 elapsed: 214.583347 complete!
注意运⾏的时间:214.583347秒
算法的提出
算法的概念
算法是计算机处理信息的本质,因为计算机程序本质上是⼀个算法来告诉计 算机确切的步骤来执⾏⼀个指定的任务。⼀般地,当算法在处理信息时,会 从输⼊设备或数据的存储地址读取数据,把结果写⼊输出设备或某个存储地 址供以后再调⽤。
算法是独⽴存在的⼀种解决问题的⽅法和思想。
对于算法⽽⾔,实现的语⾔并不重要,重要的是思想。
算法可以有不同的语⾔描述实现版本(如C描述、C++描述、Python描述 等),我们现在是在⽤Python语⾔进⾏描述实现。
算法的五⼤特性
1. 输⼊: 算法具有0个或多个输⼊ 2. 输出: 算法⾄少有1个或多个输出 3. 有穷性: 算法在有限的步骤之后会⾃动结束⽽不会⽆限循环,并且每⼀个 步骤可以在可接受的时间内完成 4. 确定性:算法中的每⼀步都有确定的含义,不会出现⼆义性 5. 可⾏性:算法的每⼀步都是可⾏的,也就是说每⼀步都能够执⾏有限的 次数完成
第⼆次尝试
[AppleScript] 纯文本查看 复制代码 import time
start_time = time.time()
# 注意是两重循环 for a in range(0, 1001): for b in range(0, 1001-a): c = 1000 - a - b if a**2 + b**2 == c**2: print("a, b, c: %d, %d, %d" % (a, b, c))[/size][/font]
[font=微软雅黑][size=3]end_time = time.time() print("elapsed: %f" % (end_time - start_time)) print("complete!")
运⾏结果:
[AppleScript] 纯文本查看 复制代码 a, b, c: 0, 500, 500 a, b, c: 200, 375, 425 a, b, c: 375, 200, 425 a, b, c: 500, 0, 500 elapsed: 0.182897 complete!
注意运⾏的时间:0.182897秒
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