数学和算法

算法是解决某类问题的统一范式,如果你刚接触它,你可以类比成你数学中的各种公式或定理,基于这些公式我们可以解决相关的一类问题,数学中定理和公式大致也是如此。不过我们做数学题时,虽然有公式定理,但是问题都是变形过的,无法直接套用,算法也是一样的道理,所以从数学的角度去看待算法,你会很受启发。

很多人会把算法看成是一个人编程能力的体现,因为逻辑思考能力好的人编程应该也不会差。不过在我看来,不管是计算机算法还是编程,更多的是人对事物抽象能力的体现。

一个人算法好,不一定能写出好的程序,但是一个人如果抽象能力好,肯定更容易写出好程序。

但为什么数学好的人普遍编程都能学得很好,因为TA们比其他人更擅长理解、抽象和转化范式。

我们以一个递归算法举例

在数学和计算机科学中,递归指由一种(或多种)简单的基本情况定义的一类对象或方法,并规定其他所有情况都能被还原为其基本情况。
这是递归的正式定义,是不是觉得很像数学课本里的那些定理。接下来我们就按照以前学数学定理一样来学习递归。

定义已经有了,但是好像看的不是很明白,说的太官方了。所以我们需要用更朴实的语言描述出来:一种通过重复将问题分解为同类的子问题而解决问题的方法。

接下来我们会看看有没有公式,很可惜,递归没有像a^{2} + b^{2}= c^{2}这种公式,但是不要紧,没有公式,有形式,从形式我们可以推导出范式,比较经典就是斐波那契数列算法

function fibonacci(number) {
    if (number <= 2) {
        return 1;
    }
    return fibonacci(number-1) + fibonacci(number - 2)
}

同理,我们还能想到很多的形式,比如阶乘、汉诺塔......

从这些形式中我们好像慢慢找到了感觉,我们发现了递归算法两个要素:
• 调用自身
• 能跳出循环

学到了这些,我们基本可以去用递归解决问题了。想想学数学时你时怎么做的,学完后你通常会做大量与之相关的习题,这些题很多都是公式的变形和巧妙应用,之后你对这类题型便无所畏惧了。如果遵循这种思路学习,算法应该不会很差。

不过受数学的启发,还发想到另外一种方法:你不仅会用这个公式,你还能够反向构造出用到这个公式的问题、场景,这是一种很难,但是也很有效的方法。从解题人到出题人,从简单练习向高级练习的跨越。具备反向思考和构造的能力,才能真正实现融汇贯通。

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