算法开篇——前言


天天看丧气话,搞得整个人都丧了,那个令人丧气的文章就在下面
引文:字节跳动——面试by民工哥技术之路
作为年轻人,不管去哪面软件,总是有公司爱问算法,真是让人脑壳疼。想了想当初大学里自己算法也算是系统学习考试过,该拿出来装装逼了(复习一下)。

算法的基础就不在这里详述了(虽然其实算法很多概念有详细理念),开始!(备注:本系列语言不限,你有可能看到python?c++?c#?java?甚至shell?js?因为算法是基础,语言不应该是限制算法的理由,虽然肯定是用c算法效率最高。。。)

用数学的思想解析算法题

小时候,数学大题正常有三种:证明题、计算题、应用题。当然还有个几何题,不过这个有点高深,不混为一谈了。算法也是这样,连难度都有点类似:应用题>=证明题>计算题。有很多人可能认为,证明题应该比应用题难啊?想想那时候,最后一题都是证明题,难爆了,每次只能做一小问,ε=(´ο`*)))唉。针对这个观点,只能说,小伙子(美女!),现实永远比想象复杂多了。从开始从事算法有关开始,就是一个对现实生活建模的开始(有些牛逼的公司已经开始用模型来自动建模了!),成功的建模在常见的两样现代技术中十分常见:第一,大数据的筛选、分析、推举;第二,机器学习的监督式学习、非监督式学习、增强学习。之所以所机器比人更可靠,正是因为如今的机器仍然逃不开模型输入和输出的概念,也正是如此先把自己的机器人恐慌症放到一边吧!O(∩_∩)O哈哈~

第一题:递归OR循环?

说到算法,最可怕的一题就是斐波那契数列了(不是新手噩梦动态规划!!!),说这个之前,我们先看个简单的:

阶乘

什么你说太简单了,给把这个人拖出去打死
递归和循环满足的条件数学意义上一定满足类似如下这种形式,数学上一般叫做数学归纳法。

递归关系

即后一项n一定程度上与前一项n-1或者前几项n-1,n-2......有一定逻辑上的递归关系,所以斐波那契数列我们也可以归纳如下的递归关系:

image.png

求问用递归写斐波那契数列的难度降低了多少?不说难度零星继续拖出!递归的难点完全集中在规律的归纳上面,以后有可能看些难的。

#/usr/bin/python
def count_sd(ass):
    if ass > 2:
        return count_sd(ass-1) + count_sd(ass-2)
    else:
        return 1

number = 10
print(count_sd(number))
#55
#[Finished in 0.1s]
#1,1,2,3,5,8,13,21,34,55

说!大胆的说出来,真的!真的好简单!
好!对不起,用递归写斐波那契数列先扣五分。此处备注一条极难考试题,作者也不知道答案:用递归写斐波那契数列算法的空间复杂度(2^n)和时间复杂度(n)。

递归的时间复杂度/空间复杂度

如上图所示,假设我们要算第五个斐波那契数列,我们莫名其妙的算过两次第三个斐波那契数列的值,不得不说这是一种对效能的极大浪费(同时也会去炸运存,因为递归的特殊性。递归的上一层f(n)是被压栈了,要等f(n-1)和f(n-2)运算出来,才会把f(n)占用的内存空间释放出来,如果层数过多,可能会,啧啧啧。打住,顶多报错吗),这两种问题直接给递归打上了劲看不禁用的标签,但是递归的简单还是在只涉及f(n)与f(n-1)关系有着很大的应用。

补充:其实是有优化空间的,而重点就是把原来递归的一化二,改为一化一,并且借助编译器自身的优化能力(教训:python编译器默认没有此类优化),弥补此上的两种缺陷,那就是尾递归:

#/usr/bin/c#
#c++还没装好。。。连用两个c#
using System;

namespace ConsoleApp1
{
    /*逻辑是啥?第三个数字等于第二个数字加上第一个数字
     *用n来记录循环的次数
     *用另外两个参数记录f(n)和f(n-1)的值
     *此时其实可以发现,计算过程正过来了,不像原来的递归从f(n)开始计算了,而是先retrun Fib(1,2,5),再return Fib(2,3,4),一直递归下去。大多数语言对尾递归的优化也是基于这一点:上一层递归return的值是已知状态,就不需要保存上一层的状态了,释放了堆栈的压力(其实就是变成循环了。。。)。
     *尾递归可以参照如下的优化方式:比如递归sum(n) = f(n) = f(n-1) + value(n) ;而使用尾递归f(n, sum) = f(n-1, sum+value(n));
     */

    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            int n = 6;
            long ret = Fib(1, 1, n);
            Console.WriteLine("Hello World!"+ ret);
            Console.ReadKey();
        }
        static long Fib(long first, long second, long n)
        {
            if (n < 3)
                return second;
            return Fib(second, second+first,n-1);
        }
    }
}

尾递归函数是指函数的最后一个动作是调用函数本身的递归函数(习题:阶乘转化为尾递归)

可以,既然递归阵亡了,让循环上场吧

#/usr/bin/c#
using System;

namespace ConsoleApp1
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            int n = 6;
            long ret = Fib(1, 1, n);
            Console.WriteLine("Hello World!"+ ret);
            Console.ReadKey();
        }
        static long Fib(long first, long second, long n)
        {
            long third = 0;
#不解释
            if (n < 3)
                return 1;
    /*逻辑是啥?第三个数字等于第二个数字加上第一个数字
     *所以要算出第三个数字,并把现在的第三个数字存为第二个数字,原第二个数字存为第一个数字
     *这样下一个循环就可以遍历前一句话了
     */
            while (n > 3)
            {
                long temp = second;
                second = first + second;
                first = temp;
                n--;
            }
            third = first + second;
            return third;
        }
    }
}

可怕,只是简单的换为循环就不止要我们去理解原先的公式了,还要去想逻辑,从而保证逻辑链不会断掉。这里我们保证逻辑链不断的方法是将f(n-1)和f(n-2)的状态赋值给f(n)和f(n-1)以维继循环。

第一章就此结束

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