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synced 2026-08-13 20:20:58 +00:00
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@@ -3348,11 +3348,11 @@
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<h1 id="11">1.1 算法无处不在<a class="headerlink" href="#11" title="Permanent link">¶</a></h1>
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<p>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。</p>
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<p>在正式探讨算法之前,有一个有趣的事实值得分享:<strong>你已经在不知不觉中学会了许多算法,并习惯将它们应用到日常生活中了</strong>。下面,我将举几个具体例子来证实这一点。</p>
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<p><strong>例一:查阅字典</strong>。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 <span class="arithmatex">\(r\)</span> 的字,通常会这样操作:</p>
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<p><strong>例一:查阅字典</strong>。在字典里,每个汉字都对应一个拼音,而字典是按照拼音字母顺序排列的。假设我们需要查找一个拼音首字母为 <span class="arithmatex">\(r\)</span> 的字,通常会按照下图所示的方式实现。</p>
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<ol>
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<li>翻开字典约一半的页数,查看该页首字母是什么,假设首字母为 <span class="arithmatex">\(m\)</span> 。</li>
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<li>由于在英文字母表中 <span class="arithmatex">\(r\)</span> 位于 <span class="arithmatex">\(m\)</span> 之后,所以排除字典前半部分,查找范围缩小到后半部分。</li>
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<li>不断重复步骤 1-2 ,直至找到拼音首字母为 <span class="arithmatex">\(r\)</span> 的页码为止。</li>
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<li>翻开字典约一半的页数,查看该页的首字母是什么,假设首字母为 <span class="arithmatex">\(m\)</span> 。</li>
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<li>由于在拼音字母表中 <span class="arithmatex">\(r\)</span> 位于 <span class="arithmatex">\(m\)</span> 之后,所以排除字典前半部分,查找范围缩小到后半部分。</li>
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<li>不断重复步骤 <code>1.</code> 和 步骤 <code>2.</code> ,直至找到拼音首字母为 <span class="arithmatex">\(r\)</span> 的页码为止。</li>
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</ol>
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<div class="tabbed-set tabbed-alternate" data-tabs="1:5"><input checked="checked" id="__tabbed_1_1" name="__tabbed_1" type="radio" /><input id="__tabbed_1_2" name="__tabbed_1" type="radio" /><input id="__tabbed_1_3" name="__tabbed_1" type="radio" /><input id="__tabbed_1_4" name="__tabbed_1" type="radio" /><input id="__tabbed_1_5" name="__tabbed_1" type="radio" /><div class="tabbed-labels"><label for="__tabbed_1_1"><1></label><label for="__tabbed_1_2"><2></label><label for="__tabbed_1_3"><3></label><label for="__tabbed_1_4"><4></label><label for="__tabbed_1_5"><5></label></div>
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<div class="tabbed-content">
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<p align="center"> 图:查字典步骤 </p>
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<p>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。</p>
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<p><strong>例二:整理扑克</strong>。我们在打牌时,每局都需要整理扑克牌,使其从小到大排列,实现流程如下:</p>
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<p>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算法。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」。</p>
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<p><strong>例二:整理扑克</strong>。我们在打牌时,每局都需要整理扑克牌,使其从小到大排列,实现流程如下图所示。</p>
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<li>将扑克牌划分为“有序”和“无序”两部分,并假设初始状态下最左 1 张扑克牌已经有序。</li>
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<li>在无序部分抽出一张扑克牌,插入至有序部分的正确位置;完成后最左 2 张扑克已经有序。</li>
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<p align="center"> 图:扑克排序步骤 </p>
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<p>上述整理扑克牌的方法本质上是「插入排序」算法,它在处理小型数据集时非常高效。许多编程语言的排序库函数中都存在插入排序的身影。</p>
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<p><strong>例三:货币找零</strong>。假设我们在超市购买了 <span class="arithmatex">\(69\)</span> 元的商品,给收银员付了 <span class="arithmatex">\(100\)</span> 元,则收银员需要给我们找 <span class="arithmatex">\(31\)</span> 元。他会很自然地完成以下思考:</p>
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<p><strong>例三:货币找零</strong>。假设我们在超市购买了 <span class="arithmatex">\(69\)</span> 元的商品,给收银员付了 <span class="arithmatex">\(100\)</span> 元,则收银员需要找我们 <span class="arithmatex">\(31\)</span> 元。他会很自然地完成如下图所示的思考。</p>
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<li>可选项是比 <span class="arithmatex">\(31\)</span> 元面值更小的货币,包括 <span class="arithmatex">\(1\)</span> , <span class="arithmatex">\(5\)</span> , <span class="arithmatex">\(10\)</span> , <span class="arithmatex">\(20\)</span> 元。</li>
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<li>可选项是比 <span class="arithmatex">\(31\)</span> 元面值更小的货币,包括 <span class="arithmatex">\(1\)</span> 元、<span class="arithmatex">\(5\)</span> 元、<span class="arithmatex">\(10\)</span> 元、<span class="arithmatex">\(20\)</span> 元。</li>
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<li>从可选项中拿出最大的 <span class="arithmatex">\(20\)</span> 元,剩余 <span class="arithmatex">\(31 - 20 = 11\)</span> 元。</li>
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<li>从剩余可选项中拿出最大的 <span class="arithmatex">\(10\)</span> 元,剩余 <span class="arithmatex">\(11 - 10 = 1\)</span> 元。</li>
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<li>从剩余可选项中拿出最大的 <span class="arithmatex">\(1\)</span> 元,剩余 <span class="arithmatex">\(1 - 1 = 0\)</span> 元。</li>
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@@ -3401,7 +3401,7 @@
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<p>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。</p>
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<div class="admonition tip">
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<p class="admonition-title">Tip</p>
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<p>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,这本书将引导你一步步深入数据结构与算法的知识殿堂。</p>
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<p>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,请继续往下阅读,因为这正是本书存在的意义。接下来,这本书将引导你一步步深入数据结构与算法的知识殿堂。</p>
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