第1章 算法设计基础

内容导读

“算法是计算机科学的核心”“没有算法，就没有计算机程序”，很多计算机及相关学科的专家都赋予了算法很高的地位，可见其在整个计算机科学中的重要性。无论是否为计算机相关专业的学生，学习算法都可以培养我们分析问题和解决问题的能力。毕竟，算法可以被看作解决问题的方法，尽管它不是问题的答案，但它是经过准确定义以获得答案的过程。因此，不管是否涉及计算机，特定的算法设计技术都能看作问题求解的有效策略。

实际上，由于算法本身就是源于对现实问题的抽象，因此算法设计技术的应用范围非常广泛，而不仅仅被应用于计算机学科中。例如，“分治算法”不但是计算中常用的算法策略，还是一种兵法策略。在朝鲜战争中，以美军为代表的“联合国军”采用“跳蚤战术”，将志愿军队伍截成一段一段的，首尾不能相顾，试图各个击破，这正是分治策略中的子集划分与求解。然而，擅长“游击战术”的志愿军采用同样的策略，各自为战，积极反击敌人，取得了从局部到全局的胜利，这正好符合分治策略中的求解子集、回溯结果、优化结果集。再如，图论中的关节点问题在军事上也有相关应用实例。三国时期，诸葛亮出祁山攻打魏国时让马谡镇守的街亭，就是军事战略地图中的关节点，它的失守直接导致了蜀军的溃败。此外，关节点问题在电路设计中也有着重要的应用，如动态规划中的电路布线等。算法在很多商业领域同样有着大型的综合应用，如应用于大型网购平台（如Amazon、淘宝等）的分布式算法。在人工智能方面，算法已经取得了很多成果，如IBM公司的“深蓝”、Google公司的AlphaGo和Apple公司的Siri。由此可见，算法影响着我们工作、学习及生活的方方面面，正逐步改变着我们的思维与生活方式。