當今世界最受人們重視的十大經典算法
當今世界,已經被發現或創造的經典算法數不勝數。如果,一定要投票選出你最看重的十大算法,你會作何選擇列?
最近,有人在StackExchange上發起了提問,向網友們征集當今世界最為經典的十大算法。眾人在一大堆入圍算法中進行投票,最終得出了呼聲***的以下十個算法。
來自圣經的十大算法:
發起人的描述:《來自圣經的證明》收集了數十個簡潔而優雅的數學證明,迅速贏得了大批數學愛好者的追捧。如果還有一本《來自圣經的算法》,哪些算法會列入其中呢?現在,朋友們,以下是數十種候選算法,如果你覺得它是當今世界最經典的算法,就請您為它投一票.....
最終產生了下面得票數***的十大經典算法:
第十名:Huffman coding(霍夫曼編碼)
霍夫曼編碼(Huffman Coding)是一種編碼方式,是一種用于無損數據壓縮的熵編碼(權編碼)算法。1952年,David A. Huffman在麻省理工攻讀博士時所發明的,并發表于《一種構建極小多余編碼的方法》(A Method for the Construction of Minimum-Redundancy Codes)一文。
第九名:Binary Search (二分查找)
在一個有序的集合中查找元素,可以使用二分查找算法,也叫二分搜索。二分查找算法先比較位于集合中間位置的元素與鍵的大小,有三種情況(假設集合是從小到大排列的):
1.鍵小于中間位置的元素,則匹配元素必在左邊(如果有的話),于是對左邊的區域應用二分搜索。
2.鍵等于中間位置的元素,所以元素找到。
3.鍵大于中間位置的元素,則匹配元素必在右邊(如果有的話),于是對右邊的區域應用二分搜索。
另外,當集合為空,則代表找不到。
第八名:Miller-Rabin作的類似的試驗測試
這個想法是利用素數的性質(如使用費馬大定理)的小概率尋找見證不數素數。如果沒有證據是足夠的隨機檢驗后發現,這一數字為素數。
第七名:Depth First Search、Breadth First Search(深度、廣度優先搜索)
它們是許多其他算法的基礎。關于深度、廣度優先搜索算法的具體介紹,請參考此文:教你通透徹底理解:BFS和DFS優先搜索算法。
第六名:Gentry's Fully Homomorphic Encryption Scheme(紳士完全同態加密機制)算法。
此算法很漂亮,它允許第三方執行任意加密數據運算得不到私鑰(不是很了解)。
第五名:Floyd-Warshall all-pairs最短路徑算法
關于此算法的介紹,可參考我寫的此文:幾個最短路徑算法比較
d[]: 二維數組. d[i,j]最小花費、或最短路徑的鄰邊。
- for k from 1 to n:
- for i from 1 to n:
- for j from 1 to n:
- d[i,j] = min(d[i,j], d[i,k] + d[k,j])
第四名:Quicksort(快速排序)
快速排序算法幾乎涵蓋了所有經典算法的所有榜單。它曾獲選二十世紀最偉大的十大算法(參考這:細數二十世紀最偉大的10大算法)。關于快速排序算法的具體介紹,請參考我寫的這篇文章:一之續、快速排序算法的深入分析。
第三名:BFPRT 算法
1973 年,Blum、Floyd、Pratt、Rivest、Tarjan集體出動,合寫了一篇題為 “Time bounds for selection” 的論文,給出了一種在數組中選出第 k 大元素的算法,俗稱"中位數之中位數算法"。依靠一種精心設計的 pivot 選取方法,該算法從理論上保證了最壞情形下的線性時間復雜度,打敗了平均線性、最壞 O(n^2) 復雜度的傳統算法。一群大牛把遞歸算法的復雜度分析玩弄于骨掌股掌之間,構造出了一個當之無愧的來自圣經的算法。
我在這里簡單介紹下在數組中選出第k大元素的時間復雜度為O(N)的算法:
類似快排中的分割算法:
每次分割后都能返回樞紐點在數組中的位置s,然后比較s與k的大小
若大的話,則再次遞歸劃分array[s..n],
小的話,就遞歸array[left...s-1] //s為中間樞紐點元素。
否則返回array[s],就是partition中返回的值。 //就是要找到這個s。
找到符合要求的s值后,再遍歷輸出比s小的那一邊的元素。
各位可參考在:算法導論上,第九章中,以期望線性時間做選擇,一節中,
我找到了這個 尋找數組中第k小的元素的,平均時間復雜度為O(N)的證明:上述程序的期望運行時間,***證明可得O(n),且假定元素是不同的。
第二名:Knuth-Morris-Pratt字符串匹配算法
關于此算法的介紹,請參考此文:六、教你從頭到尾徹底理解KMP算法。KMP算法曾經落選于二十世紀最偉大的十大算法,但人們顯然不能接受,如此漂亮、高效的KMP算法竟然會落選。所以,此次最終投票產出生,KMP算法排到了第二名。
***名:Union-find
嚴格地說,并查集是一種數據結構,它專門用來處理集合的合并操作和查詢操作。并查集巧妙地借用了樹結構,使得編程復雜度降低到了令人難以置信的地步;用上一些遞歸技巧后,各種操作幾乎都能用兩行代碼搞定。而路徑壓縮的好主意,更是整個數據結構的畫龍點睛之筆。并查集的效率極高,單次操作的時間復雜度幾乎可以看作是常數級別;但由于數據結構的實際行為難以預測,精確的時間復雜度分析需要用到不少高深的技巧。并行查找,最終占據了此份榜單的***名。
補充:前三名的投票數,只相差4票,8票。所以這個排名日后還會不斷有所變化。但不管最終結果怎樣,這前十名的算法已經基本敲定了。
怎么樣,上文那些算法,你是否熟悉?如果,現在,我給你一個投票權,你會把票投給哪一個算法列?ok,咱們也來一次投票吧,請把你的意見,決定權寫在本文下面的評論里。
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