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在正式探讨算法之前,有一个有趣的事实值得分享:**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**。下面,我将举几个具体例子来证实这一点。
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**例一:查阅字典**。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 $r$ 的字,通常会这样操作:
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**例一:查阅字典**。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 $r$ 的字,通常会按照下图所示的方式实现。
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1. 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 $m$ 。
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2. 由于在英文字母表中 $r$ 位于 $m$ 之后,所以排除字典前半部分,查找范围缩小到后半部分。
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3. 不断重复步骤 1-2 ,直至找到拼音首字母为 $r$ 的页码为止。
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1. 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 $m$ 。
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2. 由于在拼音字母表中 $r$ 位于 $m$ 之后,所以排除字典前半部分,查找范围缩小到后半部分。
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3. 不断重复步骤 `1.` 和 步骤 `2.` ,直至找到拼音首字母为 $r$ 的页码为止。
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=== "<1>"
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<p align="center"> 图:查字典步骤 </p>
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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。
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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」。
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**例二:整理扑克**。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:
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**例二:整理扑克**。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。
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1. 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。
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2. 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。
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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。
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**例三:货币找零**。假设我们在超市购买了 $69$ 元的商品,给收银员付了 $100$ 元,则收银员需要给我们找 $31$ 元。他会很自然地完成以下思考:
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**例三:货币找零**。假设我们在超市购买了 $69$ 元的商品,给收银员付了 $100$ 元,则收银员需要找我们 $31$ 元。他会很自然地完成如下图所示的思考。
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1. 可选项是比 $31$ 元面值更小的货币,包括 $1$ , $5$ , $10$ , $20$ 元。
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1. 可选项是比 $31$ 元面值更小的货币,包括 $1$ 元、$5$ 元、$10$ 元、$20$ 元。
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2. 从可选项中拿出最大的 $20$ 元,剩余 $31 - 20 = 11$ 元。
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3. 从剩余可选项中拿出最大的 $10$ 元,剩余 $11 - 10 = 1$ 元。
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4. 从剩余可选项中拿出最大的 $1$ 元,剩余 $1 - 1 = 0$ 元。
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!!! tip
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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。
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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。
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