数据结构与算法-为什么要使用算法

Posted 2020-07-02 phlsheji

今天来说说为什么须要使用算法？

算法是什么？算法是：指解题方案的准确而完整的描写叙述。是一系列解决这个问题的清晰指令，算法代表着用系统的方法描写叙述解决这个问题的策略机制。也就是说，可以对一定规范的输入，在有限时间内获得所要求的输出。假设一个算法有缺陷，或不适合于某个问题，运行这个算法将不会解决这个问题。

不同的算法可能用不同的时间、空间或效率来完毕相同的任务。一个算法的优劣可以用空间复杂度与时间复杂度来衡量。（百度百科版）

说完了算法的概念，我们举个样例说一下为什么须要算法？

public class Test {

	/**
	 * 使用原始的循环计算等差数列
	 */
	private void originalMethod(long n) {
		System.out.println("**使用原始循环算法**");
		long startTime = System.currentTimeMillis();
		long sum = 0;
		for (long i = 0; i <= n; i++) {
			sum += i;
		}
		long endTime = System.currentTimeMillis();
		System.out.println("结果：" + sum);
		System.out.println("用时：" + (endTime - startTime));
	}

	/**
	 * 使用等差数列算法计算
	 * 
	 * @param n
	 */
	private void advanceMethod(long n) {
		System.out.println("**使用等差数列算法**");
		long startTime = System.currentTimeMillis();
		long sum = 0;
		long a1 = 1;
		long an = n;
		sum = (a1 + an) * n / 2;
		long endTime = System.currentTimeMillis();
		System.out.println("结果：" + sum);
		System.out.println("用时：" + (endTime - startTime));
	}

	public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
		Test test = new Test();
		long n = 1000;
		System.out.println("-------当n=" + n + "的时候------");
		test.originalMethod(n);
		test.advanceMethod(n);
		
		n = 1000000;
		System.out.println("-------当n=" + n + "的时候------");
		test.originalMethod(n);
		test.advanceMethod(n);

		n = 1000000000L;
		System.out.println("-------当n=" + n + "的时候------");
		test.originalMethod(n);
		test.advanceMethod(n);
	}
}

输出结果：

-------当n=1000的时候------
**使用原始循环算法**
结果：500500
用时：0
**使用等差数列算法**
结果：500500
用时：0
-------当n=1000000的时候------
**使用原始循环算法**
结果：500000500000
用时：3
**使用等差数列算法**
结果：500000500000
用时：0
-------当n=1000000000的时候------
**使用原始循环算法**
结果：500000000500000000
用时：2070
**使用等差数列算法**
结果：500000000500000000
用时：0

从上面的结果能够看见，使用循环算法的所用时间不断的添加，并且达到某个数量级之后（比如10的20次方）。预计我们等死也等不到结果出来，而反观使用等差数列算法。使用的实际都是0，当然，事实上不是0，仅仅只是太快了，没有显示出来而已。两个计算方式相互比較一下，算法的性能一下子就看出来了。

并且对于现今大数据来说，动不动就是几亿几十亿的数据，计算的过程比我们上面的更加复杂，所须要的时间就很多其它。这时候假设不使用对应的算法，解决一个问题的时间基本是不可预计的。因此，我们须要算法