计算机软件基础数据结构之算法

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摘 要：计算机软件的基础数据结构,主要负责讲解计算机内信息的寄存方式、集合和整理,通常是与算法密不可分的.算法是能够被计算机分辨和识别的指令,指令的内容就是通过计算机软件基础数据结构来进行寄存的信息.数据结构的算法分析,可以使计算机处理比较复杂的难题,提高了效率,本文对计算机基础数据结构的算法进行了分析.

关 键 词：计算机软件；基础数据结构；算法分析；复杂度

1算法的概述

1.1算法两要素

算法主要包括两部分：信息的处理操作和信息处理方式的操作结构,对信息的处理操作一般包括逻辑符号、数学计算、信息传递和信息对比,操作结构可以指引指令有序进行,通常用流程图来描述.

1.2算法的主要特征

有限指令的主要部分就是算法,有限指令能够明确处理问题的步骤.面对问题,算法能够对各种定值指令进行预算处理,通过运算传达最后的计算结果.算法的特点主要为：指令的数量必须有限；指令不能超出计算机的能力范围；被处理的对象不受指令影响,对象数量不影响指令,必须要有至少一个传递末端.

1.3算法表示方法

目前编译算法一般都用符号和文字来进行,主要包括程序图、C语言、PAD图,一般性文字等.C语言和一般性文字能够具体详细的描述算法,其他方法描述算法是大致内容并进行作图,更加直观的表达,便于学习理解.

1.4常用的算法

常用的算法主要包括枚举法、迭代法、递推和递归法.枚举法内容是指通过信息特点对运行结果的可能区域进行估计,然后利用一些方法手段检查各个结果,直到所有结果都符合.在验证过程中,验证对象如果满足算法要求,这个验证对象就是最终计算机传递的结果,如果没有达到要求的对象,那么算法就无解.迭代法是一种较为粗略的方法,可以把麻烦复杂的问题转化为较为简单的迭代式子,通过循环这个步骤,达到由繁化简并最终得出答案的目的,该法适合非数值类问题的计算.递推法和递归法是主要的算法制定编写法,都通过运用特殊公式逐项推导而来的.

2算法设计要求

算法像语言一样,是计算机和人类沟通时的语言,通过算法,人们不仅可以跟计算机进行交流,还可以按照指令执行任务.因此所有的指令必须要符合一定的行为准则,算法的设计要求主要包括以下几点：

2.1具有正确性

设计者编译指令时必须要按照算法的规则来进行,从而保证人和计算机正确的交流,保证计算机执行好任务.正确性中最重要的就是避免语法错误的出现,从而能够为正确答案的得出做好准备.

2.2具有可读性

算法具有可持续性,是指算法总体思路容易让人理解,是想一下,一个非常混乱的算法,即使再聪明的人也很难明白算法原理的,更不用说得出计算机答案.

2.3具有稳定性

就像机械设备似的,如果工作状态不稳定,那么就会很容易出现难懂奇怪的问题,算法如果不够稳定,计算机在正常运行的时候,也会很容易出现错误.经常出现的错误就是乱码,就会让人感觉像是算法存在严重问题.

2.4具有高效低耗的性能

计算机性能的好坏取决于内部的器件好坏,算法也是这样的.好算法可以用最低能耗最短时间来得出答案,计算机内部的工作原理可以决定这些因素,其中最主要的就是存储大小和运算速度的联系.

3算法复杂度的分析

算法复杂度决定了一个算法执行并得出结果需要的总时间,设计者通常是根据算法复杂度来判断对算法的总效率来进行判断的,这是因为时间的消耗和算法需要的内存情况是直接联系挂钩的.评判者主要是依据运行的时长以及内存的消耗来进行判断的.下面就简要介绍一下运行时长以及内存消耗：

3.1运行的时长

通常来讲设计者不是依据算法的总运行时间来衡量时间长短的,这是因为计算机仍然是算法正常运行的载体,计算机的运行速度跟许多因素有关,例如计算机的运行环境、计算机内部使用损耗等.因此,同一种算法在不同的计算机运行载体上运行的效果也是有很大差别的.一般来说,计算机运行时长的大小不是衡量算法效率的一种标准,而是判断算法运行时间损耗的一项指标,能够在一定程度上评判算法运行的好坏.

3.2内存的消耗

计算机运行算法,会暂时占用相关的空间,被占用的空间大小尺度就是常说的内存消耗,内存消耗与相关的函数紧密联系.内存消耗主要内容是传入和传出信息占用的内存、算法在运行过程中暂时占用的内存等.传入和传出信息占用的内存跟需要解决处理的问题是相关的,不会因算法变化而变化；算法运行中暂时占用的内存大小是由算法来决定的,不同的算法需要不同的内存,因此,比较好的算法需要的内存也比较少,这也是内存消耗成为评判算法好坏的又一个非常重要的标准.

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