第七课：认识算法 - 学·教在线

菜谱比喻算法的插画

“程序 = 算法 + 数据结构”，算法是程序的“灵魂”。可算法到底是什么？想象一份菜谱：准备食材、切菜、下锅、调味，一步步做下来就是一道菜——算法就是解决问题的“菜谱”。

算法是一系列明确、有限的步骤，用于解决特定问题或完成特定任务。在计算机科学中，算法告诉计算机“如何一步步解决问题”。

举个例子——让计算机“在一组数字中找到最大值”：

特征	含义	例子
有穷性	必须在有限步骤后结束，不会无限循环	计算 1 到 100 的和，步骤是有限的
确定性	每个步骤清晰明确，没有歧义	“如果 a 大于 b 则输出 a”明确；“如果 a 比较大”就不明确
可行性	每个步骤能通过计算机基本操作实现	可以是“比较两个数”，不能是“预测明天天气”（除非有数据和方法）
输入	可以有零个或多个输入（要处理的数据）	排序算法需要输入一组数据；算圆周率的算法可能不需要输入
输出	至少有一个输出（问题的结果）	排序输出有序列表；搜索输出目标位置或“未找到”

💡 为什么算法重要？效率关键（快速排序比冒泡排序快得多）、计算机的核心（程序的灵魂）、现实应用（搜索排序、导航路径规划、AI 决策都依赖高效算法）。

常用三种方法：自然语言、流程图、伪代码。

1. 自然语言描述：用日常语言描述步骤。优点是容易理解；缺点是易产生歧义、冗长，不利于直接转成代码。
例（求两数中的较大值）：步骤1：输入 a、b；步骤2：比较大小；步骤3：若 a>b 则输出 a，否则输出 b。

2. 流程图描述：用标准化图形符号和流程线表示执行过程。

流程图基本符号插画

优点：直观、结构化，清晰展示顺序、分支、循环；缺点：画起来费时，复杂算法会显得杂乱。

3. 伪代码描述：介于自然语言和编程语言之间，用类似编程的结构（if、for、while）但忽略语法细节，可读性强、易转成真实代码；缺点是没有统一标准。

输入 a, b
如果 a > b 则
    输出 a
否则
    输出 b
结束如果

	机器语言	汇编语言	高级语言
长相	0 和 1 的二进制序列	英文助记符（MOV、ADD、JMP）	接近自然语言的英文单词（if、for、print）
特点	CPU 能直接执行的唯一语言；面向特定机器；对人类极不友好；执行最快	一条汇编约对应一条机器指令；仍绑定特定 CPU；需汇编器翻译	一条语句对应多条机器指令；跨平台可移植；开发效率高
例子	`10110000 01100001`	`MOV AL, 61h`	`print("你好")`
用在哪	由翻译工具生成，程序员一般不直接写	操作系统、驱动、嵌入式、性能优化	绝大多数应用开发（网站、App、数据分析）

📝 记住：无论用什么语言写，最终都要变成机器语言才能执行！

练习 1：用自然语言写出“求三个数中的最大值”的算法步骤，并检查它是否满足五大特征。

练习 2：把“求两数中的较大值”画成流程图（用上起止框、输入/输出框、判断框、处理框和流程线）。

点击查看参考答案

练习 1 参考：① 输入 a、b、c，设 max=a；② 若 b>max 则 max=b；③ 若 c>max 则 max=c；④ 输出 max。有限步骤、每步明确、可执行、有输入有输出，满足五大特征。

练习 2 参考：椭圆“开始”→ 平行四边形“输入 a,b”→ 菱形“a>b？”→ 是→矩形“输出 a”→椭圆“结束”；否→矩形“输出 b”→椭圆“结束”。

🎉 这一课你学会了：算法的定义与五大特征、三种描述方法、三类程序设计语言。下一课，我们看看数据量大到离谱时会发生什么——大数据！

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