当今世界十大经典算法
当今世界,已经被发现或创造的经典算法数不胜数。如果,一定要投票选出你最看重的十大算法,你会作何选择列?有国外网友在StackExchange上发起过投票,让人们投票选出心目中最为经典的算法,最终产生了下面得票数最高的十大经典算法(投票数统计截止到2011年3月7日):
第十名:Huffman coding(霍夫曼编码)
霍夫曼编码(Huffman Coding)是一种编码方式,是一种用于无损数据压缩的熵编码(权编码)算法。1952年,David A. Huffman在麻省理工攻读博士时所发明的,并发表于《一种构建极小多余编码的方法》(A Method for the Construction of Minimum-Redundancy Codes)一文。
第九名:Binary Search (二分查找)
在一个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。二分查找算法先比较位于集合中间位置的元素与键的大小,有三种情况(假设集合是从小到大排列的):
1.键小于中间位置的元素,则匹配元素必在左边(如果有的话),于是对左边的区域应用二分搜索。
2.键等于中间位置的元素,所以元素找到。
3.键大于中间位置的元素,则匹配元素必在右边(如果有的话),于是对右边的区域应用二分搜索。
另外,当集合为空,则代表找不到。
第八名:Miller-Rabin作的类似的试验测试
这个想法是利用素数的性质(如使用费马大定理)的小概率寻找见证不数素数。如果没有证据是足够的随机检验后发现,这一数字为素数。
第七名:Depth First Search、Breadth First Search(深度、广度优先搜索)
它们是许多其他算法的基础。关于深度、广度优先搜索算法的具体介绍,请参考此文:教你通透彻底理解:BFS和DFS优先搜索算法。
第六名:Gentry's Fully Homomorphic Encryption Scheme(绅士完全同态加密机制)算法。
此算法很漂亮,它允许第三方执行任意加密数据运算得不到私钥(不是很了解)。
第五名:Floyd-Warshall all-pairs最短路径算法
关于此算法的介绍,可参考我写的此文:几个最短路径算法比较(http://blog.csdn.net/v_JULY_v/archive/2011/02/12/6181485.aspx)。
d[]: 二维数组. d[i,j]最小花费、或最短路径的邻边。
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)
快速排序算法几乎涵盖了所有经典算法的所有榜单。它曾获选二十世纪最伟大的十大算法(参考这:细数二十世纪最伟大的10大算法)。关于快速排序算法的具体介绍,请参考我写的这篇文章:一之续、快速排序算法的深入分析,及十二、一之再续:快速排序算法之所有版本的c/c++实现。
第三名:BFPRT 算法
1973 年,Blum、Floyd、Pratt、Rivest、Tarjan一起发布了一篇名为 “Time bounds for selection” 的论文,给出了一种在数组中选出第k大元素平均复杂度为O(N)的算法,俗称"中位数之中位数算法"。这个算法依靠一种精心设计的 pivot 选取方法,即选取中位数的中位数作为枢纽元,从而保证了在最情况下的也能做到线性时间的复杂度,打败了平均O(N*logN)、最坏 O(n^2) 复杂度的快速排序算法。
事实上,这个所谓的BFPRT,就是本blog中阐述过的快速选择SELECT算法,详情请参考下列博文:第三章、寻找最小的k个数、十四、快速选择SELECT算法的深入分析与实现。在我的这两篇文章中,给出了此快速选择SELECT算法,借助选取数组中中位数的中位数作为枢纽元,能做到最坏情况下运行时间为O(N)的复杂度的证明。
我在这里简单介绍下在数组中选出第k大元素的时间复杂度为O(N)的算法:
类似快排中的分割算法:
每次分割后都能返回枢纽点在数组中的位置s,然后比较s与k的大小
若大的话,则再次递归划分array[s..n],
小的话,就递归array[left...s-1] //s为中间枢纽点元素。
否则返回array[s],就是partition中返回的值。 //就是要找到这个s。
找到符合要求的s值后,再遍历输出比s小的那一边的元素。
各位还可参考在:算法导论上,第九章中,以期望线性时间做选择,有寻找数组中第k小的元素的,平均时间复杂度为O(N)的证明。原程序随机选取数组中某一元素作为枢纽元,最后可证得程序的期望运行时间为O(n),且假定元素是不同的。
第二名:Knuth-Morris-Pratt字符串匹配算法
关于此算法的介绍,请参考此文:六、教你从头到尾彻底理解KMP算法。KMP算法曾经落选于二十世纪最伟大的十大算法,但人们显然不能接受,如此漂亮、高效的KMP算法竟然会落选。所以,此次最终投票产出生,KMP算法排到了第二名。
第一名:Union-find
并查集是一种树型的数据结构,用于处理一些不相交集合(Disjoint Sets)的合并及查询问题。常常在使用中以森林来表示。集就是让每个元素构成一个单元素的集合,并就是按一定顺序将属于同一组的元素所在的集合合并。并行查找,最终占据了此份榜单的第一名。
补充:前三名的投票数,只相差4票,8票。所以这个排名日后还会不断有所变化。但不管最终结果怎样,这前十名的算法已经基本敲定了。
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