尽管许多同学完成了 C、C++、Python 等程序设计语言的课程，并获得了不错的成绩，但是仍让很多同学感到困惑的一点是：我都掌握了编程语言的使用，为什么写程序的时候感觉依旧很吃力？

其实，除了我们所谈到的要养成良好的 程序设计方法与习惯，还有一个非常重要事情，那就是学习算法。毕竟语言只是语言，真的要实践到实际工作上，还很遥远。互联网正在渗透我们的世界各处，而程序的核心则是算法。

算法是什么？

通俗而言，算法是一个定义明确的计算过程，可以一些值或一组值作为输入并产生一些值或一组值作为输出。因此算法就是将输入转为输出的一系列计算步骤。

“算法”原为"algorism"，意思是阿拉伯数字的运算法则，在 18 世纪演变为"algorithm"。欧几里得算法被人们认为是史上第一个算法。

历史上第一次编写程序是 Ada Byron 于 1842 年为巴贝奇分析机编写求解伯努利方程的程序。不过查尔斯·巴贝奇(Charles Babbage)未能完成他的巴贝奇分析机，这个算法未能在巴贝奇分析机上执行。 因为"well-defined procedure"缺少数学上精确的定义，所以 19 世纪和 20 世纪早期的数学家、逻辑学家在定义算法上出现了困难。直到 20 世纪的英国数学家图灵提出了著名的图灵论题，并提出一种假想的计算机的抽象模型，这个模型被称为图灵机。图灵机的出现解决了算法定义的难题，图灵的思想对算法的发展起到了重要作用。

随着计算机的发展，算法在计算机方面已有广泛的发展及应用，如用随机森林算法，来进行头部姿势的估计，用遗传算法来解决弹药装载问题，信息加密算法在网络传输中的应用，并行算法在数据挖掘中的应用等。

为什么要学习算法？

对于大多数工程师，应该对基础算法库（比如 C++ 的 STL）有比较清晰的了解，知道类库中提供的每种数据结构和算法的大致实现原理，它们的优缺点，在具体情况下该怎么选用。这个是必须的，因为总会有这种需要。

有哪些知名的算法

1、归并排序、快速排序及堆积排序

最好的排序算法跟需求密切相关，很难评判。但是从使用上说，这三种的使用频率更高。

归并排序由冯•诺依曼于 1945 年发明。这是一种基于比较的排序算法，采用分而治之的办法解决问题，其阶是 O(n^2)。

快速排序可采用原地分割方法，也可采用分而治之算法。这不是一种稳定的排序算法，但对于基于 RAM（内存）的数组排序来说非常有效。

堆排序采用优先级队列来减少数据中的搜索时间。该算法也是原地算法，并非稳定排序。

这些排序算法相对于以前的冒泡排序算法等有了巨大改进，实际上我们今天的数据挖掘、人工智能、链接分析及包括 web 在内的大多数计算工具都要感谢它们。

2、傅里叶变换与快速傅里叶变换

我们的整个数字世界都使用这两个简单但非常强大的算法，其作用是将信号从时域转为频域或者反之。实际上，你看得到这篇文章得感谢这些算法。

互联网、你的 WiFi、智能手机、电话、计算机、路由器、卫星，几乎所有内置有计算机的东西都会以各种方式使用这两算法。如果不研究这些算法，你就拿不到电子、计算或通信方面的学位。

3、迪杰斯特拉（Dijkstra）算法

Dijkstra 是一种图谱搜索算法。许多问题都可以建模为图谱，然后利用 Dijkstra 寻找两个节点之间的最短路径。如果没有 Dijkstra 算法，互联网的运营效率必将大大降低。虽然今天我们已经有了更好的寻找最短路径的解决方案，但出于稳定性的要求，Dijkstra 算法仍然被很多系统使用。

4、RSA算法

如果没有密码术和网络安全，互联网就不会像今天一样重要，因为电子商务和电子交易需要这些技术来确保交易安全。而 RSA 算法是最重要的密码学算法之一。该算法由同名公司的创始人（Ron Rivest、Adi Shamir和Leonard Adleman）开发，它让密码学普及到了千家万户并奠定了密码术的应用基础。RSA 要解决的问题既简单又复杂：如何在独立平台与最终用户之间共享公钥。其解决方案是加密。RSA 加密的基础是一个十分简单的数论事实：将两个大素数相乘十分容易，但是想要对其乘积进行因式分解却极其困难，因此可以将乘积公开作为加密密钥。但在分布式计算和量子计算机理论日趋成熟的今天，RSA 加密安全性受到了挑战。

5、安全哈希算法（SHA）

这个实际上并不算是算法，而是由美国国家标准技术研究所开发的一系列密码杂凑函数。但是这系列函数是全世界运作的基石。应用商店，电子邮件、反病毒、浏览器等在使用 SHA 系列函数，SHA 函数可用来确定下载的东西是否自己想要的东西，还是说遭遇了中间人攻击或钓鱼攻击。

6、比例积分微分算法

如果你用过飞机、汽车、微型服务或手机网络，如果你在工厂呆过或者见过机器人，那么你已经见识过这一 PID 算法的作用了。

该算法利用了控制回路机制来让期望输出信号与实际输出信号之间的错误降到最小。只要需要信号处理或需要电子系统来控制自动化的机械、水力或热力系统就要用到它。

因此可以说如果没有这一算法，人类的现代文明将不复存在。

7、数据压缩算法

数据压缩算法无疑是非常重要的，因为几乎在所有的结构中都要用到。除了最明显的压缩文档以外，网页下载时也会压缩，视频游戏、视频、音乐、数据存储、云计算、数据库等等也都要使用压缩算法。可以说几乎所有应用都要使用压缩算法。压缩算法令系统更有效成本更低，但是要想确定哪一个最重要却很困难，因为应用不同，使用的压缩算法从 zip 到 mp3、JPEG 或 MPEG-2 各异。

8、随机数生成算法

很多应用都需要随机数。像 interlink connection，密码系统、视频游戏、人工智能、优化、问题的初始条件，金融等都需要生成随机数。但实际上目前我们并没有“真正”的随机数生成器，尽管有一些伪随机数生成器也是非常有效的。

如今越来越多的互联网企业开始注重应聘者的算法知识掌握。无论是电话面试还是现场面试，几乎有 80% 的时间全在问算法的问题。

算法是程序的灵魂，算法锻炼的是解决问题的思维方式，算法是帮助你思考问题时更能够发挥出计算机的优势的思维方式的锻炼手段。