Алгоритмы неформально. Инструкция для начинающих питонистов - страница 2

Я не могу вернуть весь долг благодарности, но, по крайней мере, могу сказать спасибо всем, кто мне помогал. Спасибо!

Введение

Алгоритмы встречаются повсюду. Вероятно, вы уже выполнили сегодня как минимум несколько алгоритмов. В книге вы прочтете о десятках алгоритмов: простых и сложных, знаменитых и малоизвестных — но все они интересны и заслуживают вашего внимания. Первый алгоритм в книге также оказывается самым вкусным — он описывает процесс приготовления парфе с гранолой и ягодами; данный алгоритм полностью приведен на рис. 1. Возможно, вы привыкли называть алгоритмы такого типа «рецептами», но он соответствует определению алгоритма у Дональда Кнута: конечный набор правил, определяющий последовательность операций для решения конкретного типа задач.

Парфе с гранолой и ягодами

Указания

1. Добавьте 1/6 чашки голубики в креманку.

2. Выложите половину чашки турецкого йогурта на голубику.

3. Выложите 1/3 чашки гранолы на йогурт.

4. Выложите половину чашки турецкого йогурта на гранолу.

5. Положите клубнику на содержимое креманки.

6. Украсьте взбитыми сливками.

Рис. 1. Алгоритм: конечный набор правил, определяющий последовательность операций для решения конкретного типа задач

Приготовление десертов — не единственная область жизни, управляемая алгоритмами. Ежегодно правительство США требует, чтобы каждый взрослый гражданин выполнял определенный алгоритм, и старается посадить в тюрьму тех, кто делает это неправильно. В 2017 году миллионы американцев выполнили свой долг, завершив алгоритм, показанный на рис. 2, который был взят из формы 1040-EZ.

Рис. 2. Инструкции по заполнению налоговой декларации соответствуют определению алгоритма

Что общего у налогов и ягодного десерта? Налоги нужно обязательно платить, они выражаются в числовом виде, рассчитываются по сложным формулам, и люди их обычно терпеть не могут. Десерты встречаются не так часто, являются произведением искусства, и их все обожают. Единственное, что у них есть общего, — при подготовке и того и другого используются алгоритмы.

Великий ученый в области вычислительной теории Дональд Кнут замечал, что термин «алгоритмы» почти синонимичен терминам «рецепт»,«процедура» и «рутина». При декларировании налогов с использованием формы 1040-EZ выполняются 12 шагов (конечный список), определяющих операции (такие как сложение на шаге 4 и вычитание на шаге 6) для решения конкретной задачи: стремления избежать тюремного заключения за уклонение от уплаты налогов. Для приготовления парфе нужны шесть шагов, определяющих операции (такие как добавление ягод на шаге 1 и выкладывание йогурта на шаге 2) для решения конкретной задачи: желания отведать десерт.

Когда вы больше узнаете об алгоритмах, вы начнете видеть их повсеместно и оцените, насколько впечатляющими они могут быть. В главе 1 мы обсудим выдающуюся человеческую способность ловить мяч и ознакомимся с подробностями алгоритма из области подсознания, который позволяет нам это делать. Позднее рассмотрим алгоритмы отладки кода, максимизации доходов, сортировки списков, планирования задач, правки текста, доставки почты и победы в таких играх, как шахматы или судоку. Попутно вы научитесь оценивать алгоритмы по нескольким атрибутам, которые, по мнению профессионалов, важны для алгоритмов. Со временем вы сможете в совершенстве овладеть искусством создания алгоритмов, которое открывает перспективу для творческого подхода и проявления личных качеств в точной и формальной области.

Для кого написана эта книга

В книге доступным языком описываются различные алгоритмы, при этом они сопровождаются кодом на Python. Чтобы извлечь из нее максимум пользы, вам понадобится некоторый опыт в областях, перечисленных ниже.

• Программирование. Все значимые примеры в книге поясняются с помощью кода Python. Я постарался предоставить подробный анализ и объяснения для каждого фрагмента кода, чтобы книга была понятной для читателя, не имеющего опыта программирования на Python и значительного опыта программирования вообще. Тем не менее читатель, обладающий хотя бы базовым пониманием основных концепций программирования — присваивания значений переменным, циклов for, команд if/then и вызовов функций, — будет лучше подготовлен к усвоению материала.