问题

为什么同样是解决一个问题,别人就能想出算法,而我却绞尽脑汁,百般尝试也不得其法?

回答
这个问题触及了很多人在学习和解决问题过程中都会遇到的困境,非常普遍。首先,要明白你不是一个人在经历这种“绞尽脑汁,百般尝试也不得其法”的感受。很多有成就的算法工程师,他们在职业生涯的早期也曾经历过类似的阶段。

之所以会出现这种差异,并非简单的智力或天赋之别,而是知识体系、思维方式、经验积累以及解决问题的方法论上的多方面原因综合作用的结果。下面我将从几个关键角度进行详细阐述:

一、 底层知识的深度和广度

“想出算法”并非凭空产生,而是建立在对相关领域知识的深刻理解之上。

概念理解的牢固性:
他人: 对于数据结构(如数组、链表、树、图、哈希表等)的特性、操作复杂度、适用场景了如指掌。对于算法(如排序、搜索、图遍历、动态规划、贪心等)的原理、优缺点、如何推导都理解透彻。这种理解是触类旁通的基础。
你: 可能对一些基本概念有初步认识,但在具体细节、内在联系、性能权衡上理解不够深入。例如,知道快速排序,但可能不清楚其平均时间复杂度、最坏情况、以及为什么分治法在这种问题上有效。

数学基础:
他人: 许多算法的设计和分析都依赖于数学。概率论、组合数学、离散数学、微积分甚至线性代数等知识,能帮助他们理解问题的本质,设计出更优的方案,并对算法的性能进行量化分析。
你: 如果数学基础薄弱,可能会在理解算法的逻辑、证明其正确性或分析其效率时遇到障碍,从而影响到从根本上解决问题的能力。

计算模型和复杂度理论:
他人: 对图灵机模型、P/NP问题等有基本认识,懂得如何用大O表示法分析算法的时间和空间复杂度,并知道什么是“NP难”问题,从而避免在不适合的路径上浪费时间。
你: 可能对这些理论概念了解不多,导致在评估不同解决方案时缺乏一个量化标准,容易陷入低效的尝试。

二、 思维方式和解决问题的方法论

如何思考和分解问题是算法设计的核心。

问题分解与抽象能力:
他人: 能够将复杂问题分解成更小的、可管理的部分,并从中抽象出通用的模式或子问题。他们善于识别问题中的结构和关系。
你: 可能倾向于直接处理整个问题,难以找到合适的切入点,或者分解出的子问题仍然过于复杂,无法有效解决。

模型构建能力:
他人: 能够根据问题描述,构建出数学模型、状态模型或图模型,将现实世界的问题映射到计算机科学的框架中。例如,将“找最短路径”问题抽象成图论中的最短路径问题。
你: 可能不擅长将问题“建模”,导致无法将其与已知的算法或数据结构联系起来。

识别常见模式的能力:
他人: 经过大量练习,能够识别出一些经典的算法模式,例如:
分治法 (Divide and Conquer): 排序、归并、二分查找等。
动态规划 (Dynamic Programming): 背包问题、最长公共子序列、硬币找零等。
贪心算法 (Greedy Algorithm): 活动选择、霍夫曼编码等。
回溯法 (Backtracking): N皇后问题、数独求解等。
图算法: BFS、DFS、Dijkstra、FloydWarshall等。
你: 可能对这些模式不熟悉,或者即使熟悉,也难以在新的问题中识别出它们的应用。

“从结果推导原因”与“从原因推导结果”的切换:
他人: 当目标是设计算法时,他们会从问题需求出发,思考“需要什么样的数据结构?什么操作?如何组织这些操作来达到目标?”。同时,当被给出一个算法时,他们也能分析其“为什么能工作?它的时间/空间复杂度是多少?在什么情况下会失效?”。
你: 可能更习惯于“从原因推导结果”(即“我学过这个算法,它能解决什么问题?”),而难以进行逆向思维,即“我有一个问题,我需要找到一个算法来解决它”。

三、 经验积累和“题感”

算法设计很大程度上是一门经验科学。

大量练习和实战经验:
他人: 接触过大量不同类型的问题,并在解决这些问题的过程中不断试错、学习和总结。每一次练习都是一次知识的巩固和能力的提升。
你: 如果练习量不够,或者练习的题目不够多样,就难以形成对各种算法和数据结构的直观感受和灵活运用能力。

“题感”或“套路”的形成:
他人: 经过大量练习,会逐渐形成一种“题感”,即看到某个问题的特征时,能够快速联想到可能适用的算法或数据结构。这并不是迷信“套路”,而是基于对问题本质和算法特性的深刻理解形成的直觉。
你: 可能还没有形成这种“题感”,需要花费更多的时间去分析问题的细节,才能找到正确的方向。

四、 工具和策略的应用

即使是经验丰富的开发者,也会借助工具和策略来辅助算法设计。

边缘情况和约束条件的分析:
他人: 仔细分析问题的边界条件(空集、单元素、最大值、最小值等)和约束条件(数据范围、时间/空间限制等),这有助于排除不适用的算法或发现算法的潜在问题。
你: 可能忽略了这些细节,导致设计的算法在特定情况下失效。

调试和迭代能力:
他人: 即使想法不完美,也能通过有效的调试手段(打印日志、断点调试)来定位问题所在,并快速迭代优化算法。
你: 可能在遇到问题时感到沮丧,或者调试效率不高,导致尝试多次仍然不得其法。

从已知解决方案的角度思考:
他人: 即使是自己第一次遇到的问题,也会思考“这和什么已知问题相似?它的变种是什么?有没有现成的算法可以稍微修改一下就能用?”
你: 可能倾向于将问题视为完全独立的个体,缺乏将其与已有的知识库建立联系的习惯。

五、 心态和学习方法

心理状态和学习方式也起着重要作用。

耐心和毅力:
他人: 面对难题时,他们通常能保持耐心,不轻易放弃,相信通过持续的努力总能找到解决方案。
你: 可能在遇到挫折时容易感到气馁,过度强调“绞尽脑汁”而忽略了问题的本质和突破口。

主动学习和探索:
他人: 学习新算法时,不仅是看懂代码,还会去理解其背后的数学原理、推导过程、以及为什么这种方法是有效的。他们会主动去查找资料,阅读论文,或者请教他人。
你: 可能的学习方式比较被动,满足于记住算法的调用方式,而忽略了对其本质的探究。

如何改进?

认识到这些差异是第一步,更重要的是采取行动去改进:

1. 夯实基础: 系统地学习经典数据结构和算法,理解其原理、优缺点、复杂度。多回顾和练习。
2. 加强数学训练: 如果你的目标是深入理解和设计算法,那么概率、离散数学等基础数学知识是必不可少的。
3. 多做题,多总结: 从LeetCode、Codeforces等平台挑选适合自己水平的题目进行练习。每做一道题,都要问自己:
这个问题可以用什么数据结构?
这个问题可以用什么算法思想?
这个算法的思路是什么?
这个算法的时间和空间复杂度是多少?
有没有更优的解法?
这个问题有没有什么变种?
4. 学习和识别算法模式: 了解并尝试在不同的问题中识别出分治、DP、贪心、回溯等模式。
5. 刻意练习问题分解和建模: 面对一个新问题,先花时间分析它,将其分解成小部分,然后尝试用图、状态机等方式来表示问题。
6. 阅读优秀代码和解决方案: 在自己卡住之后,不要直接放弃,去看看别人的解法,理解他们是如何思考的,学到新的技巧和思路。
7. 保持积极心态: 将挑战视为学习的机会,不要害怕犯错,每一次尝试都是在接近正确答案。
8. 寻求帮助: 当你实在卡住时,可以向同学、老师或在线社区请教,但要确保自己已经尽力尝试并能清晰地描述你遇到的问题。

总而言之,别人能快速想出算法,是你可能在底层知识、思维方式、经验积累、方法论以及学习态度等一个或多个方面存在差距的体现。这是一个循序渐进的过程,通过系统性的学习和大量的练习,你也能逐步提升自己的算法设计能力。

网友意见

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别人总是觉得我代码写得快又好,然而他们不知道

最开始我们一起学习代码的时候,老师布置的代码作业,一个简单的排序我要去图书馆找电脑找bug找一个下午,一个递归我要编三个下午,所有的题我得提前一周开始做,才能按时完成。我只认为自己做出来的东西才能拿出手。

大部分人只是该交的时候写一下结果发现写不出来,copy个别人的就完了。

最重要的就是找bug想思路的问题,那时觉得毫无错误就是出不来结果,只能一遍遍翻书,一遍遍看例题,以求能找到自己理解的不当和思维的漏洞。

有几次事前没做出来一直到交题的最后半小时才调好。

但是,每次用自己的思路和自己亲手敲的代码解决了问题,那种成就感都会把我所有的过程中全部的纠结和沮丧一扫而光。我痴迷于那种感觉,所以到现在,所有的代码我都要亲手完成。

犯过无数的低级错误,也全部凭自己的力量把他们找了出来。自己想出过各种低级算法,也全都解决了问题,后来看一些高级算法就可以瞬间了解他们的优点和思路。

现在我也算周围人眼中所谓的大神。代码有bug来找我,我一眼就看出来,因为我这种错误不知犯了多少遍。他们没有思路的问题我几分钟就想好,因为类似的问题我想了不知道多少次,自己做了多少蠢蠢的算法来解决,最后又突然在别处看到了其他解决方式,才知道自己多傻逼。

一年多了,周围的人觉得他们绞尽脑汁也写不出程序,我只能说,空手套白狼是不可能的。如今的情况是当年留下的祸根导致的。

写代码,思路是很重要的。而这些大脑方面的原因是经过不断的锤炼才可以提高的。

能写出代码的人,当遇到他们写不出的代码时,是不会停止尝试和绞尽脑汁的。而你所谓的绞尽脑汁,可能只是你以为吧,到底是看着问题发呆多,抱怨自己做不出来的时间多,还是真正在想解决方法的时间多,你自己可以回忆一下。

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