数据结构与算法-为什么要使用算法

今天来说说为什么需要使用算法？

算法是什么？算法是：指解题方案的准确而完整的描述，是一系列解决问题的清晰指令，算法代表着用系统的方法描述解决问题的策略机制。也就是说，能够对一定规范的输入，在有限时间内获得所要求的输出。如果一个算法有缺陷，或不适合于某个问题，执行这个算法将不会解决这个问题。不同的算法可能用不同的时间、空间或效率来完成同样的任务。一个算法的优劣可以用空间复杂度与时间复杂度来衡量。（百度百科版）

说完了算法的概念，我们举个例子说一下为什么需要算法？

public class Test {

	/**
	 * 使用原始的循环计算等差数列
	 */
	private void originalMethod(long n) {
		System.out.println("**使用原始循环算法**");
		long startTime = System.currentTimeMillis();
		long sum = 0;
		for (long i = 0; i <= n; i++) {
			sum += i;
		}
		long endTime = System.currentTimeMillis();
		System.out.println("结果：" + sum);
		System.out.println("用时：" + (endTime - startTime));
	}

	/**
	 * 使用等差数列算法计算
	 * 
	 * @param n
	 */
	private void advanceMethod(long n) {
		System.out.println("**使用等差数列算法**");
		long startTime = System.currentTimeMillis();
		long sum = 0;
		long a1 = 1;
		long an = n;
		sum = (a1 + an) * n / 2;
		long endTime = System.currentTimeMillis();
		System.out.println("结果：" + sum);
		System.out.println("用时：" + (endTime - startTime));
	}

	public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
		Test test = new Test();
		long n = 1000;
		System.out.println("-------当n=" + n + "的时候------");
		test.originalMethod(n);
		test.advanceMethod(n);
		
		n = 1000000;
		System.out.println("-------当n=" + n + "的时候------");
		test.originalMethod(n);
		test.advanceMethod(n);

		n = 1000000000L;
		System.out.println("-------当n=" + n + "的时候------");
		test.originalMethod(n);
		test.advanceMethod(n);
	}
}

输出结果：

-------当n=1000的时候------

**使用原始循环算法**

结果：500500

用时：0

**使用等差数列算法**

结果：500500

用时：0

-------当n=1000000的时候------

**使用原始循环算法**

结果：500000500000

用时：3

**使用等差数列算法**

结果：500000500000

用时：0

-------当n=1000000000的时候------

**使用原始循环算法**

结果：500000000500000000

用时：2070

**使用等差数列算法**

结果：500000000500000000

用时：0

从上面的结果可以看见，使用循环算法的所用时间不断的增加，而且达到某个数量级之后（例如10的20次方），估计我们等死也等不到结果出来，而反观使用等差数列算法，使用的实际都是0，当然，其实不是0，只不过太快了，没有显示出来而已，两个计算方式相互比较一下，算法的性能一下子就看出来了。

而且对于现今大数据来说，动不动就是几亿几十亿的数据，计算的过程比我们上面的更加复杂，所需要的时间就更多，这时候如果不使用相应的算法，解决一个问题的时间基本是不可估计的，因此，我们需要算法