1.1　什么是算法

大數據、人工智能（AI），都是當今時代的流行詞匯。而在我們身邊，也隨處可見各種應用場景。例如，醫生借助AI輔助診斷患者是否感染病毒，公共部門利用機器人噴灑消毒液，交警使用無人機巡邏疏導車輛，手機每天推送根據衛星云圖數據得出的天氣預報，車牌快速識別，以及刷臉支付、打卡、識別身份等。

大數據和人工智能是計算機應用領域的兩個分支，它們都需要使用程序語言來進行開發。計算機程序語言的應用領域非常廣泛，包括Web開發、游戲開發、人工智能開發、大數據開發、科學計算、數據分析等，如圖1.1所示。可以說，程序語言幾乎可以解決我們遇到的任何問題。

程序語言究竟為何能如此強大呢？核心就在于程序中看不見、摸不著但卻無處不在的種種算法。通過這些算法，簡單的代碼組合起來，即可發揮出強大的問題解決能力。

圖1.1　計算機編程語言應用領域

我們已經習慣了用計算機處理各類事情，似乎計算機什么都能干。但稍稍了解計算機內部結構的人都會知道，其實計算機并不知道自己“在做什么”，它只是在參照指令執行一些并不復雜的動作。換句話說，計算機只是比較“聽話”，讓做什么動作就做什么動作，因此只要人們告訴計算機要做什么（即執行什么動作）以及怎么做（即以什么樣的順序去執行這些動作），它就能夠高效地完成各項工作要求。

做什么和怎么做，就是我們通常所說的算法，而讓計算機變得無所不能的正是各種各樣的算法。可以說，正是人類用智慧設計的各類算法，才造就了計算機的“智能大腦”。

人們已經設計出了許多非常“聰明”的算法，極大提高了我們解決問題的能力，但實際應用中復雜的問題依然期待我們給出更有效的算法，這也是計算機科學家工作的重要部分。