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大數(shù)據(jù)的32個核心算法

2018-04-24 11:55:40 發(fā)源地大數(shù)據(jù)  點擊量: 評論 (0)
奧地利符號計算研究所(Research Institute for Symbolic Computation,簡稱RISC)的Christoph Koutschan博士在自己的頁面上發(fā)布了一篇

奧地利符號計算研究所(Research Institute for Symbolic Computation,簡稱RISC)的Christoph Koutschan博士在自己的頁面上發(fā)布了一篇文章,提到他做了一個調查,參與者大多數(shù)是計算機科學家,他請這些科學家投票選出最重要的算法,以下是這次調查的結果,按照英文名稱字母順序排序。

大數(shù)據(jù)

  • 1、A* 搜索算法——圖形搜索算法,從給定起點到給定終點計算出路徑。其中使用了一種啟發(fā)式的估算,為每個節(jié)點估算通過該節(jié)點的最佳路徑,并以之為各個地點排定次序。算法以得到的次序訪問這些節(jié)點。因此,A*搜索算法是最佳優(yōu)先搜索的范例。
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  • 2、集束搜索(又名定向搜索,Beam Search)——最佳優(yōu)先搜索算法的優(yōu)化。使用啟發(fā)式函數(shù)評估它檢查的每個節(jié)點的能力。不過,集束搜索只能在每個深度中發(fā)現(xiàn)最前面的m個最符合條件的節(jié)點,m是固定數(shù)字——集束的寬度。
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  • 3、二分查找(Binary Search)——在線性數(shù)組中找特定值的算法,每個步驟去掉一半不符合要求的數(shù)據(jù)。
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  • 4、分支界定算法(Branch and Bound)——在多種最優(yōu)化問題中尋找特定最優(yōu)化解決方案的算法,特別是針對離散、組合的最優(yōu)化。
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  • 5、Buchberger算法——一種數(shù)學算法,可將其視為針對單變量最大公約數(shù)求解的歐幾里得算法和線性系統(tǒng)中高斯消元法的泛化。
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  • 6、數(shù)據(jù)壓縮——采取特定編碼方案,使用更少的字節(jié)數(shù)(或是其他信息承載單元)對信息編碼的過程,又叫來源編碼。
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  • 7、Diffie-Hellman密鑰交換算法——一種加密協(xié)議,允許雙方在事先不了解對方的情況下,在不安全的通信信道中,共同建立共享密鑰。該密鑰以后可與一個對稱密碼一起,加密后續(xù)通訊。
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  • 8、Dijkstra算法——針對沒有負值權重邊的有向圖,計算其中的單一起點最短算法。
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  • 9、離散微分算法(Discrete differentiation)。
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  • 10、動態(tài)規(guī)劃算法(Dynamic Programming)——展示互相覆蓋的子問題和最優(yōu)子架構算法
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  • 11、歐幾里得算法(Euclidean algorithm)——計算兩個整數(shù)的最大公約數(shù)。最古老的算法之一,出現(xiàn)在公元前300前歐幾里得的《幾何原本》。
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  • 12、期望-最大算法(Expectation-maximization algorithm,又名EM-Training)——在統(tǒng)計計算中,期望-最大算法在概率模型中尋找可能性最大的參數(shù)估算值,其中模型依賴于未發(fā)現(xiàn)的潛在變量。EM在兩個步驟中交替計算,第一步是計算期望,利用對隱藏變量的現(xiàn)有估計值,計算其最大可能估計值;第二步是最大化,最大化在第一步上求得的最大可能值來計算參數(shù)的值。
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  • 13、快速傅里葉變換(Fast Fourier transform,F(xiàn)FT)——計算離散的傅里葉變換(DFT)及其反轉。該算法應用范圍很廣,從數(shù)字信號處理到解決偏微分方程,到快速計算大整數(shù)乘積。
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  • 14、梯度下降(Gradient descent)——一種數(shù)學上的最優(yōu)化算法。
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  • 15、哈希算法(Hashing)。
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  • 16、堆排序(Heaps)。
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  • 17、Karatsuba乘法——需要完成上千位整數(shù)的乘法的系統(tǒng)中使用,比如計算機代數(shù)系統(tǒng)和大數(shù)程序庫,如果使用長乘法,速度太慢。該算法發(fā)現(xiàn)于1962年。
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  • 18、LLL算法(Lenstra-Lenstra-Lovasz lattice reduction)——以格規(guī)約(lattice)基數(shù)為輸入,輸出短正交向量基數(shù)。LLL算法在以下公共密鑰加密方法中有大量使用:背包加密系統(tǒng)(knapsack)、有特定設置的RSA加密等等。
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  • 19、最大流量算法(Maximum flow)——該算法試圖從一個流量網(wǎng)絡中找到最大的流。它優(yōu)勢被定義為找到這樣一個流的值。最大流問題可以看作更復雜的網(wǎng)絡流問題的特定情況。最大流與網(wǎng)絡中的界面有關,這就是最大流-最小截定理(Max-flow min-cut theorem)。Ford-Fulkerson 能找到一個流網(wǎng)絡中的最大流。
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  • 20、合并排序(Merge Sort)。
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  • 21、牛頓法(Newton's method)——求非線性方程(組)零點的一種重要的迭代法。
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  • 22、Q-learning學習算法——這是一種通過學習動作值函數(shù)(action-value function)完成的強化學習算法,函數(shù)采取在給定狀態(tài)的給定動作,并計算出期望的效用價值,在此后遵循固定的策略。Q-leanring的優(yōu)勢是,在不需要環(huán)境模型的情況下,可以對比可采納行動的期望效用。
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  • 23、兩次篩法(Quadratic Sieve)——現(xiàn)代整數(shù)因子分解算法,在實踐中,是目前已知第二快的此類算法(僅次于數(shù)域篩法Number Field Sieve)。對于110位以下的十位整數(shù),它仍是最快的,而且都認為它比數(shù)域篩法更簡單。
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  • 24、RANSAC——是“RANdom SAmple Consensus”的縮寫。該算法根據(jù)一系列觀察得到的數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)中包含異常值,估算一個數(shù)學模型的參數(shù)值。其基本假設是:數(shù)據(jù)包含非異化值,也就是能夠通過某些模型參數(shù)解釋的值,異化值就是那些不符合模型的數(shù)據(jù)點。
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  • 25、RSA——公鑰加密算法。首個適用于以簽名作為加密的算法。RSA在電商行業(yè)中仍大規(guī)模使用,大家也相信它有足夠安全長度的公鑰。
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  • 26、Schönhage-Strassen算法——在數(shù)學中,Schönhage-Strassen算法是用來完成大整數(shù)的乘法的快速漸近算法。其算法復雜度為:O(N log(N) log(log(N))),該算法使用了傅里葉變換。
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  • 27、單純型算法(Simplex Algorithm)——在數(shù)學的優(yōu)化理論中,單純型算法是常用的技術,用來找到線性規(guī)劃問題的數(shù)值解。線性規(guī)劃問題包括在一組實變量上的一系列線性不等式組,以及一個等待最大化(或最小化)的固定線性函數(shù)。
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  • 28、奇異值分解(Singular value decomposition,簡稱SVD)——在線性代數(shù)中,SVD是重要的實數(shù)或復數(shù)矩陣的分解方法,在信號處理和統(tǒng)計中有多種應用,比如計算矩陣的偽逆矩陣(以求解最小二乘法問題)、解決超定線性系統(tǒng)(overdetermined linear systems)、矩陣逼近、數(shù)值天氣預報等等。
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  • 29、求解線性方程組(Solving a system of linear equations)——線性方程組是數(shù)學中最古老的問題,它們有很多應用,比如在數(shù)字信號處理、線性規(guī)劃中的估算和預測、數(shù)值分析中的非線性問題逼近等等。求解線性方程組,可以使用高斯—約當消去法(Gauss-Jordan elimination),或是柯列斯基分解( Cholesky decomposition)。
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  • 30、Strukturtensor算法——應用于模式識別領域,為所有像素找出一種計算方法,看看該像素是否處于同質區(qū)域( homogenous region),看看它是否屬于邊緣,還是是一個頂點。
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  • 31、合并查找算法(Union-find)——給定一組元素,該算法常常用來把這些元素分為多個分離的、彼此不重合的組。不相交集(disjoint-set)的數(shù)據(jù)結構可以跟蹤這樣的切分方法。合并查找算法可以在此種數(shù)據(jù)結構上完成兩個有用的操作:
  • 查找:判斷某特定元素屬于哪個組。
  • 合并:聯(lián)合或合并兩個組為一個組。
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  • 32、維特比算法(Viterbi algorithm)——尋找隱藏狀態(tài)最有可能序列的動態(tài)規(guī)劃算法,這種序列被稱為維特比路徑,其結果是一系列可以觀察到的事件,特別是在隱藏的Markov模型中。
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責任編輯:售電衡衡

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