株式會社 PRUM 的 masa。
今天我針對程式設計初學者，寫了一篇關於「演算法的基本概念」的文章。
讀完這篇文章後，你應該能把原本容易覺得很難的演算法，理解成身邊常見的事物，並獲得用邏輯來組織程式碼的契機。
如果你有興趣，歡迎閱讀。
演算法是「解決問題的步驟」
從零開始學習時，我想你一定會在某個時點遇到 演算法 這個詞。
我自己剛成為工程師時，每次聽到這個詞，都會先退縮一下，心想：「那不是理工背景的人才會做的、很難的計算類東西嗎？」
但結論先說，演算法就是 「解決問題的步驟」。
你可以把它想成讓電腦高效率運作的「食譜」。
以做咖哩來思考「步驟最佳化」
例如，假設你今天晚餐要做咖哩。
下面兩種做法，哪一種會比較快完成呢？
- 等到蔬菜和肉全部切完之後，再開始燒水。
- 一邊燒水，一邊在旁邊切蔬菜和肉。
當然是第二種「並行作業」會比較快完成對吧。
即使目標都是「做咖哩」，只要改變步驟（流程），所花的時間就會大不相同。這種 「思考如何高效率又美味地完成料理的流程」，正是演算法。
開發現場的「登入功能」也是演算法
如果只有日常生活的例子，可能還是有點難以體會，所以我們來看看實際開發現場常做的「登入功能」。
登入功能拆開來看，也是由以下這些步驟組成。
- 接收使用者輸入的 ID 和密碼
- 在資料庫中搜尋該 ID 是否存在
- 如果有找到 ID，確認密碼是否一致（※實際上是比較經過加密的密碼值）
- 如果一致，就顯示「登入成功」畫面；如果不一致，就回傳「錯誤」畫面
像這樣，把想讓電腦做的事情有順序、且有邏輯地組合起來，這也是很標準的演算法。
「要怎麼做才能最順暢地達成目標？」只要是這種在思考路徑的事情，本身就是演算法，所以並不是一定要有特殊的數學知識。
一開始先用「食譜」的感覺來思考就好
在開始寫程式前，先習慣用日文或中文把步驟寫成「先做這個，再做那個」的條列式，腦中的內容就會清楚整理很多喔！
試著把資料排得整整齊齊：排序（整列）
在對演算法有一點概念之後，我們來看一個更像程式設計的例子。
演算法中有一個很經典的例子，叫做 「排序（整列）」。它是把零散的資料依照特定規則，例如「由大到小」或「由小到大」，整齊地重新排列的步驟。
這裡先介紹最簡單也最有名的 「氣泡排序（Bubble Sort）」。
把撲克牌按「小到大」排列看看
假設你面前有 5 張寫著零散數字的撲克牌。
[ 5, 3, 8, 1, 4 ]
如果想把它從最左邊開始排成小到大，氣泡排序會重複做一個非常單純的動作：「比較相鄰的兩張牌，如果右邊那張比較小，就把它交換。」
我們慢慢看它實際怎麼運作。
【第 1 輪作業】
- 5 和 3 比較 → 3 比較小，所以交換。
[ 3, 5, 8, 1, 4 ] - 5 和 8 比較 → 5 比較小，所以不變。
[ 3, 5, 8, 1, 4 ] - 8 和 1 比較 → 1 比較小，所以交換。
[ 3, 5, 1, 8, 4 ] - 8 和 4 比較 → 4 比較小，所以交換。
[ 3, 5, 1, 4, 8 ]
這樣第 1 輪就結束了。可以看到，最大的數字「8」移到了最右邊。
因為就像水中的氣泡會一顆一顆往水面浮上來一樣，最大的數字會逐漸浮到邊緣，所以稱為「氣泡排序」。
接著只要對剩下的 4 張牌繼續重複同樣的動作，做第 2 輪、第 3 輪……最後就會排成 [ 1, 3, 4, 5, 8 ] 這樣整齊的順序。
電腦看起來像是能瞬間幫我們排序的魔法箱，但在背後，其實就是這種「老老實實地比較兩個數字，再交換位置」的作業，只是以非常快的速度在執行而已。
如果不意識演算法，會變成怎樣？
「原來如此，步驟很重要我懂了。可是現在還在學習階段，先讓程式能動不就好了嗎？」也許有人會這麼想。
的確，一開始只要能寫出會動的程式碼就很棒了！
但如果完全不去意識演算法（步驟）就養成寫程式的習慣，最後很容易變成 「雖然大致能動，但不知道為什麼會動的程式碼」，之後連自己都無法修正，進而增加開發現場的負擔。
「憑感覺做出來的料理」之後無法修正
不帶著演算法觀念寫程式，就很像 「不看食譜、憑感覺隨便做出來的料理」。
一開始也許碰巧做得很好吃。但下次再做如果味道跑掉了，就無法事後回頭檢查「到底是哪個調味料放錯了」或「火候是不是太大了」對吧。
「此刻我是在用什麼樣的步驟讓電腦運作？」
程式設計也是一樣。
當你寫了一段稍微複雜的處理，然後出現錯誤時，如果腦中有一條清楚的演算法「步驟脈絡」，你就能大概推測出錯誤原因，例如：「前面第 3 個處理都正常，所以問題應該出在第 4 個步驟。」
但是，如果你完全不去意識步驟，只是「先複製貼上讓它能跑」，一旦出錯就會立刻陷入「根本不知道該看哪裡」的迷路狀態。
為了修正錯誤花上好幾天，最後甚至討厭起程式設計。這是包括我在內，很多初學者都會遇到的一道大關卡。
所以，從一開始就去意識「此刻我是在用什麼樣的步驟讓電腦運作？」這件事，最後反而會幫助自己很多。
最後
演算法並不是什麼特別艱深的數學，而是 「為了達成目的所安排的流程」。不需要一次就完全理解也沒關係。只要先知道「原來有這樣的技巧」，你就已經比昨天的自己往前了一步。接下來也不要著急，我們一起一點一滴累積吧！
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