有句古话叫“隔行如隔山”，在有些外行人看来，编写程序是一项非常有技术含量的工作，甚至还有些“科幻”色彩。其实没那么夸张，程序员编写程序其实只是为了控制计算机替人类工作而已。区分程序员技术水平的方法，就是看他编写的程序是否能够使用更小的开销，以更高的效率完成工作。
提升程序工作效率
就像中国老板指挥他的美国员工工作，要用英语，指示法国员工则要说法语一样，程序员若想指挥计算机替自己工作，得使用计算机语言，也就是所谓的编程语言（C语言只是其中一种），这么看来，编程语言只是一门沟通工具而已。
只不过，编程语言非常注重逻辑，绝对不能引发歧义，因为计算机非常死板，它不能“随机应变”，出现意料之外的情况就会罢工。也就是说，若希望计算机能够替人类处理事务，必须要把事务所有的可能发展方向都考虑清楚，然后通过编程语言告诉计算机：若发生情况 a 该如何处理，若发生情况 b 该如何处理...
可以看出，计算机只会严格按照程序员事先设定好的程序处理工作，它处理问题的效率取决于程序员告诉它的方法，而完成工作的方法常常不止一种，各种方法之间的开销以及效率差异也往往比较大，因此优秀的C语言程序员应该尽力找到开销小，但是处理效率高的方法，并编写出相关C语言代码。
现在设想这种情况：小明在一个陌生城市旅游，想去C语言乐园，但是不知道路，于是就向当地人 A 和当地人 B 问路。A 说可以先走到街尾，右转再左转找到商店，买一份地图，然后就知道怎么去C语言乐园了。B 说直接从这个巷子过去，走几步就到C语言乐园了。
现在将小明看作是计算机， A 和 B 是两个程序员，AB 要处理的任务是：指导小明到达C语言乐园。AB提供的方案（编写的程序）都能完成任务，不过 B 的方案显然更好，因为按照这个方案小明能够走更少的路（开销小），更快的到达C语言乐园（效率高）。B 之所以能够提供更优方案，是因为他对城市（编程环境）了解的更深，并能在此基础上找到最优路径。
从上面的案例可以看出，程序员若想编写出开销低，效率高的程序，首先要非常了解自己使用的编程语言，也就是基本功一定要扎实。事实上，本专栏前面13节讨论的都属于C语言的基础知识，正是希望能够帮助读者巩固基本功。
在充分了解自己的编程环境后，还需要有较清晰的头脑找到“通往C语言乐园的最优路径”，这在编程中一般被称为“设计出优秀的算法”。如果 B 是个糊涂蛋，就算他对城市非常了解，也有可能给小明指出一条更远的路。不过这不太容易发生在程序员身上，基础扎实的程序员，设计优秀算法的能力也不会差。
总结一下，程序员若想写出开销小、执行效率高的程序，既要充分了解自己的开发工具，也要具备设计优秀算法的能力。
什么是算法？
上文提到了“算法”这个词，那什么是算法呢？按照百度百科的解释，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。
这样的定义有些书本化，姑且把百科这个解释先放到一边。简单理解，算法就是解决问题的方法，是将一组输入转化成一组输出的一系列计算步骤，只不过每一个计算步骤都要能在有限时间内完成。应注意，算法是解决一类问题的，因此只解决特定问题就谈算法没有意义。例如，要求对数组 a 排序
int a[] = {3, 2, 4, 1};
若某程序员写出如下C语言代码：
void sort()
{
a[0] = 1;
a[1] = 2;
a[2] = 3;
a[3] = 4;
}
这的确能够解决数组 a 的排序问题，但是如果换个数组，sort() 函数可能就无法完成任务了。真正的数组排序算法，应该能够处理任意一组数据，并且都能得到正确结果。
正确的算法自不必说了，算法出错有两种情况：一是得到了错误的结果，再就是算法无法在有限时间内完成，而是会持续计算下去。
某个算法就算输出了错误结果，但是只要错误率可控，仍然是有用的。例如，现代科学中计算机处理各种复杂的数学方程式，很多情况下都难以在短时间内得到精确解，甚至根本就无法得到精确解，这种情况下，若是能得到误差允许内的解也是可以的。
前面提到，绝大多数情况下，解决一个问题的算法都不止一种，程序员应尽力设计出开销小，执行效率高的算法。在求职面试中，招聘公司一般都会出算法题，考察最多的就是数组排序问题。也许这些招聘公司认为：算法更多是考察程序员的思维能力，若能设计出解决 X 问题的优秀算法，设计出解决其他问题的算法也不在话下。
来看看这个面试题
下面这道题目出自中国某视频监控公司的笔试题：
利用C语言编写程序，对数组排序。（使用你最常使用的几种排序方法，并对比它们的效率。）
这显然是一道算法题。
对于少量元素的排序，插入排序法是一个有效的算法。插入排序就像我们玩扑克牌一样，拿到一张牌后，我们从右往左（或从左往右）将它与已在手中的每张牌做比较，以此决定它的插入位置。
就像图中拿到一张梅花7，发现它比 10 小，继续往左看，发现它比 5 大，所以把它插在 5 和 10 之间。为什么不继续比较左边的 4 和 2 呢？这是因为之前的牌已经是排好序的。把 7 插入以后，一手牌又是排好序的了，下次接到牌可以继续按照这个方法决定插入位置。
使用 C 语言编程对数组进行插入排序也是一样的道理，只不过数组的两个元素之间不能插入，只能将插入点之后的元素往后移动一个单元。现在思路清晰了，只需要使用C语言把算法描述给计算机就可以了，请看如下代码：
#include <stdio.h>
void insertion_sort(int* a)
{
int i = 0, j = 0;
int cur = 0; /** 要比较的值 */
for (j = 1; j < 5; ++j) {
/** 每次排序前，打印出数组元素 */
printf("%d, %d, %d, %d, %d\n", a[0], a[1], a[2], a[3], a[4]);
cur = a[j];
i = j - 1;
/** 将 cur 与它左边的值一一比较 */
while ( (0 <= i)&&(cur<a[i]) ) {
a[i+1] = a[i];
--i;
}
a[i+1] = cur;
}
/** 排序完成后，打印出数组元素 */
printf("%d, %d, %d, %d, %d\n", a[0], a[1], a[2], a[3], a[4]);
}
int main(void)
{
int a[5] = { 9, 7, 3, 1, 8 };
insertion_sort(a);
return 0;
}
程序还是比较简单的，编译这段C语言代码并执行：
# gcc t.c
# ./a.out
9, 7, 3, 1, 8
7, 9, 3, 1, 8
3, 7, 9, 1, 8
1, 3, 7, 9, 8
1, 3, 7, 8, 9
发现最终数组被正确排序了，算法是有效的。插入排序法在处理超大数组时耗时比较多，而且笔试题目要求写出多种算法并对比效率，因此我们还需要再写出其他排序算法，并分析它们之间的效率差异。限于篇幅，下一节再说了。
