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日常手打算法练习,记录和总结

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Just some daily algorithm exercises records & reflections.

如果把问题进行分类,从数据类型和解决思路入手是极好的。因此一道题往往有这两种标签,即数据类型和算法。合适的数据结构是基础,自身带有适用于不同问题的特性。算法也依附于此,由解决问题的**和具体方式构成。

这次的练习旨在从头开始,查漏补缺,提高能力。首先手写实现基本的数据结构,然后通过做题来整理算法。一边学习,一边记录和总结反思。

数据结构

先从数组和链表这两种最基本的物理结构开始。

  • 数组在内存中是连续的,顺序结构,即元素一个挨着一个储存。知道下标就可以立即访问,但增加删除时需要移动其它元素。因此适合多读少写的场景。

  • 链表,顾名思义是链式结构,在内存中并不紧挨着。每个元素指向下一个元素的位置,因此访问时需要从头遍历才能找到。好处就是增删时只需要修改相邻元素的指向,不需要移动其它元素,开销很小。所以它适合多写少读的场景。

ref: 链表最常见的五个操作

之后的数据结构都是逻辑结构,大多数都可以用数组和链表分别实现。在具体的场景下各有优劣,主要还是取决于问题的侧重和自身的特性。

线性数据结构

线性结构,元素都是同一层级的,有序且相互之间前后一一对应,都在一个线性序列当中。

  • 数组:高速随机访问
  • 链表:灵活内存分布
  • 栈:先进后出,类似往罐子里放饼干,只有一头能进出。回溯效果
  • 队列:先进先出,类似汽车过山洞,一头进另一头出。回放效果

非线性数据结构

非线性结构,元素之间并非权重一致。可能是一对多,或者多对多的关系。

  • 散列表:也叫哈希表,key-Value结构,直接映射出地址。高效读写键值对
  • 树:表现元素的相对层级关系,例如家谱。一对多
  • 图:多对多的复杂关系。例如人际关系,相互是否认识

这些都是最基础的分类,每个结构还可以有特殊的子类实现,比如树里常见的二叉树等。

散列表比较特殊,应该算作对于数组的一种拓展,但因为储存位置实际分散,且相邻元素之间无对应关系,所以不是线性结构。

非线性结构的遍历,往往比较复杂,因为遍历操作本身是线性的。对于非线性结构,不同的遍历方法会导致不同的遍历顺序。

总体上按照相对关系可分为:线性结构,树结构,图结构。根据具体场景来选择使用。

算法

算法从定义来说,是要有具体可执行的步骤的,因此必须在相应的数据结构之上描述。但有些思路办法,我们广义上讨论的时候,往往也叫做XXX算法,这里就放在思路集合里。其它的算法则单独列出。

(随时更新)

思路集合

暴力法

暴力迭代是很多问题解决的起点,先覆盖所有的可能路径,找出答案来,再看哪里能够进一步优化时间和空间,这种思路也是碰到未知领域的一般方法。

循环,迭代,遍历与递归

概念浅析:

  • 循环:指一切重复执行的行为,总体上包括后面各种理念
  • 迭代和遍历:(在编程语境下)意思都是按照一定的顺序,来访问每一个元素
  • 递归:字面意思,有去有回。编程中指方法调用自身的行为,本质上是栈的应用

从思路上说,递归也指一种不断分解问题规模,直到最后无法分解(终止条件),然后层层原路返回累积得到结果。

与之相区别的是,并归**(分治**),也是不断分解问题规模,大问题变成小问题,最后将所有小问题合并得到结果。

具体算法

双指针

线性结构的单次遍历中,对元素的相关关系进行调整。

ref:206.反转单链表

快慢指针

双指针的一种。两个在线性结构中以不同速度移动的指针,在有环或需要前后对比时效率很高。

有环的情况下,就像龟兔赛跑转圈圈一样,两个不同速度的总会遇到。

ref:26.有序数组去重

LeetCode 题解记录

放在仓库的 leetcode 目录下,使用 Python3 ,每个py文件为一道题,包含大量注释。一般会有题目的理解,多个解法,以及一些简单的测试用例。后续也会进行一定的分类。

需要整理的题目记录中ing:

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