Daniel Liu

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算法与数据结构

2021年3月19日

算法与数据结构

算法

入门:算法初级

伪代码与流程图

结构化编程

https://zh.wikipedia.org/zh-hans/%E7%BB%93%E6%9E%84%E5%8C%96%E7%BC%96%E7%A8%8B

  1. 一行一行执行

  2. 有条件控制语句 if…else…

  3. 有循环控制语句 while (exp) do…

伪代码的好处

  1. 不用纠结于语法的细节,因为语法是你自己定的

  2. 可以体会语言设计者的想法,因为语法是你自己定

什么是算法

https://zh.wikipedia.org/zh-hans/%E7%AE%97%E6%B3%95

以下是高德纳在他的著作《计算机程序设计艺术》里对算法的特征归纳:

  • 输入:一个算法必须有零个或以上输入量。

  • 输出:一个算法应有一个或以上输出量,输出量是算法计算的结果。

  • 明确性:算法的描述必须无歧义,以保证算法的实际执行结果是精确地匹配要求或期望,通常要求实际运行结果是确定的。

  • 有限性:依据图灵的定义,一个算法是能够被任何图灵完备系统模拟的一串运算,而图灵机只有有限个状态、有限个输入符号和有限个转移函数(指令)。而一些定义更规定算法必须在有限个步骤内完成任务。

  • 有效性:又称可行性。能够实现,算法中描述的操作都是可以通过已经实现的基本运算执行有限次来实现。

排序算法

  1. 体育委员两两摸头法(冒泡排序)

  2. 体育老师一指禅法(选择排序)

  3. 起扑克牌法(插入排序)

  4. 强迫症收扑克牌法(基数排序)

  5. 快排

  6. 归并排序

  7. 堆排序

排序可视化:https://visualgo.net/bn/sorting

数据结构

什么是数据结构

一般来说是这样的:

  1. 我们要解决一个跟数据相关的问题

  2. 分析这个问题,想出对应的数据结构

  3. 分析数据结构,想出算法

数据结构和算法是互相依存、不可分开的,你学习完排序算法,就能了解常见的数据结构

大分类

  • 分治法:把一个问题分区成互相独立的多个部分分别求解的思路。这种求解思路带来的好处之一是便于进行并行计算。

  • 动态规划法:当问题的整体最优解就是由局部最优解组成的时候,经常采用的一种方法。

  • 贪婪算法:常见的近似求解思路。当问题的整体最优解不是(或无法证明是)由局部最优解组成,且对解的最优性没有要求的时候,可以采用的一种方法。

  • 线性规划法:见词条。

  • 简并法:把一个问题通过逻辑或数学推理,简化成与之等价或者近似的、相对简单的模型,进而求解的方法。

小分类

  1. 哈希(Hash)

    • 计数排序中的桶(复杂度 O(n+max),比快排还快)
    • 桶排序 与计数排序的区别
    • 基数排序 与计数排序的区别

    计数排序:统计班上年龄是 0-100 岁之间的人。n 是第一遍遍历的人数,max 是最大的年龄

    桶排序就是比计数排序少桶

  2. 队列(Queue)

    • 先进先出

    • 可以用数组实现

    举例:排队

  3. 栈(Stack)

    • 先进后出

    • 可以用数组实现

    举例:盗梦空间

  4. 链表(Linked List)

    • 数组无法直接删除中间的一项,链表可以

    • 用哈希(JS 里面用对象表示哈希)实现链表

    • head、node 概念

    删除头尾用数组,删除中间用链表。JS 中数组本质是 hash,也是对象

  5. 树(tree)

    堆排序可视化:https://www.cs.usfca.edu/~galles/visualization/HeapSort.html
    堆排序 JS 代码完整讲解(看到最后):http://bubkoo.com/2014/01/14/sort-algorithm/heap-sort/

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