武漢加油,中國加油,希望疫情早日結束,
由于疫情,二狗寒假在家不能到處亂逛,索性就在家里系統的刷一下演算法的內容,一段時間下來倒也有些小小的識訓,只是一來家中的小破筆記本寫起博客來實在不是很順手,二來家中吃喝玩樂的傭訓也不少了,就連著幾天沒有更新,慚愧慚愧,看來2020年還是要加強自己計劃的執行能力,
每個人都有適合自己的學習方式,雖然也挺喜歡看書,但對我來說,在學習新內容,不熟悉的內容的時候單純的啃課本還是有些事倍功半,尤其是像演算法這種這么容易看得一臉懵逼的內容,大名鼎鼎的《演算法導論》買回來了挺長時間了,只看了感興趣的幾章,并且在看得時候經常懷疑自己,我是不是腦子不行啊,要不轉行算了(苦笑),基于之前學習資料庫的經驗,趁著寒假整了個演算法的音頻課程聽了一下,感徑訓不錯,恩,看來我比較適合這種方式吧,以后再要學習什么新東西的時候記得提醒自己,先選對了學習的方式哈,
女朋友問我,演算法是什么,學這個有啥用? 其實之前我也沒有想明白,最開始從leetcode刷題目的很簡單,多長點見識,萬一面試用上了呢,所以女朋友這么問的時候我就隨口一胡扯:武功知道吧,之前的實戰經驗算是身法,這玩意兒(演算法)是心法,現在對這個抖機靈的回答還有點小驕傲,我還挺機智的呀,可不是嘛,各種常見的資料結構,常見的演算法,各大高級語言都幫我們實作好了,大家日常“CRUD”哪里用得上這些啊?但其實也不對,比如兩種資料結構都可以做的時候,哪種更合適呢?如果想效率更高呢?如果必須要在限制的空間內完成呢?或者接地氣一點:和同事關于內容battle的時候,怎么優雅地說服他呢?
來點干貨:
反正博客寫給自己看,記錄一下這兩天筆記中讓我有耳目一新的感覺的內容吧,
陣列:
- 陣列是一種線性表資料結構,它用一組連續的記憶體空間,存盤一組具有相同型別的資料,最大的特點是支持隨機訪問,
- 根據下標來隨機訪問陣列中的元素,所以陣列這種結構的”查找“其實很高效,
- 又因為它是連續存盤的,所以相對來說,”插入“和”洗掉“這兩個操作會比較低效,因為這兩個操作很有可能使得陣列內大量元素重新移動位置,
- 因為是連續的記憶體空間,所以如果記憶體中剩下一個40m的記憶體塊,一個60m的記憶體塊,其實是無法申請一個80m大小的陣列的,但是鏈表可以,
鏈表:
- 與陣列相反,鏈表不需要連續的記憶體,它通過”指標“來將一組零散的記憶體塊串起來使用,所以上面陣列中的那種情況,鏈表是可以完成的,
- 相對陣列來說,鏈表的”插入“和”洗掉“會高效很多,畢竟只要改變相關聯的指標的指向即可,
這兩種資料結構實在是太基礎了,基礎到基本不會用到,拿二狗子來說,如果有類似的東西需要實作的話我會怎么做呢,我會申請一個List出來,剩下的都交給List去做了,但看看上面兩中資料結構的比較,其實差別還是挺大的,而關于List,寫這篇博客的時候我又去微軟官方檔案瞅了一眼:
- List<T>類是 ArrayList<T>類的泛型等效項, 它通過使用大小根據需要動態增加的陣列來實作IList<T>泛型介面,
-
在決定是使用List<T> 還是 ArrayList類(兩者都具有類似的功能)時,請記住List<T> 類在大多數情況下性能更佳并且是型別安全的, 如果參考型別用于 List<T>類的型別
T,則這兩個類的行為是相同的, 但是,如果將值型別用于型別T,則需要考慮實作和裝箱問題, - 如果值型別用于型別
T,則編譯器將為該值型別專門生成 List<T>類的實作, 這意味著,在使用元素之前,不需要對 List<T>物件的 list 元素進行裝箱,在創建了大約500個串列元素后,不會對其進行裝箱的記憶體串列元素大于用于生成類實作的記憶體,
看來,List應該是用陣列來實作的,并且.net有一些特殊的處理使得這家伙既安全,又高效,至于第三條,看來如果要存盤的是值型別的資料,并且資料量較多的情況下還是使用List比較高效,另外微軟也是建議大家盡量使用List而不是自己手動實作,原因如下:
使用 List<T> 類的特定于型別的實作,而不是使用 ArrayList類或自行撰寫強型別包裝集合,這一點非常有利, 原因在于,你的實作必須執行 .NET Framework 的操作,并且公共語言運行時可以共享你的實作不能的 Microsoft 中間語言代碼和元資料,
堆疊
后進者先出,先進者后出,是一種”操作受限“的線性表,
佇列
先入佇列的先出佇列,后入的后出,同樣,佇列也是一種”操作受限“的線性表,
這兩種資料機構也很常見,新的發現是在做練習時遇到了這樣一道題,怎么用堆疊來實作一個佇列,題目不難,但是挺有趣的,貼一下題目與筆者的做法,題目來源于Leetcode,
232. 使用堆疊實作佇列的下列操作:
push(x) -- 將一個元素放入佇列的尾部,
pop() -- 從佇列首部移除元素,
peek() -- 回傳佇列首部的元素,
empty() -- 回傳佇列是否為空,
示例:
MyQueue queue = new MyQueue();
queue.push(1);
queue.push(2);
queue.peek(); // 回傳 1
queue.pop(); // 回傳 1
queue.empty(); // 回傳 false
說明:
你只能使用標準的堆疊操作 -- 也就是只有 push to top, peek/pop from top, size, 和 is empty 操作是合法的,
你所使用的語言也許不支持堆疊,你可以使用 list 或者 deque(雙端佇列)來模擬一個堆疊,只要是標準的堆疊操作即可,
假設所有操作都是有效的 (例如,一個空的佇列不會呼叫 pop 或者 peek 操作),
1 public class MyQueue 2 { 3 private Stack<int> stack1; 4 private Stack<int> stack2; 5 6 /** Initialize your data structure here. */ 7 public MyQueue() 8 { 9 stack1 = new Stack<int>(); 10 stack2 = new Stack<int>(); 11 } 12 13 /** Push element x to the back of queue. */ 14 public void Push(int x) 15 { 16 if(stack1.Count > 0 ||(stack1.Count == 0 && stack2.Count == 0)) 17 { 18 stack1.Push(x); 19 } 20 else 21 { 22 while(stack2.Count > 0) 23 { 24 stack1.Push(stack2.Pop()); 25 } 26 27 stack1.Push(x); 28 } 29 } 30 31 /** Removes the element from in front of queue and returns that element. */ 32 public int Pop() 33 { 34 if (stack1.Count > 0) 35 { 36 while (stack1.Count > 0) 37 { 38 stack2.Push(stack1.Pop()); 39 } 40 } 41 42 return stack2.Pop(); 43 } 44 45 /** Get the front element. */ 46 public int Peek() 47 { 48 if (stack1.Count > 0) 49 { 50 while (stack1.Count > 0) 51 { 52 stack2.Push(stack1.Pop()); 53 } 54 } 55 56 return stack2.Peek(); 57 } 58 59 /** Returns whether the queue is empty. */ 60 public bool Empty() 61 { 62 return (stack1.Count == 0 && stack2.Count == 0); 63 } 64 }
上面的做法還行,思路是利用兩個堆疊來進行實作,而想到這個方法時其實是有點小開心的,有點靈機一動的快感,哈哈,佇列中的入隊操作會將一個元素添加到佇列中去,而這個佇列會在當前佇列中所有元素都出隊之后才會被訪問到,而堆疊呢,如果不向堆疊中添加新的元素,那么下一次出堆疊操作就會把這個元素給pop出來,因此很容易聯想到用兩個堆疊來實作,當需要出佇列的時候,我們就把堆疊中的元素依次pop,并push到另一個堆疊中,這樣最先進入堆疊中的元素反而就到了堆疊頂,剩下的就和佇列很類似了,
其實演算法的學習中還有很多”類似“的情況,但前提是你要了解兩種不同資料結構的特點與作用,優勢是什么,劣勢是什么,而資料結構與演算法也不是孤立的,比如大家都了解的各種排序,如插入排序,冒泡排序,快速排序等等都不是單一孤立使用的,比如各大高級語言的集合類一般都會提供排序方法,作為碼農我們直接拿來主義就可以使用了,但其實它們內部是會根據不同的資料量啊,大小等進行不同的處理,呼叫不同的演算法來進行實作的,這些其實也都挺有意思的,
附加一道題目:
這道題其實感覺有些類似與腦筋急轉彎,啟發是有時候可能是我們沒有按照計算機的方式去思考,反而復雜化了,反正筆者看這道題的解法和歡樂多的網友類似----原來我是個傻子,哈哈,Leetcode第6題:
將一個給定字串根據給定的行數,以從上往下、從左到右進行 Z 字形排列,
比如輸入字串為 "LEETCODEISHIRING" 行數為 3 時,排列如下:
L C I R
E T O E S I I G
E D H N
之后,你的輸出需要從左往右逐行讀取,產生出一個新的字串,比如:"LCIRETOESIIGEDHN",
請你實作這個將字串進行指定行數變換的函式:
string convert(string s, int numRows);
示例 1:
輸入: s = "LEETCODEISHIRING", numRows = 3
輸出: "LCIRETOESIIGEDHN"
示例 2:
輸入: s = "LEETCODEISHIRING", numRows = 4
輸出: "LDREOEIIECIHNTSG"
解釋:
L D R
E O E I I
E C I H N
T S G
public class Solution { public string Convert(string s, int numRows) { if(numRows == 1) { return s; } var charArray = s.ToCharArray(); string[] resultList = new string[Math.Min(charArray.Length, numRows)]; int currentRow = 0; bool goDown = false; for (int i = 0; i < charArray.Length; i++) { resultList[currentRow] = resultList[currentRow] + charArray[i]; if (currentRow == 0 || currentRow == numRows - 1) { goDown = !goDown; } currentRow = goDown ? currentRow + 1 : currentRow - 1; } string result = string.Empty; for (int i = 0; i < resultList.Length; i++) { result += resultList[i]; } return result; } }
官方的解法傳送門在這里, 傳送門,
我原本的思路是如何把字串處理成想要的格式,然后再依次輸出,但是看了高手的解答真的很驚喜,何必這樣呢,其實我們更簡單一些,所見即所得的輸出不好嘛,每行看到的是什么就把什么輸出就好了,總之感覺十分奇妙,
這兩天還看了一些二分法和樹的內容,但是還沒找些題練練手,晚些再水一篇博客把,嘿嘿,
另外,希望疫情早點結束,大家的生活回到正規,感謝在一線奮戰的醫務作業者們,
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