数据结构 [Java版本] 数据结构和算法的介绍

先看几个经典的算法面试题

字符串匹配问题

有一个字符串 str1= "asdjhsfkjsadbjgkvbas"，和一个子串 str2="adbjgk"
现在要判断 str1 是否含有 str2, 如果存在，就返回第一次出现的位置, 如果没有，则返回-1

要求用最快的速度来完成匹配
思路是什么？

暴力匹配
KMP算法《部分匹配表》

汉诺塔游戏, 请完成汉诺塔游戏的代码: 要求：1) 将A塔的所有圆盘移动到C塔。并且规定，在2) 小圆盘上不能放大圆盘，3)在三根柱子之间一次只能移动一个圆盘

汉诺塔

使用带分治算法

八皇后问题，是一个古老而著名的问题，是回溯算法的典型案例。该问题是国际西洋棋棋手马克斯·贝瑟尔于1848年提出：在8×8格的国际象棋上摆放八个皇后，使其不能互相攻击，即：任意两个皇后都不能处于同一行、同一列或同一斜线上，问有多少种摆法。

八皇后问题

高斯认为有76种方案。1854年在柏林的象棋杂志上不同的作者发表了40种不同的解，后来有人用图论的方法解出92种结果。计算机发明后，有多种计算机语言可以解决此问题

马踏棋盘算法介绍和游戏演示

马踏棋盘算法也被称为骑士周游问题
将马随机放在国际象棋的8×8棋盘Board[0～7][0～7]的某个方格中，马按走棋规则(马走日字)进行移动。要求每个方格只进入一次，走遍棋盘上全部64个方格
游戏演示: http://www.4399.com/flash/146267_2.htm
会使用到图的深度优化遍历算法(DFS) + 贪心算法优化

马踏棋算法

数据结构和算法的重要性

算法是程序的灵魂，优秀的程序可以在海量数据计算时，依然保持高速计算
一般来讲 程序会使用了内存计算框架(比如Spark)和缓存技术(比如Redis等)来优化程序,再深入的思考一下，这些计算框架和缓存技术， 它的核心功能是哪个部分呢？

拿实际工作经历来说, 在Unix下开发服务器程序，功能是要支持上千万人同时在线， 在上线前，做内测，一切OK,可上线后，服务器就支撑不住了, 公司的CTO对代码进行优化，再次上线，坚如磐石。你就能感受到程序是有灵魂的，就是算法。
目前程序员面试的门槛越来越高，很多一线IT公司(大厂)，都会有数据结构和算法面试题(负责的告诉你，肯定有的)

如果你不想永远都是代码工人,那就花时间来研究下数据结构和算法

数据结构和算法的关系

数据data结构(structure)是一门研究组织数据方式的学科，有了编程语言也就有了数据结构.学好数据结构可以编写出更加漂亮,更加有效率的代码。

要学习好数据结构就要多多考虑如何将生活中遇到的问题,用程序去实现解决.

程序 = 数据结构 + 算法

数据结构是算法的基础, 换言之，想要学好算法，需要把数据结构学到位。

几个实际开发中遇到的问题

问：试写出用单链表表示的字符串类及字符串结点类的定义，并依次实现它的构造函数、以及计算串长度、串赋值、判断两串相等、求子串、两串连接、求子串在串中位置等7个成员函数。

public class Test1 {
    public static void main(String[] args) {
        String str = "Java,Java, hello,world!";
        String newStr = str.replaceAll("Java", "哈哈~"); //算法
        System.out.println("newStr=" + newStr);
    }
}

问:如何判断游戏的输赢，并可以完成存盘退出和继续上局的功能棋盘 二维数组=>(稀疏数组)=> 写入文件 【存档功能】读取文件=>稀疏数组=>二维数组=>棋盘 【接上局】

五子棋

约瑟夫(Josephu)问题(丢手帕问题)

Josephu 问题为：设编号为1，2，… n的n个人围坐一圈，约定编号为k（1<=k<=n）的人从1开始报数，数到m 的那个人出列，它的下一位又从1开始报数，数到m的那个人又出列，依次类推，直到所有人出列为止，由此产生一个出队编号的序列。

提示：用一个不带头结点的循环链表来处理Josephu 问题：先构成一个有n个结点的单循环链表（单向环形链表），然后由k结点起从1开始计数，计到m时，对应结点从链表中删除，然后再从被删除结点的下一个结点又从1开始计数，直到最后一个结点从链表中删除算法结束。

约瑟夫问题

其他问题

修路问题 => 最小生成树(加权值)【数据结构】+ 普利姆算法
最短路径问题 => 图+弗洛伊德算法
汉诺塔 => 分支算法
八皇后问题 => 回溯法

其他问题

数据结构包括：线性结构和非线性结构。

线性结构

线性结构作为最常用的数据结构，其特点是数据元素之间存在一对一的线性关系
线性结构有两种不同的存储结构，即顺序存储结构和链式存储结构。顺序存储的线性表称为顺序表，顺序表中的存储元素是连续的
链式存储的线性表称为链表，链表中的存储元素不一定是连续的，元素节点中存放数据元素以及相邻元素的地址信息
线性结构常见的有：数组、队列、链表和栈，后面我们会详细讲解.

非线性结构

非线性结构包括：二维数组，多维数组，广义表，树结构，图结构