《架构师训练营》-第八周-数据结构与算法

算法

时间复杂度

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  • 多项式时间复杂度:O(1),O(logn),O(n^a)
  • 非多项式时间复杂度:O(a^n),O(n!)

空间复杂度

算法在执行过程中需要用到的存储空间大小。

NP问题

  • P问题:能在多项式时间复杂度内解决的问题
  • NP问题:能在多项式时间复杂度内验证答案正确与否
  • NP-hard问题:比NP问题更难的问题。(例如二元一次方程是比一元一次方程更难的方程)
  • NP完全问题:是一个NP-hard问题,也是NP问题

数据结构

数组

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  1. 必须连续内存空间
  2. 只能存放相同类型(数组记录内存地址公式:当前下标地址 = 首地址+ 类型大小*下标数)
  3. 随机快速读写特性,根据下标访问数据时间复杂度O(1)
  4. 查找时间复杂度O(n)

链表

在这里插入图片描述

  1. 不要求连续内存空间
  2. 需要额外空间在存储下一个节点的内存地址
  3. 查找时间复杂度O(n)

数组链表组合

将数组和链表组合,实现快速查找和快速增删。
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Hash表

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容量为8的数组,要将数据放到数组中,实现插入和查询的时间复杂度都是O(1)。做法如下:

  1. 获取数据的hashcode
  2. 该数据在数组中的下标为:hashcode%8
  3. 利用数组随机快速读写的特写。插入位置为hashcode%8,查询数据位置,通过hashcode%8算出下标,直接通过下标访问。

如果存在两个或两个以上的数据计算出来的hashcode是相同的,这种情况称为hash冲突

Hash冲突

为了解决hash冲突,可以使用数组和链表组合,数据结构如下:
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数组中不再存放具体的数据,而是存放链表的首地址。当数据存在hash冲突时,直接将数据插入到该数组下标的链表中。该数据结构就是HashMap的数据结构(HashMap当hash冲突达到指定值会转换成红黑树,因为链表的查询复杂度是O(n))

数组和链表都是线性表,而栈是在线性表的基础上,加上了操作限制(先进后出)。
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队列

操作受限的线性表,先进先出。
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二叉排序树

左子树节点 < 根节点 < 右子树节点
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不平衡二叉树

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平衡二叉树

从任何一个节点出发,左右子树深度之差的绝对值不超过1
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旋转二叉树恢复平衡

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红黑(排序)树

  1. 树节点只有红色和黑色两种颜色
  2. 根节点是黑色的
  3. 每个叶子节点(NIL)都是黑色的空节点
  4. 从根节点到叶子节点不会出现两个连续的红色
  5. 从任何一个节点出发,到叶子节点,这条路径上都有相同的黑色节点
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  • 操作案例
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红黑数 VS 平衡二叉树

  1. 红黑树在添加或删除元素时,最多只需要旋转3次。时间复杂度0(1)
  2. 红黑树的平衡性不如平衡二叉树,所以红黑树的查询效率会低于平衡二叉树

跳表

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算法

穷举算法

递归算法

  • 快速排序
  • 归并排序

贪心算法

迪杰斯特拉算法

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动态规划

一个能装4磅的背包,如何装下最大价值的物品?
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每个动态规划算法都从一个网格开始,背包问题网格如下:
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解决方案如下:
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