Add ru version (#1865)

* Add Russian docs site baseline

* Add Russian localized codebase

* Polish Russian code wording

* Update ru code translation.

* Update code translation and chapter covers.

* Fix pythontutor extraction.

* Add README and landing page.

* placeholder of profiles

* Use figures of English version

* Remove chapter paperbook
This commit is contained in:
Yudong Jin
2026-03-28 04:24:07 +08:00
committed by GitHub
parent 2ca570cc33
commit 772183705e
1958 changed files with 108186 additions and 0 deletions
+88
View File
@@ -0,0 +1,88 @@
# CSharp formatting rules
[*.cs]
csharp_new_line_before_open_brace = none
csharp_new_line_before_else = false
csharp_new_line_before_catch = false
csharp_new_line_before_finally = false
csharp_indent_labels = one_less_than_current
csharp_using_directive_placement = outside_namespace:silent
csharp_prefer_simple_using_statement = true:suggestion
csharp_prefer_braces = true:silent
csharp_style_namespace_declarations = block_scoped:silent
csharp_style_prefer_method_group_conversion = true:silent
csharp_style_prefer_top_level_statements = true:silent
csharp_style_prefer_primary_constructors = true:suggestion
csharp_style_expression_bodied_methods = false:silent
csharp_style_expression_bodied_constructors = false:silent
csharp_style_expression_bodied_operators = false:silent
csharp_style_expression_bodied_properties = true:silent
csharp_style_expression_bodied_indexers = true:silent
csharp_style_expression_bodied_accessors = true:silent
csharp_style_expression_bodied_lambdas = true:silent
# CS8981: The type name only contains lower-cased ascii characters. Such names may become reserved for the language.
dotnet_diagnostic.CS8981.severity = silent
# IDE1006: Naming Styles
dotnet_diagnostic.IDE1006.severity = silent
# CA1822: Mark members as static
dotnet_diagnostic.CA1822.severity = silent
[*.{cs,vb}]
#### Naming styles ####
# Naming rules
dotnet_naming_rule.interface_should_be_begins_with_i.severity = suggestion
dotnet_naming_rule.interface_should_be_begins_with_i.symbols = interface
dotnet_naming_rule.interface_should_be_begins_with_i.style = begins_with_i
dotnet_naming_rule.types_should_be_pascal_case.severity = suggestion
dotnet_naming_rule.types_should_be_pascal_case.symbols = types
dotnet_naming_rule.types_should_be_pascal_case.style = pascal_case
dotnet_naming_rule.non_field_members_should_be_pascal_case.severity = suggestion
dotnet_naming_rule.non_field_members_should_be_pascal_case.symbols = non_field_members
dotnet_naming_rule.non_field_members_should_be_pascal_case.style = pascal_case
# Symbol specifications
dotnet_naming_symbols.interface.applicable_kinds = interface
dotnet_naming_symbols.interface.applicable_accessibilities = public, internal, private, protected, protected_internal, private_protected
dotnet_naming_symbols.interface.required_modifiers =
dotnet_naming_symbols.types.applicable_kinds = class, struct, interface, enum
dotnet_naming_symbols.types.applicable_accessibilities = public, internal, private, protected, protected_internal, private_protected
dotnet_naming_symbols.types.required_modifiers =
dotnet_naming_symbols.non_field_members.applicable_kinds = property, event, method
dotnet_naming_symbols.non_field_members.applicable_accessibilities = public, internal, private, protected, protected_internal, private_protected
dotnet_naming_symbols.non_field_members.required_modifiers =
# Naming styles
dotnet_naming_style.begins_with_i.required_prefix = I
dotnet_naming_style.begins_with_i.required_suffix =
dotnet_naming_style.begins_with_i.word_separator =
dotnet_naming_style.begins_with_i.capitalization = pascal_case
dotnet_naming_style.pascal_case.required_prefix =
dotnet_naming_style.pascal_case.required_suffix =
dotnet_naming_style.pascal_case.word_separator =
dotnet_naming_style.pascal_case.capitalization = pascal_case
dotnet_naming_style.pascal_case.required_prefix =
dotnet_naming_style.pascal_case.required_suffix =
dotnet_naming_style.pascal_case.word_separator =
dotnet_naming_style.pascal_case.capitalization = pascal_case
dotnet_style_operator_placement_when_wrapping = beginning_of_line
tab_width = 4
indent_size = 4
end_of_line = crlf
# IDE0040: Add accessibility modifiers
dotnet_diagnostic.IDE0040.severity = silent
# IDE0044: Add readonly modifier
dotnet_diagnostic.IDE0044.severity = silent
+5
View File
@@ -0,0 +1,5 @@
.idea/
.vs/
obj/
.Debug
bin/
+26
View File
@@ -0,0 +1,26 @@
{
"version": "0.2.0",
"configurations": [
{
// Use IntelliSense to find out which attributes exist for C# debugging
// Use hover for the description of the existing attributes
// For further information visit https://github.com/OmniSharp/omnisharp-vscode/blob/master/debugger-launchjson.md
"name": ".NET Core Launch (console)",
"type": "coreclr",
"request": "launch",
"preLaunchTask": "build",
// If you have changed target frameworks, make sure to update the program path.
"program": "${workspaceFolder}/bin/Debug/net6.0/hello-algo.dll",
"args": [],
"cwd": "${workspaceFolder}",
// For more information about the 'console' field, see https://aka.ms/VSCode-CS-LaunchJson-Console
"console": "internalConsole",
"stopAtEntry": false
},
{
"name": ".NET Core Attach",
"type": "coreclr",
"request": "attach"
}
]
}
+41
View File
@@ -0,0 +1,41 @@
{
"version": "2.0.0",
"tasks": [
{
"label": "build",
"command": "dotnet",
"type": "process",
"args": [
"build",
"${workspaceFolder}/hello-algo.csproj",
"/property:GenerateFullPaths=true",
"/consoleloggerparameters:NoSummary"
],
"problemMatcher": "$msCompile"
},
{
"label": "publish",
"command": "dotnet",
"type": "process",
"args": [
"publish",
"${workspaceFolder}/hello-algo.csproj",
"/property:GenerateFullPaths=true",
"/consoleloggerparameters:NoSummary"
],
"problemMatcher": "$msCompile"
},
{
"label": "watch",
"command": "dotnet",
"type": "process",
"args": [
"watch",
"run",
"--project",
"${workspaceFolder}/hello-algo.csproj"
],
"problemMatcher": "$msCompile"
}
]
}
+3
View File
@@ -0,0 +1,3 @@
global using NUnit.Framework;
global using hello_algo.utils;
global using System.Text;
@@ -0,0 +1,107 @@
// File: array.cs
// Created Time: 2022-12-14
// Author: mingXta (1195669834@qq.com)
namespace hello_algo.chapter_array_and_linkedlist;
public class array {
/* Случайный доступ к элементу */
int RandomAccess(int[] nums) {
Random random = new();
// Случайным образом выбрать число из интервала [0, nums.Length)
int randomIndex = random.Next(nums.Length);
// Получить и вернуть случайный элемент
int randomNum = nums[randomIndex];
return randomNum;
}
/* Увеличить длину массива */
int[] Extend(int[] nums, int enlarge) {
// Инициализировать массив увеличенной длины
int[] res = new int[nums.Length + enlarge];
// Скопировать все элементы исходного массива в новый массив
for (int i = 0; i < nums.Length; i++) {
res[i] = nums[i];
}
// Вернуть новый массив после расширения
return res;
}
/* Вставить элемент num по индексу index в массив */
void Insert(int[] nums, int num, int index) {
// Сдвинуть элемент с индексом index и все последующие элементы на одну позицию назад
for (int i = nums.Length - 1; i > index; i--) {
nums[i] = nums[i - 1];
}
// Присвоить num элементу по индексу index
nums[index] = num;
}
/* Удалить элемент по индексу index */
void Remove(int[] nums, int index) {
// Сдвинуть все элементы после индекса index на одну позицию вперед
for (int i = index; i < nums.Length - 1; i++) {
nums[i] = nums[i + 1];
}
}
/* Обход массива */
void Traverse(int[] nums) {
int count = 0;
// Обход массива по индексам
for (int i = 0; i < nums.Length; i++) {
count += nums[i];
}
// Непосредственно обходить элементы массива
foreach (int num in nums) {
count += num;
}
}
/* Найти заданный элемент в массиве */
int Find(int[] nums, int target) {
for (int i = 0; i < nums.Length; i++) {
if (nums[i] == target)
return i;
}
return -1;
}
/* Вспомогательная функция: преобразовать массив в строку */
string ToString(int[] nums) {
return string.Join(",", nums);
}
[Test]
public void Test() {
// Инициализация массива
int[] arr = new int[5];
Console.WriteLine("Массив arr = " + ToString(arr));
int[] nums = [1, 3, 2, 5, 4];
Console.WriteLine("Массив nums = " + ToString(nums));
// Случайный доступ
int randomNum = RandomAccess(nums);
Console.WriteLine("Случайный элемент из nums = " + randomNum);
// Расширение длины
nums = Extend(nums, 3);
Console.WriteLine("После увеличения длины массива до 8 nums = " + ToString(nums));
// Вставка элемента
Insert(nums, 6, 3);
Console.WriteLine("После вставки числа 6 по индексу 3 nums = " + ToString(nums));
// Удаление элемента
Remove(nums, 2);
Console.WriteLine("После удаления элемента по индексу 2 nums = " + ToString(nums));
// Обход массива
Traverse(nums);
// Поиск элемента
int index = Find(nums, 3);
Console.WriteLine("Поиск элемента 3 в nums: индекс = " + index);
}
}
@@ -0,0 +1,80 @@
// File: linked_list.cs
// Created Time: 2022-12-16
// Author: mingXta (1195669834@qq.com)
namespace hello_algo.chapter_array_and_linkedlist;
public class linked_list {
/* Вставить узел P после узла n0 в связном списке */
void Insert(ListNode n0, ListNode P) {
ListNode? n1 = n0.next;
P.next = n1;
n0.next = P;
}
/* Удалить первый узел после узла n0 в связном списке */
void Remove(ListNode n0) {
if (n0.next == null)
return;
// n0 -> P -> n1
ListNode P = n0.next;
ListNode? n1 = P.next;
n0.next = n1;
}
/* Доступ к узлу связного списка по индексу index */
ListNode? Access(ListNode? head, int index) {
for (int i = 0; i < index; i++) {
if (head == null)
return null;
head = head.next;
}
return head;
}
/* Найти в связном списке первый узел со значением target */
int Find(ListNode? head, int target) {
int index = 0;
while (head != null) {
if (head.val == target)
return index;
head = head.next;
index++;
}
return -1;
}
[Test]
public void Test() {
// Инициализация связного списка
// Инициализация всех узлов
ListNode n0 = new(1);
ListNode n1 = new(3);
ListNode n2 = new(2);
ListNode n3 = new(5);
ListNode n4 = new(4);
// Построить ссылки между узлами
n0.next = n1;
n1.next = n2;
n2.next = n3;
n3.next = n4;
Console.WriteLine($"Исходный связный список: {n0}");
// Вставка узла
Insert(n0, new ListNode(0));
Console.WriteLine($"Связный список после вставки узла: {n0}");
// Удаление узла
Remove(n0);
Console.WriteLine($"Связный список после удаления узла: {n0}");
// Доступ к узлу
ListNode? node = Access(n0, 3);
Console.WriteLine($"Значение узла по индексу 3 в связном списке = {node?.val}");
// Поиск узла
int index = Find(n0, 2);
Console.WriteLine($"Индекс узла со значением 2 в связном списке = {index}");
}
}
@@ -0,0 +1,66 @@
/**
* File: list.cs
* Created Time: 2022-12-23
* Author: haptear (haptear@hotmail.com)
*/
namespace hello_algo.chapter_array_and_linkedlist;
public class list {
[Test]
public void Test() {
/* Инициализация списка */
int[] numbers = [1, 3, 2, 5, 4];
List<int> nums = [.. numbers];
Console.WriteLine("Список nums = " + string.Join(",", nums));
/* Доступ к элементу */
int num = nums[1];
Console.WriteLine("Элемент по индексу 1: num = " + num);
/* Обновление элемента */
nums[1] = 0;
Console.WriteLine("После обновления элемента по индексу 1 до 0 nums = " + string.Join(",", nums));
/* Очистить список */
nums.Clear();
Console.WriteLine("После очистки списка nums = " + string.Join(",", nums));
/* Добавление элемента в конец */
nums.Add(1);
nums.Add(3);
nums.Add(2);
nums.Add(5);
nums.Add(4);
Console.WriteLine("После добавления элементов nums = " + string.Join(",", nums));
/* Вставка элемента в середину */
nums.Insert(3, 6);
Console.WriteLine("После вставки числа 6 по индексу 3 nums = " + string.Join(",", nums));
/* Удаление элемента */
nums.RemoveAt(3);
Console.WriteLine("После удаления элемента по индексу 3 nums = " + string.Join(",", nums));
/* Обходить список по индексам */
int count = 0;
for (int i = 0; i < nums.Count; i++) {
count += nums[i];
}
/* Непосредственно обходить элементы списка */
count = 0;
foreach (int x in nums) {
count += x;
}
/* Объединить два списка */
List<int> nums1 = [6, 8, 7, 10, 9];
nums.AddRange(nums1);
Console.WriteLine("После конкатенации списка nums1 к nums nums = " + string.Join(",", nums));
/* Отсортировать список */
nums.Sort(); // После сортировки элементы списка располагаются по возрастанию
Console.WriteLine("После сортировки списка nums = " + string.Join(",", nums));
}
}
@@ -0,0 +1,144 @@
/**
* File: my_list.cs
* Created Time: 2022-12-23
* Author: haptear (haptear@hotmail.com)
*/
namespace hello_algo.chapter_array_and_linkedlist;
/* Класс списка */
class MyList {
private int[] arr; // Массив (для хранения элементов списка)
private int arrCapacity = 10; // Вместимость списка
private int arrSize = 0; // Длина списка (текущее число элементов)
private readonly int extendRatio = 2; // Коэффициент увеличения списка при каждом расширении
/* Конструктор */
public MyList() {
arr = new int[arrCapacity];
}
/* Получить длину списка (текущее число элементов) */
public int Size() {
return arrSize;
}
/* Получить вместимость списка */
public int Capacity() {
return arrCapacity;
}
/* Доступ к элементу */
public int Get(int index) {
// Если индекс выходит за границы, выбрасывается исключение; далее аналогично
if (index < 0 || index >= arrSize)
throw new IndexOutOfRangeException("индекс выходит за границы");
return arr[index];
}
/* Обновление элемента */
public void Set(int index, int num) {
if (index < 0 || index >= arrSize)
throw new IndexOutOfRangeException("индекс выходит за границы");
arr[index] = num;
}
/* Добавление элемента в конец */
public void Add(int num) {
// При превышении вместимости по числу элементов запускается расширение
if (arrSize == arrCapacity)
ExtendCapacity();
arr[arrSize] = num;
// Обновить число элементов
arrSize++;
}
/* Вставка элемента в середину */
public void Insert(int index, int num) {
if (index < 0 || index >= arrSize)
throw new IndexOutOfRangeException("индекс выходит за границы");
// При превышении вместимости по числу элементов запускается расширение
if (arrSize == arrCapacity)
ExtendCapacity();
// Сдвинуть элемент с индексом index и все следующие элементы на одну позицию назад
for (int j = arrSize - 1; j >= index; j--) {
arr[j + 1] = arr[j];
}
arr[index] = num;
// Обновить число элементов
arrSize++;
}
/* Удаление элемента */
public int Remove(int index) {
if (index < 0 || index >= arrSize)
throw new IndexOutOfRangeException("индекс выходит за границы");
int num = arr[index];
// Сдвинуть все элементы после индекса index на одну позицию вперед
for (int j = index; j < arrSize - 1; j++) {
arr[j] = arr[j + 1];
}
// Обновить число элементов
arrSize--;
// Вернуть удаленный элемент
return num;
}
/* Расширение списка */
public void ExtendCapacity() {
// Создать новый массив длиной arrCapacity * extendRatio и скопировать в него исходный массив
Array.Resize(ref arr, arrCapacity * extendRatio);
// Обновить вместимость списка
arrCapacity = arr.Length;
}
/* Преобразовать список в массив */
public int[] ToArray() {
// Преобразовывать только элементы списка в пределах фактической длины
int[] arr = new int[arrSize];
for (int i = 0; i < arrSize; i++) {
arr[i] = Get(i);
}
return arr;
}
}
public class my_list {
[Test]
public void Test() {
/* Инициализация списка */
MyList nums = new();
/* Добавление элемента в конец */
nums.Add(1);
nums.Add(3);
nums.Add(2);
nums.Add(5);
nums.Add(4);
Console.WriteLine("Список nums = " + string.Join(",", nums.ToArray()) +
", вместимость = " + nums.Capacity() + " , длина = " + nums.Size());
/* Вставка элемента в середину */
nums.Insert(3, 6);
Console.WriteLine("После вставки числа 6 по индексу 3 nums = " + string.Join(",", nums.ToArray()));
/* Удаление элемента */
nums.Remove(3);
Console.WriteLine("После удаления элемента по индексу 3 nums = " + string.Join(",", nums.ToArray()));
/* Доступ к элементу */
int num = nums.Get(1);
Console.WriteLine("Элемент по индексу 1: num = " + num);
/* Обновление элемента */
nums.Set(1, 0);
Console.WriteLine("После обновления элемента по индексу 1 до 0 nums = " + string.Join(",", nums.ToArray()));
/* Проверка механизма расширения */
for (int i = 0; i < 10; i++) {
// При i = 5 длина списка превысит его вместимость, и в этот момент сработает механизм расширения
nums.Add(i);
}
Console.WriteLine("Список nums после увеличения вместимости = " + string.Join(",", nums.ToArray()) +
", вместимость = " + nums.Capacity() + " , длина = " + nums.Size());
}
}
@@ -0,0 +1,76 @@
/**
* File: n_queens.cs
* Created Time: 2023-05-04
* Author: hpstory (hpstory1024@163.com)
*/
namespace hello_algo.chapter_backtracking;
public class n_queens {
/* Алгоритм бэктрекинга: n ферзей */
void Backtrack(int row, int n, List<List<string>> state, List<List<List<string>>> res,
bool[] cols, bool[] diags1, bool[] diags2) {
// Когда все строки уже обработаны, записать решение
if (row == n) {
List<List<string>> copyState = [];
foreach (List<string> sRow in state) {
copyState.Add(new List<string>(sRow));
}
res.Add(copyState);
return;
}
// Обойти все столбцы
for (int col = 0; col < n; col++) {
// Вычислить главную и побочную диагонали, соответствующие этой клетке
int diag1 = row - col + n - 1;
int diag2 = row + col;
// Отсечение: в столбце, главной диагонали и побочной диагонали этой клетки не должно быть ферзей
if (!cols[col] && !diags1[diag1] && !diags2[diag2]) {
// Попытка: поставить ферзя в эту клетку
state[row][col] = "Q";
cols[col] = diags1[diag1] = diags2[diag2] = true;
// Перейти к размещению следующей строки
Backtrack(row + 1, n, state, res, cols, diags1, diags2);
// Откат: восстановить эту клетку как пустую
state[row][col] = "#";
cols[col] = diags1[diag1] = diags2[diag2] = false;
}
}
}
/* Решить задачу о n ферзях */
List<List<List<string>>> NQueens(int n) {
// Инициализировать доску размера n*n, где 'Q' обозначает ферзя, а '#' — пустую клетку
List<List<string>> state = [];
for (int i = 0; i < n; i++) {
List<string> row = [];
for (int j = 0; j < n; j++) {
row.Add("#");
}
state.Add(row);
}
bool[] cols = new bool[n]; // Отмечать, есть ли ферзь в столбце
bool[] diags1 = new bool[2 * n - 1]; // Отмечать наличие ферзя на главной диагонали
bool[] diags2 = new bool[2 * n - 1]; // Отмечать наличие ферзя на побочной диагонали
List<List<List<string>>> res = [];
Backtrack(0, n, state, res, cols, diags1, diags2);
return res;
}
[Test]
public void Test() {
int n = 4;
List<List<List<string>>> res = NQueens(n);
Console.WriteLine("Размер входной доски = " + n);
Console.WriteLine("Количество способов расстановки ферзей: " + res.Count);
foreach (List<List<string>> state in res) {
Console.WriteLine("--------------------");
foreach (List<string> row in state) {
PrintUtil.PrintList(row);
}
}
}
}
@@ -0,0 +1,53 @@
/**
* File: permutations_i.cs
* Created Time: 2023-04-24
* Author: hpstory (hpstory1024@163.com)
*/
namespace hello_algo.chapter_backtracking;
public class permutations_i {
/* Алгоритм бэктрекинга: все перестановки I */
void Backtrack(List<int> state, int[] choices, bool[] selected, List<List<int>> res) {
// Когда длина состояния равна числу элементов, записать решение
if (state.Count == choices.Length) {
res.Add(new List<int>(state));
return;
}
// Перебор всех вариантов выбора
for (int i = 0; i < choices.Length; i++) {
int choice = choices[i];
// Отсечение: нельзя выбирать один и тот же элемент повторно
if (!selected[i]) {
// Попытка: сделать выбор и обновить состояние
selected[i] = true;
state.Add(choice);
// Перейти к следующему выбору
Backtrack(state, choices, selected, res);
// Откат: отменить выбор и восстановить предыдущее состояние
selected[i] = false;
state.RemoveAt(state.Count - 1);
}
}
}
/* Все перестановки I */
List<List<int>> PermutationsI(int[] nums) {
List<List<int>> res = [];
Backtrack([], nums, new bool[nums.Length], res);
return res;
}
[Test]
public void Test() {
int[] nums = [1, 2, 3];
List<List<int>> res = PermutationsI(nums);
Console.WriteLine("Входной массив nums = " + string.Join(", ", nums));
Console.WriteLine("Все перестановки res = ");
foreach (List<int> permutation in res) {
PrintUtil.PrintList(permutation);
}
}
}
@@ -0,0 +1,55 @@
/**
* File: permutations_ii.cs
* Created Time: 2023-04-24
* Author: hpstory (hpstory1024@163.com)
*/
namespace hello_algo.chapter_backtracking;
public class permutations_ii {
/* Алгоритм бэктрекинга: все перестановки II */
void Backtrack(List<int> state, int[] choices, bool[] selected, List<List<int>> res) {
// Когда длина состояния равна числу элементов, записать решение
if (state.Count == choices.Length) {
res.Add(new List<int>(state));
return;
}
// Перебор всех вариантов выбора
HashSet<int> duplicated = [];
for (int i = 0; i < choices.Length; i++) {
int choice = choices[i];
// Отсечение: нельзя выбирать один и тот же элемент повторно и нельзя повторно выбирать равные элементы
if (!selected[i] && !duplicated.Contains(choice)) {
// Попытка: сделать выбор и обновить состояние
duplicated.Add(choice); // Записать значения уже выбранных элементов
selected[i] = true;
state.Add(choice);
// Перейти к следующему выбору
Backtrack(state, choices, selected, res);
// Откат: отменить выбор и восстановить предыдущее состояние
selected[i] = false;
state.RemoveAt(state.Count - 1);
}
}
}
/* Все перестановки II */
List<List<int>> PermutationsII(int[] nums) {
List<List<int>> res = [];
Backtrack([], nums, new bool[nums.Length], res);
return res;
}
[Test]
public void Test() {
int[] nums = [1, 2, 2];
List<List<int>> res = PermutationsII(nums);
Console.WriteLine("Входной массив nums = " + string.Join(", ", nums));
Console.WriteLine("Все перестановки res = ");
foreach (List<int> permutation in res) {
PrintUtil.PrintList(permutation);
}
}
}
@@ -0,0 +1,37 @@
/**
* File: preorder_traversal_i_compact.cs
* Created Time: 2023-04-17
* Author: hpstory (hpstory1024@163.com)
*/
namespace hello_algo.chapter_backtracking;
public class preorder_traversal_i_compact {
List<TreeNode> res = [];
/* Предварительный обход: пример 1 */
void PreOrder(TreeNode? root) {
if (root == null) {
return;
}
if (root.val == 7) {
// Записать решение
res.Add(root);
}
PreOrder(root.left);
PreOrder(root.right);
}
[Test]
public void Test() {
TreeNode? root = TreeNode.ListToTree([1, 7, 3, 4, 5, 6, 7]);
Console.WriteLine("\nИнициализация двоичного дерева");
PrintUtil.PrintTree(root);
// Предварительный обход
PreOrder(root);
Console.WriteLine("\nВсе узлы со значением 7");
PrintUtil.PrintList(res.Select(p => p.val).ToList());
}
}
@@ -0,0 +1,44 @@
/**
* File: preorder_traversal_ii_compact.cs
* Created Time: 2023-04-17
* Author: hpstory (hpstory1024@163.com)
*/
namespace hello_algo.chapter_backtracking;
public class preorder_traversal_ii_compact {
List<TreeNode> path = [];
List<List<TreeNode>> res = [];
/* Предварительный обход: пример 2 */
void PreOrder(TreeNode? root) {
if (root == null) {
return;
}
// Попытка
path.Add(root);
if (root.val == 7) {
// Записать решение
res.Add(new List<TreeNode>(path));
}
PreOrder(root.left);
PreOrder(root.right);
// Откат
path.RemoveAt(path.Count - 1);
}
[Test]
public void Test() {
TreeNode? root = TreeNode.ListToTree([1, 7, 3, 4, 5, 6, 7]);
Console.WriteLine("\nИнициализация двоичного дерева");
PrintUtil.PrintTree(root);
// Предварительный обход
PreOrder(root);
Console.WriteLine("\nВсе пути от корня к узлу 7");
foreach (List<TreeNode> path in res) {
PrintUtil.PrintList(path.Select(p => p.val).ToList());
}
}
}
@@ -0,0 +1,45 @@
/**
* File: preorder_traversal_iii_compact.cs
* Created Time: 2023-04-17
* Author: hpstory (hpstory1024@163.com)
*/
namespace hello_algo.chapter_backtracking;
public class preorder_traversal_iii_compact {
List<TreeNode> path = [];
List<List<TreeNode>> res = [];
/* Предварительный обход: пример 3 */
void PreOrder(TreeNode? root) {
// Отсечение
if (root == null || root.val == 3) {
return;
}
// Попытка
path.Add(root);
if (root.val == 7) {
// Записать решение
res.Add(new List<TreeNode>(path));
}
PreOrder(root.left);
PreOrder(root.right);
// Откат
path.RemoveAt(path.Count - 1);
}
[Test]
public void Test() {
TreeNode? root = TreeNode.ListToTree([1, 7, 3, 4, 5, 6, 7]);
Console.WriteLine("\nИнициализация двоичного дерева");
PrintUtil.PrintTree(root);
// Предварительный обход
PreOrder(root);
Console.WriteLine("\nВсе пути от корня к узлу 7, не содержащие узлов со значением 3");
foreach (List<TreeNode> path in res) {
PrintUtil.PrintList(path.Select(p => p.val).ToList());
}
}
}
@@ -0,0 +1,72 @@
/**
* File: preorder_traversal_iii_template.cs
* Created Time: 2023-04-17
* Author: hpstory (hpstory1024@163.com)
*/
namespace hello_algo.chapter_backtracking;
public class preorder_traversal_iii_template {
/* Проверить, является ли текущее состояние решением */
bool IsSolution(List<TreeNode> state) {
return state.Count != 0 && state[^1].val == 7;
}
/* Записать решение */
void RecordSolution(List<TreeNode> state, List<List<TreeNode>> res) {
res.Add(new List<TreeNode>(state));
}
/* Проверить, допустим ли этот выбор в текущем состоянии */
bool IsValid(List<TreeNode> state, TreeNode choice) {
return choice != null && choice.val != 3;
}
/* Обновить состояние */
void MakeChoice(List<TreeNode> state, TreeNode choice) {
state.Add(choice);
}
/* Восстановить состояние */
void UndoChoice(List<TreeNode> state, TreeNode choice) {
state.RemoveAt(state.Count - 1);
}
/* Алгоритм бэктрекинга: пример 3 */
void Backtrack(List<TreeNode> state, List<TreeNode> choices, List<List<TreeNode>> res) {
// Проверить, является ли текущее состояние решением
if (IsSolution(state)) {
// Записать решение
RecordSolution(state, res);
}
// Перебор всех вариантов выбора
foreach (TreeNode choice in choices) {
// Отсечение: проверить допустимость выбора
if (IsValid(state, choice)) {
// Попытка: сделать выбор и обновить состояние
MakeChoice(state, choice);
// Перейти к следующему выбору
Backtrack(state, [choice.left!, choice.right!], res);
// Откат: отменить выбор и восстановить предыдущее состояние
UndoChoice(state, choice);
}
}
}
[Test]
public void Test() {
TreeNode? root = TreeNode.ListToTree([1, 7, 3, 4, 5, 6, 7]);
Console.WriteLine("\nИнициализация двоичного дерева");
PrintUtil.PrintTree(root);
// Алгоритм бэктрекинга
List<List<TreeNode>> res = [];
List<TreeNode> choices = [root!];
Backtrack([], choices, res);
Console.WriteLine("\nВсе пути от корня к узлу 7, в которых путь не содержит узлов со значением 3");
foreach (List<TreeNode> path in res) {
PrintUtil.PrintList(path.Select(p => p.val).ToList());
}
}
}
@@ -0,0 +1,55 @@
/**
* File: subset_sum_i.cs
* Created Time: 2023-06-25
* Author: hpstory (hpstory1024@163.com)
*/
namespace hello_algo.chapter_backtracking;
public class subset_sum_i {
/* Алгоритм бэктрекинга: сумма подмножеств I */
void Backtrack(List<int> state, int target, int[] choices, int start, List<List<int>> res) {
// Если сумма подмножества равна target, записать решение
if (target == 0) {
res.Add(new List<int>(state));
return;
}
// Обойти все варианты выбора
// Отсечение 2: начинать обход с start, чтобы избежать генерации повторяющихся подмножеств
for (int i = start; i < choices.Length; i++) {
// Отсечение 1: если сумма подмножества превышает target, немедленно завершить цикл
// Это связано с тем, что массив уже отсортирован, следующие элементы больше, и сумма подмножества точно превысит target
if (target - choices[i] < 0) {
break;
}
// Попытка: сделать выбор и обновить target и start
state.Add(choices[i]);
// Перейти к следующему выбору
Backtrack(state, target - choices[i], choices, i, res);
// Откат: отменить выбор и восстановить предыдущее состояние
state.RemoveAt(state.Count - 1);
}
}
/* Решить задачу суммы подмножеств I */
List<List<int>> SubsetSumI(int[] nums, int target) {
List<int> state = []; // Состояние (подмножество)
Array.Sort(nums); // Отсортировать nums
int start = 0; // Стартовая вершина обхода
List<List<int>> res = []; // Список результатов (список подмножеств)
Backtrack(state, target, nums, start, res);
return res;
}
[Test]
public void Test() {
int[] nums = [3, 4, 5];
int target = 9;
List<List<int>> res = SubsetSumI(nums, target);
Console.WriteLine("Входной массив nums = " + string.Join(", ", nums) + ", target = " + target);
Console.WriteLine("Все подмножества с суммой " + target + ": res = ");
foreach (var subset in res) {
PrintUtil.PrintList(subset);
}
}
}
@@ -0,0 +1,53 @@
/**
* File: subset_sum_i_naive.cs
* Created Time: 2023-06-25
* Author: hpstory (hpstory1024@163.com)
*/
namespace hello_algo.chapter_backtracking;
public class subset_sum_i_naive {
/* Алгоритм бэктрекинга: сумма подмножеств I */
void Backtrack(List<int> state, int target, int total, int[] choices, List<List<int>> res) {
// Если сумма подмножества равна target, записать решение
if (total == target) {
res.Add(new List<int>(state));
return;
}
// Перебор всех вариантов выбора
for (int i = 0; i < choices.Length; i++) {
// Отсечение: если сумма подмножества превышает target, пропустить этот выбор
if (total + choices[i] > target) {
continue;
}
// Попытка: сделать выбор и обновить элемент и total
state.Add(choices[i]);
// Перейти к следующему выбору
Backtrack(state, target, total + choices[i], choices, res);
// Откат: отменить выбор и восстановить предыдущее состояние
state.RemoveAt(state.Count - 1);
}
}
/* Решить задачу суммы подмножеств I (с повторяющимися подмножествами) */
List<List<int>> SubsetSumINaive(int[] nums, int target) {
List<int> state = []; // Состояние (подмножество)
int total = 0; // Сумма подмножеств
List<List<int>> res = []; // Список результатов (список подмножеств)
Backtrack(state, target, total, nums, res);
return res;
}
[Test]
public void Test() {
int[] nums = [3, 4, 5];
int target = 9;
List<List<int>> res = SubsetSumINaive(nums, target);
Console.WriteLine("Входной массив nums = " + string.Join(", ", nums) + ", target = " + target);
Console.WriteLine("Все подмножества с суммой " + target + ": res = ");
foreach (var subset in res) {
PrintUtil.PrintList(subset);
}
Console.WriteLine("Обратите внимание: результат этого метода содержит повторяющиеся множества");
}
}
@@ -0,0 +1,60 @@
/**
* File: subset_sum_ii.cs
* Created Time: 2023-06-25
* Author: hpstory (hpstory1024@163.com)
*/
namespace hello_algo.chapter_backtracking;
public class subset_sum_ii {
/* Алгоритм бэктрекинга: сумма подмножеств II */
void Backtrack(List<int> state, int target, int[] choices, int start, List<List<int>> res) {
// Если сумма подмножества равна target, записать решение
if (target == 0) {
res.Add(new List<int>(state));
return;
}
// Обойти все варианты выбора
// Отсечение 2: начинать обход с start, чтобы избежать генерации повторяющихся подмножеств
// Отсечение 3: начинать обход с start, чтобы избежать повторного выбора одного и того же элемента
for (int i = start; i < choices.Length; i++) {
// Отсечение 1: если сумма подмножества превышает target, немедленно завершить цикл
// Это связано с тем, что массив уже отсортирован, следующие элементы больше, и сумма подмножества точно превысит target
if (target - choices[i] < 0) {
break;
}
// Отсечение 4: если этот элемент равен элементу слева, значит ветвь поиска повторяется, ее нужно сразу пропустить
if (i > start && choices[i] == choices[i - 1]) {
continue;
}
// Попытка: сделать выбор и обновить target и start
state.Add(choices[i]);
// Перейти к следующему выбору
Backtrack(state, target - choices[i], choices, i + 1, res);
// Откат: отменить выбор и восстановить предыдущее состояние
state.RemoveAt(state.Count - 1);
}
}
/* Решить задачу суммы подмножеств II */
List<List<int>> SubsetSumII(int[] nums, int target) {
List<int> state = []; // Состояние (подмножество)
Array.Sort(nums); // Отсортировать nums
int start = 0; // Стартовая вершина обхода
List<List<int>> res = []; // Список результатов (список подмножеств)
Backtrack(state, target, nums, start, res);
return res;
}
[Test]
public void Test() {
int[] nums = [4, 4, 5];
int target = 9;
List<List<int>> res = SubsetSumII(nums, target);
Console.WriteLine("Входной массив nums = " + string.Join(", ", nums) + ", target = " + target);
Console.WriteLine("Все подмножества с суммой " + target + ": res = ");
foreach (var subset in res) {
PrintUtil.PrintList(subset);
}
}
}
@@ -0,0 +1,77 @@
/**
* File: iteration.cs
* Created Time: 2023-08-28
* Author: hpstory (hpstory1024@163.com)
*/
namespace hello_algo.chapter_computational_complexity;
public class iteration {
/* Цикл for */
int ForLoop(int n) {
int res = 0;
// Циклическое суммирование 1, 2, ..., n-1, n
for (int i = 1; i <= n; i++) {
res += i;
}
return res;
}
/* Цикл while */
int WhileLoop(int n) {
int res = 0;
int i = 1; // Инициализация условной переменной
// Циклическое суммирование 1, 2, ..., n-1, n
while (i <= n) {
res += i;
i += 1; // Обновить условную переменную
}
return res;
}
/* Цикл while (двойное обновление) */
int WhileLoopII(int n) {
int res = 0;
int i = 1; // Инициализация условной переменной
// Циклическое суммирование 1, 4, 10, ...
while (i <= n) {
res += i;
// Обновить условную переменную
i += 1;
i *= 2;
}
return res;
}
/* Двойной цикл for */
string NestedForLoop(int n) {
StringBuilder res = new();
// Цикл по i = 1, 2, ..., n-1, n
for (int i = 1; i <= n; i++) {
// Цикл по j = 1, 2, ..., n-1, n
for (int j = 1; j <= n; j++) {
res.Append($"({i}, {j}), ");
}
}
return res.ToString();
}
/* Driver Code */
[Test]
public void Test() {
int n = 5;
int res;
res = ForLoop(n);
Console.WriteLine("\nРезультат суммирования в цикле for res = " + res);
res = WhileLoop(n);
Console.WriteLine("\nРезультат суммирования в цикле while res = " + res);
res = WhileLoopII(n);
Console.WriteLine("\nРезультат суммирования в цикле while (двойное обновление) res = " + res);
string resStr = NestedForLoop(n);
Console.WriteLine("\nРезультат обхода в двойном цикле for " + resStr);
}
}
@@ -0,0 +1,78 @@
/**
* File: recursion.cs
* Created Time: 2023-08-28
* Author: hpstory (hpstory1024@163.com)
*/
namespace hello_algo.chapter_computational_complexity;
public class recursion {
/* Рекурсия */
int Recur(int n) {
// Условие завершения
if (n == 1)
return 1;
// Рекурсия: рекурсивный вызов
int res = Recur(n - 1);
// Возврат: вернуть результат
return n + res;
}
/* Имитация рекурсии итерацией */
int ForLoopRecur(int n) {
// Использовать явный стек для имитации системного стека вызовов
Stack<int> stack = new();
int res = 0;
// Рекурсия: рекурсивный вызов
for (int i = n; i > 0; i--) {
// Имитировать «рекурсию» с помощью операции помещения в стек
stack.Push(i);
}
// Возврат: вернуть результат
while (stack.Count > 0) {
// Имитировать «возврат» с помощью операции извлечения из стека
res += stack.Pop();
}
// res = 1+2+3+...+n
return res;
}
/* Хвостовая рекурсия */
int TailRecur(int n, int res) {
// Условие завершения
if (n == 0)
return res;
// Хвостовой рекурсивный вызов
return TailRecur(n - 1, res + n);
}
/* Последовательность Фибоначчи: рекурсия */
int Fib(int n) {
// Условие завершения: f(1) = 0, f(2) = 1
if (n == 1 || n == 2)
return n - 1;
// Рекурсивный вызов f(n) = f(n-1) + f(n-2)
int res = Fib(n - 1) + Fib(n - 2);
// Вернуть результат f(n)
return res;
}
/* Driver Code */
[Test]
public void Test() {
int n = 5;
int res;
res = Recur(n);
Console.WriteLine("\nРезультат суммирования в рекурсивной функции res = " + res);
res = ForLoopRecur(n);
Console.WriteLine("\nРезультат суммирования при имитации рекурсии итерацией res = " + res);
res = TailRecur(n, 0);
Console.WriteLine("\nРезультат суммирования в хвостовой рекурсии res = " + res);
res = Fib(n);
Console.WriteLine("\nЧлен последовательности Фибоначчи с номером " + n + " = " + res);
}
}
@@ -0,0 +1,104 @@
/**
* File: space_complexity.cs
* Created Time: 2022-12-23
* Author: haptear (haptear@hotmail.com)
*/
namespace hello_algo.chapter_computational_complexity;
public class space_complexity {
/* Функция */
int Function() {
// Выполнить некоторые операции
return 0;
}
/* Постоянная сложность */
void Constant(int n) {
// Константы, переменные и объекты занимают O(1) памяти
int a = 0;
int b = 0;
int[] nums = new int[10000];
ListNode node = new(0);
// Переменные в цикле занимают O(1) памяти
for (int i = 0; i < n; i++) {
int c = 0;
}
// Функции в цикле занимают O(1) памяти
for (int i = 0; i < n; i++) {
Function();
}
}
/* Линейная сложность */
void Linear(int n) {
// Массив длины n занимает O(n) памяти
int[] nums = new int[n];
// Список длины n занимает O(n) памяти
List<ListNode> nodes = [];
for (int i = 0; i < n; i++) {
nodes.Add(new ListNode(i));
}
// Хеш-таблица длины n занимает O(n) памяти
Dictionary<int, string> map = [];
for (int i = 0; i < n; i++) {
map.Add(i, i.ToString());
}
}
/* Линейная сложность (рекурсивная реализация) */
void LinearRecur(int n) {
Console.WriteLine("Рекурсия n = " + n);
if (n == 1) return;
LinearRecur(n - 1);
}
/* Квадратичная сложность */
void Quadratic(int n) {
// Матрица занимает O(n^2) памяти
int[,] numMatrix = new int[n, n];
// Двумерный список занимает O(n^2) памяти
List<List<int>> numList = [];
for (int i = 0; i < n; i++) {
List<int> tmp = [];
for (int j = 0; j < n; j++) {
tmp.Add(0);
}
numList.Add(tmp);
}
}
/* Квадратичная сложность (рекурсивная реализация) */
int QuadraticRecur(int n) {
if (n <= 0) return 0;
int[] nums = new int[n];
Console.WriteLine("В рекурсии n = " + n + ", длина nums = " + nums.Length);
return QuadraticRecur(n - 1);
}
/* Экспоненциальная сложность (построение полного двоичного дерева) */
TreeNode? BuildTree(int n) {
if (n == 0) return null;
TreeNode root = new(0) {
left = BuildTree(n - 1),
right = BuildTree(n - 1)
};
return root;
}
[Test]
public void Test() {
int n = 5;
// Постоянная сложность
Constant(n);
// Линейная сложность
Linear(n);
LinearRecur(n);
// Квадратичная сложность
Quadratic(n);
QuadraticRecur(n);
// Экспоненциальная сложность
TreeNode? root = BuildTree(n);
PrintUtil.PrintTree(root);
}
}
@@ -0,0 +1,195 @@
/**
* File: time_complexity.cs
* Created Time: 2022-12-23
* Author: haptear (haptear@hotmail.com)
*/
namespace hello_algo.chapter_computational_complexity;
public class time_complexity {
void Algorithm(int n) {
int a = 1; // +0 (прием 1)
a += n; // +0 (прием 1)
// +n (прием 2)
for (int i = 0; i < 5 * n + 1; i++) {
Console.WriteLine(0);
}
// +n*n (прием 3)
for (int i = 0; i < 2 * n; i++) {
for (int j = 0; j < n + 1; j++) {
Console.WriteLine(0);
}
}
}
// Временная сложность алгоритма A: константная
void AlgorithmA(int n) {
Console.WriteLine(0);
}
// Временная сложность алгоритма B: линейная
void AlgorithmB(int n) {
for (int i = 0; i < n; i++) {
Console.WriteLine(0);
}
}
// Временная сложность алгоритма C: константная
void AlgorithmC(int n) {
for (int i = 0; i < 1000000; i++) {
Console.WriteLine(0);
}
}
/* Постоянная сложность */
int Constant(int n) {
int count = 0;
int size = 100000;
for (int i = 0; i < size; i++)
count++;
return count;
}
/* Линейная сложность */
int Linear(int n) {
int count = 0;
for (int i = 0; i < n; i++)
count++;
return count;
}
/* Линейная сложность (обход массива) */
int ArrayTraversal(int[] nums) {
int count = 0;
// Число итераций пропорционально длине массива
foreach (int num in nums) {
count++;
}
return count;
}
/* Квадратичная сложность */
int Quadratic(int n) {
int count = 0;
// Число итераций квадратично зависит от размера данных n
for (int i = 0; i < n; i++) {
for (int j = 0; j < n; j++) {
count++;
}
}
return count;
}
/* Квадратичная сложность (пузырьковая сортировка) */
int BubbleSort(int[] nums) {
int count = 0; // Счетчик
// Внешний цикл: неотсортированный диапазон [0, i]
for (int i = nums.Length - 1; i > 0; i--) {
// Внутренний цикл: переместить максимальный элемент неотсортированного диапазона [0, i] в его правый конец
for (int j = 0; j < i; j++) {
if (nums[j] > nums[j + 1]) {
// Поменять местами nums[j] и nums[j + 1]
(nums[j + 1], nums[j]) = (nums[j], nums[j + 1]);
count += 3; // Обмен элементов включает 3 элементарные операции
}
}
}
return count;
}
/* Экспоненциальная сложность (итеративная реализация) */
int Exponential(int n) {
int count = 0, bas = 1;
// На каждом шаге клетка делится надвое, образуя последовательность 1, 2, 4, 8, ..., 2^(n-1)
for (int i = 0; i < n; i++) {
for (int j = 0; j < bas; j++) {
count++;
}
bas *= 2;
}
// count = 1 + 2 + 4 + 8 + .. + 2^(n-1) = 2^n - 1
return count;
}
/* Экспоненциальная сложность (рекурсивная реализация) */
int ExpRecur(int n) {
if (n == 1) return 1;
return ExpRecur(n - 1) + ExpRecur(n - 1) + 1;
}
/* Логарифмическая сложность (итеративная реализация) */
int Logarithmic(int n) {
int count = 0;
while (n > 1) {
n /= 2;
count++;
}
return count;
}
/* Логарифмическая сложность (рекурсивная реализация) */
int LogRecur(int n) {
if (n <= 1) return 0;
return LogRecur(n / 2) + 1;
}
/* Линейно-логарифмическая сложность */
int LinearLogRecur(int n) {
if (n <= 1) return 1;
int count = LinearLogRecur(n / 2) + LinearLogRecur(n / 2);
for (int i = 0; i < n; i++) {
count++;
}
return count;
}
/* Факториальная сложность (рекурсивная реализация) */
int FactorialRecur(int n) {
if (n == 0) return 1;
int count = 0;
// Из одного получается n
for (int i = 0; i < n; i++) {
count += FactorialRecur(n - 1);
}
return count;
}
[Test]
public void Test() {
// Можно изменить n и запустить программу, чтобы увидеть, как меняется число операций при разных сложностях
int n = 8;
Console.WriteLine("Размер входных данных n = " + n);
int count = Constant(n);
Console.WriteLine("Число операций константной сложности = " + count);
count = Linear(n);
Console.WriteLine("Число операций линейной сложности = " + count);
count = ArrayTraversal(new int[n]);
Console.WriteLine("Число операций линейной сложности (обход массива) = " + count);
count = Quadratic(n);
Console.WriteLine("Число операций квадратичной сложности = " + count);
int[] nums = new int[n];
for (int i = 0; i < n; i++)
nums[i] = n - i; // [n,n-1,...,2,1]
count = BubbleSort(nums);
Console.WriteLine("Число операций квадратичной сложности (пузырьковая сортировка) = " + count);
count = Exponential(n);
Console.WriteLine("Число операций экспоненциальной сложности (итеративная реализация) = " + count);
count = ExpRecur(n);
Console.WriteLine("Число операций экспоненциальной сложности (рекурсивная реализация) = " + count);
count = Logarithmic(n);
Console.WriteLine("Число операций логарифмической сложности (итеративная реализация) = " + count);
count = LogRecur(n);
Console.WriteLine("Число операций логарифмической сложности (рекурсивная реализация) = " + count);
count = LinearLogRecur(n);
Console.WriteLine("Число операций линейно-логарифмической сложности (рекурсивная реализация) = " + count);
count = FactorialRecur(n);
Console.WriteLine("Число операций факториальной сложности (рекурсивная реализация) = " + count);
}
}
@@ -0,0 +1,49 @@
/**
* File: worst_best_time_complexity.cs
* Created Time: 2022-12-23
* Author: haptear (haptear@hotmail.com)
*/
namespace hello_algo.chapter_computational_complexity;
public class worst_best_time_complexity {
/* Создать массив с элементами { 1, 2, ..., n } в случайном порядке */
int[] RandomNumbers(int n) {
int[] nums = new int[n];
// Создать массив nums = { 1, 2, 3, ..., n }
for (int i = 0; i < n; i++) {
nums[i] = i + 1;
}
// Случайно перемешать элементы массива
for (int i = 0; i < nums.Length; i++) {
int index = new Random().Next(i, nums.Length);
(nums[i], nums[index]) = (nums[index], nums[i]);
}
return nums;
}
/* Найти индекс числа 1 в массиве nums */
int FindOne(int[] nums) {
for (int i = 0; i < nums.Length; i++) {
// Когда элемент 1 находится в начале массива, достигается лучшая временная сложность O(1)
// Когда элемент 1 находится в конце массива, достигается худшая временная сложность O(n)
if (nums[i] == 1)
return i;
}
return -1;
}
/* Driver Code */
[Test]
public void Test() {
for (int i = 0; i < 10; i++) {
int n = 100;
int[] nums = RandomNumbers(n);
int index = FindOne(nums);
Console.WriteLine("\nМассив [1, 2, ..., n] после перемешивания = " + string.Join(",", nums));
Console.WriteLine("Индекс числа 1 = " + index);
}
}
}
@@ -0,0 +1,46 @@
/**
* File: binary_search_recur.cs
* Created Time: 2023-07-18
* Author: hpstory (hpstory1024@163.com)
*/
namespace hello_algo.chapter_divide_and_conquer;
public class binary_search_recur {
/* Бинарный поиск: задача f(i, j) */
int DFS(int[] nums, int target, int i, int j) {
// Если интервал пуст, целевой элемент отсутствует, вернуть -1
if (i > j) {
return -1;
}
// Вычислить индекс середины m
int m = (i + j) / 2;
if (nums[m] < target) {
// Рекурсивная подзадача f(m+1, j)
return DFS(nums, target, m + 1, j);
} else if (nums[m] > target) {
// Рекурсивная подзадача f(i, m-1)
return DFS(nums, target, i, m - 1);
} else {
// Целевой элемент найден, вернуть его индекс
return m;
}
}
/* Бинарный поиск */
int BinarySearch(int[] nums, int target) {
int n = nums.Length;
// Решить задачу f(0, n-1)
return DFS(nums, target, 0, n - 1);
}
[Test]
public void Test() {
int target = 6;
int[] nums = [1, 3, 6, 8, 12, 15, 23, 26, 31, 35];
// Бинарный поиск (двусторонне замкнутый интервал)
int index = BinarySearch(nums, target);
Console.WriteLine("Индекс целевого элемента 6 = " + index);
}
}
@@ -0,0 +1,49 @@
/**
* File: build_tree.cs
* Created Time: 2023-07-18
* Author: hpstory (hpstory1024@163.com)
*/
namespace hello_algo.chapter_divide_and_conquer;
public class build_tree {
/* Построить двоичное дерево: разделяй и властвуй */
TreeNode? DFS(int[] preorder, Dictionary<int, int> inorderMap, int i, int l, int r) {
// Завершить при пустом диапазоне поддерева
if (r - l < 0)
return null;
// Инициализировать корневой узел
TreeNode root = new(preorder[i]);
// Найти m, чтобы разделить левое и правое поддеревья
int m = inorderMap[preorder[i]];
// Подзадача: построить левое поддерево
root.left = DFS(preorder, inorderMap, i + 1, l, m - 1);
// Подзадача: построить правое поддерево
root.right = DFS(preorder, inorderMap, i + 1 + m - l, m + 1, r);
// Вернуть корневой узел
return root;
}
/* Построить двоичное дерево */
TreeNode? BuildTree(int[] preorder, int[] inorder) {
// Инициализировать хеш-таблицу для хранения соответствия элементов inorder их индексам
Dictionary<int, int> inorderMap = [];
for (int i = 0; i < inorder.Length; i++) {
inorderMap.TryAdd(inorder[i], i);
}
TreeNode? root = DFS(preorder, inorderMap, 0, 0, inorder.Length - 1);
return root;
}
[Test]
public void Test() {
int[] preorder = [3, 9, 2, 1, 7];
int[] inorder = [9, 3, 1, 2, 7];
Console.WriteLine("Предварительный обход = " + string.Join(", ", preorder));
Console.WriteLine("Симметричный обход = " + string.Join(", ", inorder));
TreeNode? root = BuildTree(preorder, inorder);
Console.WriteLine("Построенное двоичное дерево:");
PrintUtil.PrintTree(root);
}
}
@@ -0,0 +1,59 @@
/**
* File: hanota.cs
* Created Time: 2023-07-18
* Author: hpstory (hpstory1024@163.com)
*/
namespace hello_algo.chapter_divide_and_conquer;
public class hanota {
/* Переместить один диск */
void Move(List<int> src, List<int> tar) {
// Снять диск с вершины src
int pan = src[^1];
src.RemoveAt(src.Count - 1);
// Положить диск на вершину tar
tar.Add(pan);
}
/* Решить задачу Ханойской башни f(i) */
void DFS(int i, List<int> src, List<int> buf, List<int> tar) {
// Если в src остался только один диск, сразу переместить его в tar
if (i == 1) {
Move(src, tar);
return;
}
// Подзадача f(i-1): переместить верхние i-1 дисков из src в buf с помощью tar
DFS(i - 1, src, tar, buf);
// Подзадача f(1): переместить оставшийся один диск из src в tar
Move(src, tar);
// Подзадача f(i-1): переместить верхние i-1 дисков из buf в tar с помощью src
DFS(i - 1, buf, src, tar);
}
/* Решить задачу Ханойской башни */
void SolveHanota(List<int> A, List<int> B, List<int> C) {
int n = A.Count;
// Переместить верхние n дисков из A в C с помощью B
DFS(n, A, B, C);
}
[Test]
public void Test() {
// Хвост списка соответствует вершине столбца
List<int> A = [5, 4, 3, 2, 1];
List<int> B = [];
List<int> C = [];
Console.WriteLine("Исходное состояние:");
Console.WriteLine("A = " + string.Join(", ", A));
Console.WriteLine("B = " + string.Join(", ", B));
Console.WriteLine("C = " + string.Join(", ", C));
SolveHanota(A, B, C);
Console.WriteLine("После завершения перемещения дисков:");
Console.WriteLine("A = " + string.Join(", ", A));
Console.WriteLine("B = " + string.Join(", ", B));
Console.WriteLine("C = " + string.Join(", ", C));
}
}
@@ -0,0 +1,41 @@
/**
* File: climbing_stairs_backtrack.cs
* Created Time: 2023-06-30
* Author: hpstory (hpstory1024@163.com)
*/
namespace hello_algo.chapter_dynamic_programming;
public class climbing_stairs_backtrack {
/* Бэктрекинг */
void Backtrack(List<int> choices, int state, int n, List<int> res) {
// Когда подъем достигает n-й ступени, число вариантов увеличивается на 1
if (state == n)
res[0]++;
// Перебор всех вариантов выбора
foreach (int choice in choices) {
// Отсечение: нельзя выходить за n-ю ступень
if (state + choice > n)
continue;
// Попытка: сделать выбор и обновить состояние
Backtrack(choices, state + choice, n, res);
// Откат
}
}
/* Подъем по лестнице: бэктрекинг */
int ClimbingStairsBacktrack(int n) {
List<int> choices = [1, 2]; // Можно подняться на 1 или 2 ступени
int state = 0; // Начать подъем с 0-й ступени
List<int> res = [0]; // Использовать res[0] для хранения числа решений
Backtrack(choices, state, n, res);
return res[0];
}
[Test]
public void Test() {
int n = 9;
int res = ClimbingStairsBacktrack(n);
Console.WriteLine($"Количество способов подняться по лестнице из {n} ступеней = {res}");
}
}
@@ -0,0 +1,36 @@
/**
* File: climbing_stairs_constraint_dp.cs
* Created Time: 2023-07-03
* Author: hpstory (hpstory1024@163.com)
*/
namespace hello_algo.chapter_dynamic_programming;
public class climbing_stairs_constraint_dp {
/* Подъем по лестнице с ограничениями: динамическое программирование */
int ClimbingStairsConstraintDP(int n) {
if (n == 1 || n == 2) {
return 1;
}
// Инициализация таблицы dp для хранения решений подзадач
int[,] dp = new int[n + 1, 3];
// Начальное состояние: заранее задать решения наименьших подзадач
dp[1, 1] = 1;
dp[1, 2] = 0;
dp[2, 1] = 0;
dp[2, 2] = 1;
// Переход состояний: постепенное решение больших подзадач через меньшие
for (int i = 3; i <= n; i++) {
dp[i, 1] = dp[i - 1, 2];
dp[i, 2] = dp[i - 2, 1] + dp[i - 2, 2];
}
return dp[n, 1] + dp[n, 2];
}
[Test]
public void Test() {
int n = 9;
int res = ClimbingStairsConstraintDP(n);
Console.WriteLine($"Количество способов подняться по лестнице из {n} ступеней = {res}");
}
}
@@ -0,0 +1,31 @@
/**
* File: climbing_stairs_dfs.cs
* Created Time: 2023-06-30
* Author: hpstory (hpstory1024@163.com)
*/
namespace hello_algo.chapter_dynamic_programming;
public class climbing_stairs_dfs {
/* Поиск */
int DFS(int i) {
// dp[1] и dp[2] уже известны, вернуть их
if (i == 1 || i == 2)
return i;
// dp[i] = dp[i-1] + dp[i-2]
int count = DFS(i - 1) + DFS(i - 2);
return count;
}
/* Подъем по лестнице: поиск */
int ClimbingStairsDFS(int n) {
return DFS(n);
}
[Test]
public void Test() {
int n = 9;
int res = ClimbingStairsDFS(n);
Console.WriteLine($"Количество способов подняться по лестнице из {n} ступеней = {res}");
}
}
@@ -0,0 +1,39 @@
/**
* File: climbing_stairs_dfs_mem.cs
* Created Time: 2023-06-30
* Author: hpstory (hpstory1024@163.com)
*/
namespace hello_algo.chapter_dynamic_programming;
public class climbing_stairs_dfs_mem {
/* Поиск с мемоизацией */
int DFS(int i, int[] mem) {
// dp[1] и dp[2] уже известны, вернуть их
if (i == 1 || i == 2)
return i;
// Если запись dp[i] существует, сразу вернуть ее
if (mem[i] != -1)
return mem[i];
// dp[i] = dp[i-1] + dp[i-2]
int count = DFS(i - 1, mem) + DFS(i - 2, mem);
// Сохранить dp[i]
mem[i] = count;
return count;
}
/* Подъем по лестнице: поиск с мемоизацией */
int ClimbingStairsDFSMem(int n) {
// mem[i] хранит число способов подняться на i-ю ступень, -1 означает отсутствие записи
int[] mem = new int[n + 1];
Array.Fill(mem, -1);
return DFS(n, mem);
}
[Test]
public void Test() {
int n = 9;
int res = ClimbingStairsDFSMem(n);
Console.WriteLine($"Количество способов подняться по лестнице из {n} ступеней = {res}");
}
}
@@ -0,0 +1,49 @@
/**
* File: climbing_stairs_dp.cs
* Created Time: 2023-06-30
* Author: hpstory (hpstory1024@163.com)
*/
namespace hello_algo.chapter_dynamic_programming;
public class climbing_stairs_dp {
/* Подъем по лестнице: динамическое программирование */
int ClimbingStairsDP(int n) {
if (n == 1 || n == 2)
return n;
// Инициализация таблицы dp для хранения решений подзадач
int[] dp = new int[n + 1];
// Начальное состояние: заранее задать решения наименьших подзадач
dp[1] = 1;
dp[2] = 2;
// Переход состояний: постепенное решение больших подзадач через меньшие
for (int i = 3; i <= n; i++) {
dp[i] = dp[i - 1] + dp[i - 2];
}
return dp[n];
}
/* Подъем по лестнице: динамическое программирование с оптимизацией памяти */
int ClimbingStairsDPComp(int n) {
if (n == 1 || n == 2)
return n;
int a = 1, b = 2;
for (int i = 3; i <= n; i++) {
int tmp = b;
b = a + b;
a = tmp;
}
return b;
}
[Test]
public void Test() {
int n = 9;
int res = ClimbingStairsDP(n);
Console.WriteLine($"Количество способов подняться по лестнице из {n} ступеней = {res}");
res = ClimbingStairsDPComp(n);
Console.WriteLine($"Количество способов подняться по лестнице из {n} ступеней = {res}");
}
}
@@ -0,0 +1,71 @@
/**
* File: coin_change.cs
* Created Time: 2023-07-12
* Author: hpstory (hpstory1024@163.com)
*/
namespace hello_algo.chapter_dynamic_programming;
public class coin_change {
/* Размен монет: динамическое программирование */
int CoinChangeDP(int[] coins, int amt) {
int n = coins.Length;
int MAX = amt + 1;
// Инициализация таблицы dp
int[,] dp = new int[n + 1, amt + 1];
// Переход состояний: первая строка и первый столбец
for (int a = 1; a <= amt; a++) {
dp[0, a] = MAX;
}
// Переход состояний: остальные строки и столбцы
for (int i = 1; i <= n; i++) {
for (int a = 1; a <= amt; a++) {
if (coins[i - 1] > a) {
// Если целевая сумма превышена, монету i не выбирать
dp[i, a] = dp[i - 1, a];
} else {
// Меньшее из двух решений: не брать или взять монету i
dp[i, a] = Math.Min(dp[i - 1, a], dp[i, a - coins[i - 1]] + 1);
}
}
}
return dp[n, amt] != MAX ? dp[n, amt] : -1;
}
/* Размен монет: динамическое программирование с оптимизацией памяти */
int CoinChangeDPComp(int[] coins, int amt) {
int n = coins.Length;
int MAX = amt + 1;
// Инициализация таблицы dp
int[] dp = new int[amt + 1];
Array.Fill(dp, MAX);
dp[0] = 0;
// Переход состояний
for (int i = 1; i <= n; i++) {
for (int a = 1; a <= amt; a++) {
if (coins[i - 1] > a) {
// Если целевая сумма превышена, монету i не выбирать
dp[a] = dp[a];
} else {
// Меньшее из двух решений: не брать или взять монету i
dp[a] = Math.Min(dp[a], dp[a - coins[i - 1]] + 1);
}
}
}
return dp[amt] != MAX ? dp[amt] : -1;
}
[Test]
public void Test() {
int[] coins = [1, 2, 5];
int amt = 4;
// Динамическое программирование
int res = CoinChangeDP(coins, amt);
Console.WriteLine("Минимальное число монет для набора целевой суммы = " + res);
// Динамическое программирование с оптимизацией памяти
res = CoinChangeDPComp(coins, amt);
Console.WriteLine("Минимальное число монет для набора целевой суммы = " + res);
}
}
@@ -0,0 +1,68 @@
/**
* File: coin_change_ii.cs
* Created Time: 2023-07-12
* Author: hpstory (hpstory1024@163.com)
*/
namespace hello_algo.chapter_dynamic_programming;
public class coin_change_ii {
/* Размен монет II: динамическое программирование */
int CoinChangeIIDP(int[] coins, int amt) {
int n = coins.Length;
// Инициализация таблицы dp
int[,] dp = new int[n + 1, amt + 1];
// Инициализация первого столбца
for (int i = 0; i <= n; i++) {
dp[i, 0] = 1;
}
// Переход состояний
for (int i = 1; i <= n; i++) {
for (int a = 1; a <= amt; a++) {
if (coins[i - 1] > a) {
// Если целевая сумма превышена, монету i не выбирать
dp[i, a] = dp[i - 1, a];
} else {
// Сумма двух решений: не брать или взять монету i
dp[i, a] = dp[i - 1, a] + dp[i, a - coins[i - 1]];
}
}
}
return dp[n, amt];
}
/* Размен монет II: динамическое программирование с оптимизацией памяти */
int CoinChangeIIDPComp(int[] coins, int amt) {
int n = coins.Length;
// Инициализация таблицы dp
int[] dp = new int[amt + 1];
dp[0] = 1;
// Переход состояний
for (int i = 1; i <= n; i++) {
for (int a = 1; a <= amt; a++) {
if (coins[i - 1] > a) {
// Если целевая сумма превышена, монету i не выбирать
dp[a] = dp[a];
} else {
// Сумма двух решений: не брать или взять монету i
dp[a] = dp[a] + dp[a - coins[i - 1]];
}
}
}
return dp[amt];
}
[Test]
public void Test() {
int[] coins = [1, 2, 5];
int amt = 5;
// Динамическое программирование
int res = CoinChangeIIDP(coins, amt);
Console.WriteLine("Количество комбинаций монет для набора целевой суммы = " + res);
// Динамическое программирование с оптимизацией памяти
res = CoinChangeIIDPComp(coins, amt);
Console.WriteLine("Количество комбинаций монет для набора целевой суммы = " + res);
}
}
@@ -0,0 +1,141 @@
/**
* File: edit_distance.cs
* Created Time: 2023-07-14
* Author: hpstory (hpstory1024@163.com)
*/
namespace hello_algo.chapter_dynamic_programming;
public class edit_distance {
/* Редакционное расстояние: полный перебор */
int EditDistanceDFS(string s, string t, int i, int j) {
// Если s и t пусты, вернуть 0
if (i == 0 && j == 0)
return 0;
// Если s пусто, вернуть длину t
if (i == 0)
return j;
// Если t пусто, вернуть длину s
if (j == 0)
return i;
// Если два символа равны, сразу пропустить их
if (s[i - 1] == t[j - 1])
return EditDistanceDFS(s, t, i - 1, j - 1);
// Минимальное число шагов редактирования = минимальное число шагов для вставки, удаления и замены + 1
int insert = EditDistanceDFS(s, t, i, j - 1);
int delete = EditDistanceDFS(s, t, i - 1, j);
int replace = EditDistanceDFS(s, t, i - 1, j - 1);
// Вернуть минимальное число шагов редактирования
return Math.Min(Math.Min(insert, delete), replace) + 1;
}
/* Редакционное расстояние: поиск с мемоизацией */
int EditDistanceDFSMem(string s, string t, int[][] mem, int i, int j) {
// Если s и t пусты, вернуть 0
if (i == 0 && j == 0)
return 0;
// Если s пусто, вернуть длину t
if (i == 0)
return j;
// Если t пусто, вернуть длину s
if (j == 0)
return i;
// Если запись уже есть, сразу вернуть ее
if (mem[i][j] != -1)
return mem[i][j];
// Если два символа равны, сразу пропустить их
if (s[i - 1] == t[j - 1])
return EditDistanceDFSMem(s, t, mem, i - 1, j - 1);
// Минимальное число шагов редактирования = минимальное число шагов для вставки, удаления и замены + 1
int insert = EditDistanceDFSMem(s, t, mem, i, j - 1);
int delete = EditDistanceDFSMem(s, t, mem, i - 1, j);
int replace = EditDistanceDFSMem(s, t, mem, i - 1, j - 1);
// Сохранить и вернуть минимальное число шагов редактирования
mem[i][j] = Math.Min(Math.Min(insert, delete), replace) + 1;
return mem[i][j];
}
/* Редакционное расстояние: динамическое программирование */
int EditDistanceDP(string s, string t) {
int n = s.Length, m = t.Length;
int[,] dp = new int[n + 1, m + 1];
// Переход состояний: первая строка и первый столбец
for (int i = 1; i <= n; i++) {
dp[i, 0] = i;
}
for (int j = 1; j <= m; j++) {
dp[0, j] = j;
}
// Переход состояний: остальные строки и столбцы
for (int i = 1; i <= n; i++) {
for (int j = 1; j <= m; j++) {
if (s[i - 1] == t[j - 1]) {
// Если два символа равны, сразу пропустить их
dp[i, j] = dp[i - 1, j - 1];
} else {
// Минимальное число шагов редактирования = минимальное число шагов для вставки, удаления и замены + 1
dp[i, j] = Math.Min(Math.Min(dp[i, j - 1], dp[i - 1, j]), dp[i - 1, j - 1]) + 1;
}
}
}
return dp[n, m];
}
/* Редакционное расстояние: динамическое программирование с оптимизацией памяти */
int EditDistanceDPComp(string s, string t) {
int n = s.Length, m = t.Length;
int[] dp = new int[m + 1];
// Переход состояний: первая строка
for (int j = 1; j <= m; j++) {
dp[j] = j;
}
// Переход состояний: остальные строки
for (int i = 1; i <= n; i++) {
// Переход состояний: первый столбец
int leftup = dp[0]; // Временно сохранить dp[i-1, j-1]
dp[0] = i;
// Переход состояний: остальные столбцы
for (int j = 1; j <= m; j++) {
int temp = dp[j];
if (s[i - 1] == t[j - 1]) {
// Если два символа равны, сразу пропустить их
dp[j] = leftup;
} else {
// Минимальное число шагов редактирования = минимальное число шагов для вставки, удаления и замены + 1
dp[j] = Math.Min(Math.Min(dp[j - 1], dp[j]), leftup) + 1;
}
leftup = temp; // Обновить до значения dp[i-1, j-1] для следующей итерации
}
}
return dp[m];
}
[Test]
public void Test() {
string s = "bag";
string t = "pack";
int n = s.Length, m = t.Length;
// Полный перебор
int res = EditDistanceDFS(s, t, n, m);
Console.WriteLine("Чтобы преобразовать " + s + " в " + t + ", нужно минимум " + res + " шагов редактирования");
// Поиск с мемоизацией
int[][] mem = new int[n + 1][];
for (int i = 0; i <= n; i++) {
mem[i] = new int[m + 1];
Array.Fill(mem[i], -1);
}
res = EditDistanceDFSMem(s, t, mem, n, m);
Console.WriteLine("Чтобы преобразовать " + s + " в " + t + ", нужно минимум " + res + " шагов редактирования");
// Динамическое программирование
res = EditDistanceDP(s, t);
Console.WriteLine("Чтобы преобразовать " + s + " в " + t + ", нужно минимум " + res + " шагов редактирования");
// Динамическое программирование с оптимизацией памяти
res = EditDistanceDPComp(s, t);
Console.WriteLine("Чтобы преобразовать " + s + " в " + t + ", нужно минимум " + res + " шагов редактирования");
}
}
@@ -0,0 +1,118 @@
/**
* File: knapsack.cs
* Created Time: 2023-07-07
* Author: hpstory (hpstory1024@163.com)
*/
namespace hello_algo.chapter_dynamic_programming;
public class knapsack {
/* Рюкзак 0-1: полный перебор */
int KnapsackDFS(int[] weight, int[] val, int i, int c) {
// Если все предметы уже рассмотрены или в рюкзаке не осталось места, вернуть стоимость 0
if (i == 0 || c == 0) {
return 0;
}
// Если вместимость рюкзака превышена, можно только не класть предмет в рюкзак
if (weight[i - 1] > c) {
return KnapsackDFS(weight, val, i - 1, c);
}
// Вычислить максимальную стоимость для случаев, когда предмет i не кладут и кладут
int no = KnapsackDFS(weight, val, i - 1, c);
int yes = KnapsackDFS(weight, val, i - 1, c - weight[i - 1]) + val[i - 1];
// Вернуть вариант с большей стоимостью из двух возможных
return Math.Max(no, yes);
}
/* Рюкзак 0-1: поиск с мемоизацией */
int KnapsackDFSMem(int[] weight, int[] val, int[][] mem, int i, int c) {
// Если все предметы уже рассмотрены или в рюкзаке не осталось места, вернуть стоимость 0
if (i == 0 || c == 0) {
return 0;
}
// Если запись уже есть, вернуть сразу
if (mem[i][c] != -1) {
return mem[i][c];
}
// Если вместимость рюкзака превышена, можно только не класть предмет в рюкзак
if (weight[i - 1] > c) {
return KnapsackDFSMem(weight, val, mem, i - 1, c);
}
// Вычислить максимальную стоимость для случаев, когда предмет i не кладут и кладут
int no = KnapsackDFSMem(weight, val, mem, i - 1, c);
int yes = KnapsackDFSMem(weight, val, mem, i - 1, c - weight[i - 1]) + val[i - 1];
// Сохранить и вернуть вариант с большей стоимостью из двух решений
mem[i][c] = Math.Max(no, yes);
return mem[i][c];
}
/* Рюкзак 0-1: динамическое программирование */
int KnapsackDP(int[] weight, int[] val, int cap) {
int n = weight.Length;
// Инициализация таблицы dp
int[,] dp = new int[n + 1, cap + 1];
// Переход состояний
for (int i = 1; i <= n; i++) {
for (int c = 1; c <= cap; c++) {
if (weight[i - 1] > c) {
// Если вместимость рюкзака превышена, предмет i не выбирать
dp[i, c] = dp[i - 1, c];
} else {
// Большее из двух решений: не брать или взять предмет i
dp[i, c] = Math.Max(dp[i - 1, c - weight[i - 1]] + val[i - 1], dp[i - 1, c]);
}
}
}
return dp[n, cap];
}
/* Рюкзак 0-1: динамическое программирование с оптимизацией памяти */
int KnapsackDPComp(int[] weight, int[] val, int cap) {
int n = weight.Length;
// Инициализация таблицы dp
int[] dp = new int[cap + 1];
// Переход состояний
for (int i = 1; i <= n; i++) {
// Обход в обратном порядке
for (int c = cap; c > 0; c--) {
if (weight[i - 1] > c) {
// Если вместимость рюкзака превышена, предмет i не выбирать
dp[c] = dp[c];
} else {
// Большее из двух решений: не брать или взять предмет i
dp[c] = Math.Max(dp[c], dp[c - weight[i - 1]] + val[i - 1]);
}
}
}
return dp[cap];
}
[Test]
public void Test() {
int[] weight = [10, 20, 30, 40, 50];
int[] val = [50, 120, 150, 210, 240];
int cap = 50;
int n = weight.Length;
// Полный перебор
int res = KnapsackDFS(weight, val, n, cap);
Console.WriteLine("Максимальная стоимость предметов без превышения вместимости рюкзака = " + res);
// Поиск с мемоизацией
int[][] mem = new int[n + 1][];
for (int i = 0; i <= n; i++) {
mem[i] = new int[cap + 1];
Array.Fill(mem[i], -1);
}
res = KnapsackDFSMem(weight, val, mem, n, cap);
Console.WriteLine("Максимальная стоимость предметов без превышения вместимости рюкзака = " + res);
// Динамическое программирование
res = KnapsackDP(weight, val, cap);
Console.WriteLine("Максимальная стоимость предметов без превышения вместимости рюкзака = " + res);
// Динамическое программирование с оптимизацией памяти
res = KnapsackDPComp(weight, val, cap);
Console.WriteLine("Максимальная стоимость предметов без превышения вместимости рюкзака = " + res);
}
}
@@ -0,0 +1,53 @@
/**
* File: min_cost_climbing_stairs_dp.cs
* Created Time: 2023-06-30
* Author: hpstory (hpstory1024@163.com)
*/
namespace hello_algo.chapter_dynamic_programming;
public class min_cost_climbing_stairs_dp {
/* Минимальная стоимость подъема по лестнице: динамическое программирование */
int MinCostClimbingStairsDP(int[] cost) {
int n = cost.Length - 1;
if (n == 1 || n == 2)
return cost[n];
// Инициализация таблицы dp для хранения решений подзадач
int[] dp = new int[n + 1];
// Начальное состояние: заранее задать решения наименьших подзадач
dp[1] = cost[1];
dp[2] = cost[2];
// Переход состояний: постепенное решение больших подзадач через меньшие
for (int i = 3; i <= n; i++) {
dp[i] = Math.Min(dp[i - 1], dp[i - 2]) + cost[i];
}
return dp[n];
}
/* Минимальная стоимость подъема по лестнице: динамическое программирование с оптимизацией памяти */
int MinCostClimbingStairsDPComp(int[] cost) {
int n = cost.Length - 1;
if (n == 1 || n == 2)
return cost[n];
int a = cost[1], b = cost[2];
for (int i = 3; i <= n; i++) {
int tmp = b;
b = Math.Min(a, tmp) + cost[i];
a = tmp;
}
return b;
}
[Test]
public void Test() {
int[] cost = [0, 1, 10, 1, 1, 1, 10, 1, 1, 10, 1];
Console.WriteLine("Список стоимостей ступеней:");
PrintUtil.PrintList(cost);
int res = MinCostClimbingStairsDP(cost);
Console.WriteLine($"Минимальная стоимость подъема по лестнице = {res}");
res = MinCostClimbingStairsDPComp(cost);
Console.WriteLine($"Минимальная стоимость подъема по лестнице = {res}");
}
}
@@ -0,0 +1,127 @@
/**
* File: min_path_sum.cs
* Created Time: 2023-07-10
* Author: hpstory (hpstory1024@163.com)
*/
namespace hello_algo.chapter_dynamic_programming;
public class min_path_sum {
/* Минимальная сумма пути: полный перебор */
int MinPathSumDFS(int[][] grid, int i, int j) {
// Если это верхняя левая ячейка, завершить поиск
if (i == 0 && j == 0) {
return grid[0][0];
}
// Если индексы строки или столбца выходят за границы, вернуть стоимость +∞
if (i < 0 || j < 0) {
return int.MaxValue;
}
// Вычислить минимальную стоимость пути из левого верхнего угла до (i-1, j) и (i, j-1)
int up = MinPathSumDFS(grid, i - 1, j);
int left = MinPathSumDFS(grid, i, j - 1);
// Вернуть минимальную стоимость пути из левого верхнего угла до (i, j)
return Math.Min(left, up) + grid[i][j];
}
/* Минимальная сумма пути: поиск с мемоизацией */
int MinPathSumDFSMem(int[][] grid, int[][] mem, int i, int j) {
// Если это верхняя левая ячейка, завершить поиск
if (i == 0 && j == 0) {
return grid[0][0];
}
// Если индексы строки или столбца выходят за границы, вернуть стоимость +∞
if (i < 0 || j < 0) {
return int.MaxValue;
}
// Если запись уже есть, вернуть сразу
if (mem[i][j] != -1) {
return mem[i][j];
}
// Минимальная стоимость пути для левой и верхней ячеек
int up = MinPathSumDFSMem(grid, mem, i - 1, j);
int left = MinPathSumDFSMem(grid, mem, i, j - 1);
// Сохранить и вернуть минимальную стоимость пути из левого верхнего угла до (i, j)
mem[i][j] = Math.Min(left, up) + grid[i][j];
return mem[i][j];
}
/* Минимальная сумма пути: динамическое программирование */
int MinPathSumDP(int[][] grid) {
int n = grid.Length, m = grid[0].Length;
// Инициализация таблицы dp
int[,] dp = new int[n, m];
dp[0, 0] = grid[0][0];
// Переход состояний: первая строка
for (int j = 1; j < m; j++) {
dp[0, j] = dp[0, j - 1] + grid[0][j];
}
// Переход состояний: первый столбец
for (int i = 1; i < n; i++) {
dp[i, 0] = dp[i - 1, 0] + grid[i][0];
}
// Переход состояний: остальные строки и столбцы
for (int i = 1; i < n; i++) {
for (int j = 1; j < m; j++) {
dp[i, j] = Math.Min(dp[i, j - 1], dp[i - 1, j]) + grid[i][j];
}
}
return dp[n - 1, m - 1];
}
/* Минимальная сумма пути: динамическое программирование с оптимизацией памяти */
int MinPathSumDPComp(int[][] grid) {
int n = grid.Length, m = grid[0].Length;
// Инициализация таблицы dp
int[] dp = new int[m];
dp[0] = grid[0][0];
// Переход состояний: первая строка
for (int j = 1; j < m; j++) {
dp[j] = dp[j - 1] + grid[0][j];
}
// Переход состояний: остальные строки
for (int i = 1; i < n; i++) {
// Переход состояний: первый столбец
dp[0] = dp[0] + grid[i][0];
// Переход состояний: остальные столбцы
for (int j = 1; j < m; j++) {
dp[j] = Math.Min(dp[j - 1], dp[j]) + grid[i][j];
}
}
return dp[m - 1];
}
[Test]
public void Test() {
int[][] grid =
[
[1, 3, 1, 5],
[2, 2, 4, 2],
[5, 3, 2, 1],
[4, 3, 5, 2]
];
int n = grid.Length, m = grid[0].Length;
// Полный перебор
int res = MinPathSumDFS(grid, n - 1, m - 1);
Console.WriteLine("Минимальная сумма пути из левого верхнего угла в правый нижний = " + res);
// Поиск с мемоизацией
int[][] mem = new int[n][];
for (int i = 0; i < n; i++) {
mem[i] = new int[m];
Array.Fill(mem[i], -1);
}
res = MinPathSumDFSMem(grid, mem, n - 1, m - 1);
Console.WriteLine("Минимальная сумма пути из левого верхнего угла в правый нижний = " + res);
// Динамическое программирование
res = MinPathSumDP(grid);
Console.WriteLine("Минимальная сумма пути из левого верхнего угла в правый нижний = " + res);
// Динамическое программирование с оптимизацией памяти
res = MinPathSumDPComp(grid);
Console.WriteLine("Минимальная сумма пути из левого верхнего угла в правый нижний = " + res);
}
}
@@ -0,0 +1,64 @@
/**
* File: unbounded_knapsack.cs
* Created Time: 2023-07-12
* Author: hpstory (hpstory1024@163.com)
*/
namespace hello_algo.chapter_dynamic_programming;
public class unbounded_knapsack {
/* Полный рюкзак: динамическое программирование */
int UnboundedKnapsackDP(int[] wgt, int[] val, int cap) {
int n = wgt.Length;
// Инициализация таблицы dp
int[,] dp = new int[n + 1, cap + 1];
// Переход состояний
for (int i = 1; i <= n; i++) {
for (int c = 1; c <= cap; c++) {
if (wgt[i - 1] > c) {
// Если вместимость рюкзака превышена, предмет i не выбирать
dp[i, c] = dp[i - 1, c];
} else {
// Большее из двух решений: не брать или взять предмет i
dp[i, c] = Math.Max(dp[i - 1, c], dp[i, c - wgt[i - 1]] + val[i - 1]);
}
}
}
return dp[n, cap];
}
/* Полный рюкзак: динамическое программирование с оптимизацией памяти */
int UnboundedKnapsackDPComp(int[] wgt, int[] val, int cap) {
int n = wgt.Length;
// Инициализация таблицы dp
int[] dp = new int[cap + 1];
// Переход состояний
for (int i = 1; i <= n; i++) {
for (int c = 1; c <= cap; c++) {
if (wgt[i - 1] > c) {
// Если вместимость рюкзака превышена, предмет i не выбирать
dp[c] = dp[c];
} else {
// Большее из двух решений: не брать или взять предмет i
dp[c] = Math.Max(dp[c], dp[c - wgt[i - 1]] + val[i - 1]);
}
}
}
return dp[cap];
}
[Test]
public void Test() {
int[] wgt = [1, 2, 3];
int[] val = [5, 11, 15];
int cap = 4;
// Динамическое программирование
int res = UnboundedKnapsackDP(wgt, val, cap);
Console.WriteLine("Максимальная стоимость предметов без превышения вместимости рюкзака = " + res);
// Динамическое программирование с оптимизацией памяти
res = UnboundedKnapsackDPComp(wgt, val, cap);
Console.WriteLine("Максимальная стоимость предметов без превышения вместимости рюкзака = " + res);
}
}
@@ -0,0 +1,122 @@
/**
* File: graph_adjacency_list.cs
* Created Time: 2023-02-06
* Author: zjkung1123 (zjkung1123@gmail.com)
*/
namespace hello_algo.chapter_graph;
/* Класс неориентированного графа на основе списка смежности */
public class GraphAdjList {
// Список смежности, где key — вершина, а value — все смежные ей вершины
public Dictionary<Vertex, List<Vertex>> adjList;
/* Конструктор */
public GraphAdjList(Vertex[][] edges) {
adjList = [];
// Добавить все вершины и ребра
foreach (Vertex[] edge in edges) {
AddVertex(edge[0]);
AddVertex(edge[1]);
AddEdge(edge[0], edge[1]);
}
}
/* Получить число вершин */
int Size() {
return adjList.Count;
}
/* Добавление ребра */
public void AddEdge(Vertex vet1, Vertex vet2) {
if (!adjList.ContainsKey(vet1) || !adjList.ContainsKey(vet2) || vet1 == vet2)
throw new InvalidOperationException();
// Добавить ребро vet1 - vet2
adjList[vet1].Add(vet2);
adjList[vet2].Add(vet1);
}
/* Удаление ребра */
public void RemoveEdge(Vertex vet1, Vertex vet2) {
if (!adjList.ContainsKey(vet1) || !adjList.ContainsKey(vet2) || vet1 == vet2)
throw new InvalidOperationException();
// Удалить ребро vet1 - vet2
adjList[vet1].Remove(vet2);
adjList[vet2].Remove(vet1);
}
/* Добавление вершины */
public void AddVertex(Vertex vet) {
if (adjList.ContainsKey(vet))
return;
// Добавить новый список в список смежности
adjList.Add(vet, []);
}
/* Удаление вершины */
public void RemoveVertex(Vertex vet) {
if (!adjList.ContainsKey(vet))
throw new InvalidOperationException();
// Удалить из списка смежности список, соответствующий вершине vet
adjList.Remove(vet);
// Обойти списки других вершин и удалить все ребра, содержащие vet
foreach (List<Vertex> list in adjList.Values) {
list.Remove(vet);
}
}
/* Вывести список смежности */
public void Print() {
Console.WriteLine("Список смежности =");
foreach (KeyValuePair<Vertex, List<Vertex>> pair in adjList) {
List<int> tmp = [];
foreach (Vertex vertex in pair.Value)
tmp.Add(vertex.val);
Console.WriteLine(pair.Key.val + ": [" + string.Join(", ", tmp) + "],");
}
}
}
public class graph_adjacency_list {
[Test]
public void Test() {
/* Инициализация неориентированного графа */
Vertex[] v = Vertex.ValsToVets([1, 3, 2, 5, 4]);
Vertex[][] edges =
[
[v[0], v[1]],
[v[0], v[3]],
[v[1], v[2]],
[v[2], v[3]],
[v[2], v[4]],
[v[3], v[4]]
];
GraphAdjList graph = new(edges);
Console.WriteLine("\nГраф после инициализации");
graph.Print();
/* Добавление ребра */
// Вершины 1 и 2 соответствуют v[0] и v[2]
graph.AddEdge(v[0], v[2]);
Console.WriteLine("\nГраф после добавления ребра 1-2");
graph.Print();
/* Удаление ребра */
// Вершины 1 и 3 соответствуют v[0] и v[1]
graph.RemoveEdge(v[0], v[1]);
Console.WriteLine("\nГраф после удаления ребра 1-3");
graph.Print();
/* Добавление вершины */
Vertex v5 = new(6);
graph.AddVertex(v5);
Console.WriteLine("\nГраф после добавления вершины 6");
graph.Print();
/* Удаление вершины */
// Вершина 3 соответствует v[1]
graph.RemoveVertex(v[1]);
Console.WriteLine("\nГраф после удаления вершины 3");
graph.Print();
}
}
@@ -0,0 +1,137 @@
/**
* File: graph_adjacency_matrix.cs
* Created Time: 2023-02-06
* Author: zjkung1123 (zjkung1123@gmail.com)
*/
namespace hello_algo.chapter_graph;
/* Класс неориентированного графа на основе матрицы смежности */
class GraphAdjMat {
List<int> vertices; // Список вершин: элементы представляют «значения вершин», а индексы — «индексы вершин»
List<List<int>> adjMat; // Матрица смежности, где индексы строк и столбцов соответствуют «индексам вершин»
/* Конструктор */
public GraphAdjMat(int[] vertices, int[][] edges) {
this.vertices = [];
this.adjMat = [];
// Добавление вершины
foreach (int val in vertices) {
AddVertex(val);
}
// Добавить ребра
// Обратите внимание: элементы edges представляют собой индексы вершин, то есть соответствуют индексам элементов vertices
foreach (int[] e in edges) {
AddEdge(e[0], e[1]);
}
}
/* Получить число вершин */
int Size() {
return vertices.Count;
}
/* Добавление вершины */
public void AddVertex(int val) {
int n = Size();
// Добавить значение новой вершины в список вершин
vertices.Add(val);
// Добавить строку в матрицу смежности
List<int> newRow = new(n);
for (int j = 0; j < n; j++) {
newRow.Add(0);
}
adjMat.Add(newRow);
// Добавить столбец в матрицу смежности
foreach (List<int> row in adjMat) {
row.Add(0);
}
}
/* Удаление вершины */
public void RemoveVertex(int index) {
if (index >= Size())
throw new IndexOutOfRangeException();
// Удалить вершину с индексом index из списка вершин
vertices.RemoveAt(index);
// Удалить строку с индексом index из матрицы смежности
adjMat.RemoveAt(index);
// Удалить столбец с индексом index из матрицы смежности
foreach (List<int> row in adjMat) {
row.RemoveAt(index);
}
}
/* Добавление ребра */
// Параметры i и j соответствуют индексам элементов vertices
public void AddEdge(int i, int j) {
// Обработка выхода индекса за границы и случая равенства
if (i < 0 || j < 0 || i >= Size() || j >= Size() || i == j)
throw new IndexOutOfRangeException();
// В неориентированном графе матрица смежности симметрична относительно главной диагонали, то есть выполняется (i, j) == (j, i)
adjMat[i][j] = 1;
adjMat[j][i] = 1;
}
/* Удаление ребра */
// Параметры i и j соответствуют индексам элементов vertices
public void RemoveEdge(int i, int j) {
// Обработка выхода индекса за границы и случая равенства
if (i < 0 || j < 0 || i >= Size() || j >= Size() || i == j)
throw new IndexOutOfRangeException();
adjMat[i][j] = 0;
adjMat[j][i] = 0;
}
/* Вывести матрицу смежности */
public void Print() {
Console.Write("Список вершин = ");
PrintUtil.PrintList(vertices);
Console.WriteLine("Матрица смежности =");
PrintUtil.PrintMatrix(adjMat);
}
}
public class graph_adjacency_matrix {
[Test]
public void Test() {
/* Инициализация неориентированного графа */
// Обратите внимание: элементы edges представляют индексы вершин, то есть соответствуют индексам элементов vertices
int[] vertices = [1, 3, 2, 5, 4];
int[][] edges =
[
[0, 1],
[0, 3],
[1, 2],
[2, 3],
[2, 4],
[3, 4]
];
GraphAdjMat graph = new(vertices, edges);
Console.WriteLine("\nГраф после инициализации");
graph.Print();
/* Добавление ребра */
// Индексы вершин 1 и 2 равны 0 и 2 соответственно
graph.AddEdge(0, 2);
Console.WriteLine("\nГраф после добавления ребра 1-2");
graph.Print();
/* Удаление ребра */
// Индексы вершин 1 и 3 равны 0 и 1 соответственно
graph.RemoveEdge(0, 1);
Console.WriteLine("\nГраф после удаления ребра 1-3");
graph.Print();
/* Добавление вершины */
graph.AddVertex(6);
Console.WriteLine("\nГраф после добавления вершины 6");
graph.Print();
/* Удаление вершины */
// Индекс вершины 3 равен 1
graph.RemoveVertex(1);
Console.WriteLine("\nГраф после удаления вершины 3");
graph.Print();
}
}
@@ -0,0 +1,58 @@
/**
* File: graph_bfs.cs
* Created Time: 2023-03-08
* Author: hpstory (hpstory1024@163.com)
*/
namespace hello_algo.chapter_graph;
public class graph_bfs {
/* Обход в ширину */
// Использовать список смежности для представления графа, чтобы получить все смежные вершины заданной вершины
List<Vertex> GraphBFS(GraphAdjList graph, Vertex startVet) {
// Последовательность обхода вершин
List<Vertex> res = [];
// Хеш-множество для хранения уже посещенных вершин
HashSet<Vertex> visited = [startVet];
// Очередь используется для реализации BFS
Queue<Vertex> que = new();
que.Enqueue(startVet);
// Начиная с вершины vet, продолжать цикл, пока не будут посещены все вершины
while (que.Count > 0) {
Vertex vet = que.Dequeue(); // Извлечь головную вершину из очереди
res.Add(vet); // Отметить посещенную вершину
foreach (Vertex adjVet in graph.adjList[vet]) {
if (visited.Contains(adjVet)) {
continue; // Пропустить уже посещенную вершину
}
que.Enqueue(adjVet); // Помещать в очередь только непосещенные вершины
visited.Add(adjVet); // Отметить эту вершину как посещенную
}
}
// Вернуть последовательность обхода вершин
return res;
}
[Test]
public void Test() {
/* Инициализация неориентированного графа */
Vertex[] v = Vertex.ValsToVets([0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]);
Vertex[][] edges =
[
[v[0], v[1]], [v[0], v[3]], [v[1], v[2]],
[v[1], v[4]], [v[2], v[5]], [v[3], v[4]],
[v[3], v[6]], [v[4], v[5]], [v[4], v[7]],
[v[5], v[8]], [v[6], v[7]], [v[7], v[8]]
];
GraphAdjList graph = new(edges);
Console.WriteLine("\nГраф после инициализации");
graph.Print();
/* Обход в ширину */
List<Vertex> res = GraphBFS(graph, v[0]);
Console.WriteLine("\nПоследовательность вершин при обходе в ширину (BFS)");
Console.WriteLine(string.Join(" ", Vertex.VetsToVals(res)));
}
}
@@ -0,0 +1,54 @@
/**
* File: graph_dfs.cs
* Created Time: 2023-03-08
* Author: hpstory (hpstory1024@163.com)
*/
namespace hello_algo.chapter_graph;
public class graph_dfs {
/* Вспомогательная функция обхода в глубину */
void DFS(GraphAdjList graph, HashSet<Vertex> visited, List<Vertex> res, Vertex vet) {
res.Add(vet); // Отметить посещенную вершину
visited.Add(vet); // Отметить эту вершину как посещенную
// Обойти все смежные вершины данной вершины
foreach (Vertex adjVet in graph.adjList[vet]) {
if (visited.Contains(adjVet)) {
continue; // Пропустить уже посещенную вершину
}
// Рекурсивно обходить смежные вершины
DFS(graph, visited, res, adjVet);
}
}
/* Обход в глубину */
// Использовать список смежности для представления графа, чтобы получить все смежные вершины заданной вершины
List<Vertex> GraphDFS(GraphAdjList graph, Vertex startVet) {
// Последовательность обхода вершин
List<Vertex> res = [];
// Хеш-множество для хранения уже посещенных вершин
HashSet<Vertex> visited = [];
DFS(graph, visited, res, startVet);
return res;
}
[Test]
public void Test() {
/* Инициализация неориентированного графа */
Vertex[] v = Vertex.ValsToVets([0, 1, 2, 3, 4, 5, 6]);
Vertex[][] edges =
[
[v[0], v[1]], [v[0], v[3]], [v[1], v[2]],
[v[2], v[5]], [v[4], v[5]], [v[5], v[6]],
];
GraphAdjList graph = new(edges);
Console.WriteLine("\nГраф после инициализации");
graph.Print();
/* Обход в глубину */
List<Vertex> res = GraphDFS(graph, v[0]);
Console.WriteLine("\nПоследовательность вершин при обходе в глубину (DFS)");
Console.WriteLine(string.Join(" ", Vertex.VetsToVals(res)));
}
}
@@ -0,0 +1,54 @@
/**
* File: coin_change_greedy.cs
* Created Time: 2023-07-21
* Author: hpstory (hpstory1024@163.com)
*/
namespace hello_algo.chapter_greedy;
public class coin_change_greedy {
/* Размен монет: жадный алгоритм */
int CoinChangeGreedy(int[] coins, int amt) {
// Предположить, что список coins упорядочен
int i = coins.Length - 1;
int count = 0;
// Циклически выполнять жадный выбор, пока не останется суммы
while (amt > 0) {
// Найти монету, которая меньше остатка суммы и наиболее к нему близка
while (i > 0 && coins[i] > amt) {
i--;
}
// Выбрать coins[i]
amt -= coins[i];
count++;
}
// Если допустимое решение не найдено, вернуть -1
return amt == 0 ? count : -1;
}
[Test]
public void Test() {
// Жадный подход: гарантирует нахождение глобально оптимального решения
int[] coins = [1, 5, 10, 20, 50, 100];
int amt = 186;
int res = CoinChangeGreedy(coins, amt);
Console.WriteLine("\ncoins = " + coins.PrintList() + ", amt = " + amt);
Console.WriteLine("Минимальное число монет для набора суммы " + amt + " = " + res);
// Жадный подход: не гарантирует нахождение глобально оптимального решения
coins = [1, 20, 50];
amt = 60;
res = CoinChangeGreedy(coins, amt);
Console.WriteLine("\ncoins = " + coins.PrintList() + ", amt = " + amt);
Console.WriteLine("Минимальное число монет для набора суммы " + amt + " = " + res);
Console.WriteLine("На самом деле минимум равен 3: 20 + 20 + 20");
// Жадный подход: не гарантирует нахождение глобально оптимального решения
coins = [1, 49, 50];
amt = 98;
res = CoinChangeGreedy(coins, amt);
Console.WriteLine("\ncoins = " + coins.PrintList() + ", amt = " + amt);
Console.WriteLine("Минимальное число монет для набора суммы " + amt + " = " + res);
Console.WriteLine("На самом деле минимум равен 2: 49 + 49");
}
}
@@ -0,0 +1,52 @@
/**
* File: fractional_knapsack.cs
* Created Time: 2023-07-21
* Author: hpstory (hpstory1024@163.com)
*/
namespace hello_algo.chapter_greedy;
/* Предмет */
class Item(int w, int v) {
public int w = w; // Вес предмета
public int v = v; // Стоимость предмета
}
public class fractional_knapsack {
/* Дробный рюкзак: жадный алгоритм */
double FractionalKnapsack(int[] wgt, int[] val, int cap) {
// Создать список предметов с двумя свойствами: вес и стоимость
Item[] items = new Item[wgt.Length];
for (int i = 0; i < wgt.Length; i++) {
items[i] = new Item(wgt[i], val[i]);
}
// Отсортировать по удельной стоимости item.v / item.w в порядке убывания
Array.Sort(items, (x, y) => (y.v / y.w).CompareTo(x.v / x.w));
// Циклический жадный выбор
double res = 0;
foreach (Item item in items) {
if (item.w <= cap) {
// Если оставшейся вместимости достаточно, положить в рюкзак текущий предмет целиком
res += item.v;
cap -= item.w;
} else {
// Если оставшейся вместимости недостаточно, положить в рюкзак часть текущего предмета
res += (double)item.v / item.w * cap;
// Свободной вместимости больше не осталось, поэтому выйти из цикла
break;
}
}
return res;
}
[Test]
public void Test() {
int[] wgt = [10, 20, 30, 40, 50];
int[] val = [50, 120, 150, 210, 240];
int cap = 50;
// Жадный алгоритм
double res = FractionalKnapsack(wgt, val, cap);
Console.WriteLine("Максимальная стоимость предметов без превышения вместимости рюкзака = " + res);
}
}
@@ -0,0 +1,39 @@
/**
* File: max_capacity.cs
* Created Time: 2023-07-21
* Author: hpstory (hpstory1024@163.com)
*/
namespace hello_algo.chapter_greedy;
public class max_capacity {
/* Максимальная вместимость: жадный алгоритм */
int MaxCapacity(int[] ht) {
// Инициализировать i и j так, чтобы они располагались по двум концам массива
int i = 0, j = ht.Length - 1;
// Начальная максимальная вместимость равна 0
int res = 0;
// Выполнять жадный выбор в цикле, пока две доски не встретятся
while (i < j) {
// Обновить максимальную вместимость
int cap = Math.Min(ht[i], ht[j]) * (j - i);
res = Math.Max(res, cap);
// Сдвигать внутрь более короткую сторону
if (ht[i] < ht[j]) {
i++;
} else {
j--;
}
}
return res;
}
[Test]
public void Test() {
int[] ht = [3, 8, 5, 2, 7, 7, 3, 4];
// Жадный алгоритм
int res = MaxCapacity(ht);
Console.WriteLine("Максимальная вместимость = " + res);
}
}
@@ -0,0 +1,39 @@
/**
* File: max_product_cutting.cs
* Created Time: 2023-07-21
* Author: hpstory (hpstory1024@163.com)
*/
namespace hello_algo.chapter_greedy;
public class max_product_cutting {
/* Максимальное произведение разрезания: жадный алгоритм */
int MaxProductCutting(int n) {
// Когда n <= 3, обязательно нужно выделить одну 1
if (n <= 3) {
return 1 * (n - 1);
}
// Жадно выделить множители 3, где a — число троек, а b — остаток
int a = n / 3;
int b = n % 3;
if (b == 1) {
// Если остаток равен 1, преобразовать одну пару 1 * 3 в 2 * 2
return (int)Math.Pow(3, a - 1) * 2 * 2;
}
if (b == 2) {
// Если остаток равен 2, ничего не делать
return (int)Math.Pow(3, a) * 2;
}
// Если остаток равен 0, ничего не делать
return (int)Math.Pow(3, a);
}
[Test]
public void Test() {
int n = 58;
// Жадный алгоритм
int res = MaxProductCutting(n);
Console.WriteLine("Максимальное произведение после разрезания = " + res);
}
}
@@ -0,0 +1,134 @@
/**
* File: array_hash_map.cs
* Created Time: 2022-12-23
* Author: haptear (haptear@hotmail.com)
*/
namespace hello_algo.chapter_hashing;
/* Пара ключ-значение int->string */
class Pair(int key, string val) {
public int key = key;
public string val = val;
}
/* Хеш-таблица на основе массива */
class ArrayHashMap {
List<Pair?> buckets;
public ArrayHashMap() {
// Инициализировать массив, содержащий 100 корзин
buckets = [];
for (int i = 0; i < 100; i++) {
buckets.Add(null);
}
}
/* Хеш-функция */
int HashFunc(int key) {
int index = key % 100;
return index;
}
/* Операция поиска */
public string? Get(int key) {
int index = HashFunc(key);
Pair? pair = buckets[index];
if (pair == null) return null;
return pair.val;
}
/* Операция добавления */
public void Put(int key, string val) {
Pair pair = new(key, val);
int index = HashFunc(key);
buckets[index] = pair;
}
/* Операция удаления */
public void Remove(int key) {
int index = HashFunc(key);
// Присвоить null, что означает удаление
buckets[index] = null;
}
/* Получить все пары ключ-значение */
public List<Pair> PairSet() {
List<Pair> pairSet = [];
foreach (Pair? pair in buckets) {
if (pair != null)
pairSet.Add(pair);
}
return pairSet;
}
/* Получить все ключи */
public List<int> KeySet() {
List<int> keySet = [];
foreach (Pair? pair in buckets) {
if (pair != null)
keySet.Add(pair.key);
}
return keySet;
}
/* Получить все значения */
public List<string> ValueSet() {
List<string> valueSet = [];
foreach (Pair? pair in buckets) {
if (pair != null)
valueSet.Add(pair.val);
}
return valueSet;
}
/* Вывести хеш-таблицу */
public void Print() {
foreach (Pair kv in PairSet()) {
Console.WriteLine(kv.key + " -> " + kv.val);
}
}
}
public class array_hash_map {
[Test]
public void Test() {
/* Инициализация хеш-таблицы */
ArrayHashMap map = new();
/* Операция добавления */
// Добавить пару (key, value) в хеш-таблицу
map.Put(12836, "Сяо Ха");
map.Put(15937, "Сяо Ло");
map.Put(16750, "Сяо Суань");
map.Put(13276, "Сяо Фа");
map.Put(10583, "Сяо Я");
Console.WriteLine("\nПосле добавления хеш-таблица имеет вид\nКлюч -> Значение");
map.Print();
/* Операция поиска */
// Ввести в хеш-таблицу ключ key и получить значение value
string? name = map.Get(15937);
Console.WriteLine("\nДля номера 15937 найдено имя " + name);
/* Операция удаления */
// Удалить пару (key, value) из хеш-таблицы
map.Remove(10583);
Console.WriteLine("\nПосле удаления 10583 хеш-таблица имеет вид\nКлюч -> Значение");
map.Print();
/* Обход хеш-таблицы */
Console.WriteLine("\nОтдельный обход пар ключ-значение");
foreach (Pair kv in map.PairSet()) {
Console.WriteLine(kv.key + " -> " + kv.val);
}
Console.WriteLine("\nОтдельный обход ключей");
foreach (int key in map.KeySet()) {
Console.WriteLine(key);
}
Console.WriteLine("\nОтдельный обход значений");
foreach (string val in map.ValueSet()) {
Console.WriteLine(val);
}
}
}
@@ -0,0 +1,36 @@
/**
* File: built_in_hash.cs
* Created Time: 2023-06-26
* Author: hpstory (hpstory1024@163.com)
*/
namespace hello_algo.chapter_hashing;
public class built_in_hash {
[Test]
public void Test() {
int num = 3;
int hashNum = num.GetHashCode();
Console.WriteLine("Хеш-значение целого числа " + num + " = " + hashNum);
bool bol = true;
int hashBol = bol.GetHashCode();
Console.WriteLine("Хеш-значение булева значения " + bol + " = " + hashBol);
double dec = 3.14159;
int hashDec = dec.GetHashCode();
Console.WriteLine("Хеш-значение десятичного числа " + dec + " = " + hashDec);
string str = "Hello Algo";
int hashStr = str.GetHashCode();
Console.WriteLine("Хеш-значение строки " + str + " = " + hashStr);
object[] arr = [12836, "Сяо Ха"];
int hashTup = arr.GetHashCode();
Console.WriteLine("Хеш-значение массива [" + string.Join(", ", arr) + "] = " + hashTup);
ListNode obj = new(0);
int hashObj = obj.GetHashCode();
Console.WriteLine("Хеш-значение объекта узла " + obj + " = " + hashObj);
}
}
@@ -0,0 +1,51 @@
/**
* File: hash_map.cs
* Created Time: 2022-12-23
* Author: haptear (haptear@hotmail.com)
*/
namespace hello_algo.chapter_hashing;
public class hash_map {
[Test]
public void Test() {
/* Инициализация хеш-таблицы */
Dictionary<int, string> map = new() {
/* Операция добавления */
// Добавить пару (key, value) в хеш-таблицу
{ 12836, "Сяо Ха" },
{ 15937, "Сяо Ло" },
{ 16750, "Сяо Суань" },
{ 13276, "Сяо Фа" },
{ 10583, "Сяо Я" }
};
Console.WriteLine("\nПосле добавления хеш-таблица имеет вид\nКлюч -> Значение");
PrintUtil.PrintHashMap(map);
/* Операция поиска */
// Ввести в хеш-таблицу ключ key и получить значение value
string name = map[15937];
Console.WriteLine("\nДля номера 15937 найдено имя " + name);
/* Операция удаления */
// Удалить пару (key, value) из хеш-таблицы
map.Remove(10583);
Console.WriteLine("\nПосле удаления 10583 хеш-таблица имеет вид\nКлюч -> Значение");
PrintUtil.PrintHashMap(map);
/* Обход хеш-таблицы */
Console.WriteLine("\nОтдельный обход пар ключ-значение");
foreach (var kv in map) {
Console.WriteLine(kv.Key + " -> " + kv.Value);
}
Console.WriteLine("\nОтдельный обход ключей");
foreach (int key in map.Keys) {
Console.WriteLine(key);
}
Console.WriteLine("\nОтдельный обход значений");
foreach (string val in map.Values) {
Console.WriteLine(val);
}
}
}
@@ -0,0 +1,144 @@
/**
* File: hash_map_chaining.cs
* Created Time: 2023-06-26
* Author: hpstory (hpstory1024@163.com)
*/
namespace hello_algo.chapter_hashing;
/* Хеш-таблица с цепочками */
class HashMapChaining {
int size; // Число пар ключ-значение
int capacity; // Вместимость хеш-таблицы
double loadThres; // Порог коэффициента загрузки для запуска расширения
int extendRatio; // Коэффициент расширения
List<List<Pair>> buckets; // Массив корзин
/* Конструктор */
public HashMapChaining() {
size = 0;
capacity = 4;
loadThres = 2.0 / 3.0;
extendRatio = 2;
buckets = new List<List<Pair>>(capacity);
for (int i = 0; i < capacity; i++) {
buckets.Add([]);
}
}
/* Хеш-функция */
int HashFunc(int key) {
return key % capacity;
}
/* Коэффициент загрузки */
double LoadFactor() {
return (double)size / capacity;
}
/* Операция поиска */
public string? Get(int key) {
int index = HashFunc(key);
// Обойти корзину; если найден key, вернуть соответствующее val
foreach (Pair pair in buckets[index]) {
if (pair.key == key) {
return pair.val;
}
}
// Если key не найден, вернуть null
return null;
}
/* Операция добавления */
public void Put(int key, string val) {
// Когда коэффициент загрузки превышает порог, выполнить расширение
if (LoadFactor() > loadThres) {
Extend();
}
int index = HashFunc(key);
// Обойти корзину; если встретился указанный key, обновить соответствующее val и вернуть
foreach (Pair pair in buckets[index]) {
if (pair.key == key) {
pair.val = val;
return;
}
}
// Если такого key нет, добавить пару ключ-значение в конец
buckets[index].Add(new Pair(key, val));
size++;
}
/* Операция удаления */
public void Remove(int key) {
int index = HashFunc(key);
// Обойти корзину и удалить из нее пару ключ-значение
foreach (Pair pair in buckets[index].ToList()) {
if (pair.key == key) {
buckets[index].Remove(pair);
size--;
break;
}
}
}
/* Расширить хеш-таблицу */
void Extend() {
// Временно сохранить исходную хеш-таблицу
List<List<Pair>> bucketsTmp = buckets;
// Инициализация новой хеш-таблицы после расширения
capacity *= extendRatio;
buckets = new List<List<Pair>>(capacity);
for (int i = 0; i < capacity; i++) {
buckets.Add([]);
}
size = 0;
// Перенести пары ключ-значение из исходной хеш-таблицы в новую
foreach (List<Pair> bucket in bucketsTmp) {
foreach (Pair pair in bucket) {
Put(pair.key, pair.val);
}
}
}
/* Вывести хеш-таблицу */
public void Print() {
foreach (List<Pair> bucket in buckets) {
List<string> res = [];
foreach (Pair pair in bucket) {
res.Add(pair.key + " -> " + pair.val);
}
foreach (string kv in res) {
Console.WriteLine(kv);
}
}
}
}
public class hash_map_chaining {
[Test]
public void Test() {
/* Инициализация хеш-таблицы */
HashMapChaining map = new();
/* Операция добавления */
// Добавить пару (key, value) в хеш-таблицу
map.Put(12836, "Сяо Ха");
map.Put(15937, "Сяо Ло");
map.Put(16750, "Сяо Суань");
map.Put(13276, "Сяо Фа");
map.Put(10583, "Сяо Я");
Console.WriteLine("\nПосле добавления хеш-таблица имеет вид\nКлюч -> Значение");
map.Print();
/* Операция поиска */
// Ввести в хеш-таблицу ключ key и получить значение value
string? name = map.Get(13276);
Console.WriteLine("\nДля номера 13276 найдено имя " + name);
/* Операция удаления */
// Удалить пару (key, value) из хеш-таблицы
map.Remove(12836);
Console.WriteLine("\nПосле удаления 12836 хеш-таблица имеет вид\nКлюч -> Значение");
map.Print();
}
}
@@ -0,0 +1,159 @@
/**
* File: hash_map_open_addressing.cs
* Created Time: 2023-06-26
* Author: hpstory (hpstory1024@163.com)
*/
namespace hello_algo.chapter_hashing;
/* Хеш-таблица с открытой адресацией */
class HashMapOpenAddressing {
int size; // Число пар ключ-значение
int capacity = 4; // Вместимость хеш-таблицы
double loadThres = 2.0 / 3.0; // Порог коэффициента загрузки для запуска расширения
int extendRatio = 2; // Коэффициент расширения
Pair[] buckets; // Массив корзин
Pair TOMBSTONE = new(-1, "-1"); // Удалить метку
/* Конструктор */
public HashMapOpenAddressing() {
size = 0;
buckets = new Pair[capacity];
}
/* Хеш-функция */
int HashFunc(int key) {
return key % capacity;
}
/* Коэффициент загрузки */
double LoadFactor() {
return (double)size / capacity;
}
/* Найти индекс корзины, соответствующий key */
int FindBucket(int key) {
int index = HashFunc(key);
int firstTombstone = -1;
// Выполнять линейное пробирование и завершить при встрече с пустой корзиной
while (buckets[index] != null) {
// Если встретился key, вернуть соответствующий индекс корзины
if (buckets[index].key == key) {
// Если ранее встретилась метка удаления, переместить пару ключ-значение на этот индекс
if (firstTombstone != -1) {
buckets[firstTombstone] = buckets[index];
buckets[index] = TOMBSTONE;
return firstTombstone; // Вернуть индекс корзины после перемещения
}
return index; // Вернуть индекс корзины
}
// Записать первую встретившуюся метку удаления
if (firstTombstone == -1 && buckets[index] == TOMBSTONE) {
firstTombstone = index;
}
// Вычислить индекс корзины; при выходе за конец вернуться к началу
index = (index + 1) % capacity;
}
// Если key не существует, вернуть индекс точки добавления
return firstTombstone == -1 ? index : firstTombstone;
}
/* Операция поиска */
public string? Get(int key) {
// Найти индекс корзины, соответствующий key
int index = FindBucket(key);
// Если пара ключ-значение найдена, вернуть соответствующее val
if (buckets[index] != null && buckets[index] != TOMBSTONE) {
return buckets[index].val;
}
// Если пары ключ-значение не существует, вернуть null
return null;
}
/* Операция добавления */
public void Put(int key, string val) {
// Когда коэффициент загрузки превышает порог, выполнить расширение
if (LoadFactor() > loadThres) {
Extend();
}
// Найти индекс корзины, соответствующий key
int index = FindBucket(key);
// Если пара ключ-значение найдена, перезаписать val и вернуть
if (buckets[index] != null && buckets[index] != TOMBSTONE) {
buckets[index].val = val;
return;
}
// Если пары ключ-значение нет, добавить ее
buckets[index] = new Pair(key, val);
size++;
}
/* Операция удаления */
public void Remove(int key) {
// Найти индекс корзины, соответствующий key
int index = FindBucket(key);
// Если пара ключ-значение найдена, заменить ее меткой удаления
if (buckets[index] != null && buckets[index] != TOMBSTONE) {
buckets[index] = TOMBSTONE;
size--;
}
}
/* Расширить хеш-таблицу */
void Extend() {
// Временно сохранить исходную хеш-таблицу
Pair[] bucketsTmp = buckets;
// Инициализация новой хеш-таблицы после расширения
capacity *= extendRatio;
buckets = new Pair[capacity];
size = 0;
// Перенести пары ключ-значение из исходной хеш-таблицы в новую
foreach (Pair pair in bucketsTmp) {
if (pair != null && pair != TOMBSTONE) {
Put(pair.key, pair.val);
}
}
}
/* Вывести хеш-таблицу */
public void Print() {
foreach (Pair pair in buckets) {
if (pair == null) {
Console.WriteLine("null");
} else if (pair == TOMBSTONE) {
Console.WriteLine("TOMBSTONE");
} else {
Console.WriteLine(pair.key + " -> " + pair.val);
}
}
}
}
public class hash_map_open_addressing {
[Test]
public void Test() {
/* Инициализация хеш-таблицы */
HashMapOpenAddressing map = new();
/* Операция добавления */
// Добавить пару (key, value) в хеш-таблицу
map.Put(12836, "Сяо Ха");
map.Put(15937, "Сяо Ло");
map.Put(16750, "Сяо Суань");
map.Put(13276, "Сяо Фа");
map.Put(10583, "Сяо Я");
Console.WriteLine("\nПосле добавления хеш-таблица имеет вид\nКлюч -> Значение");
map.Print();
/* Операция поиска */
// Ввести в хеш-таблицу ключ key и получить значение value
string? name = map.Get(13276);
Console.WriteLine("\nДля номера 13276 найдено имя " + name);
/* Операция удаления */
// Удалить пару (key, value) из хеш-таблицы
map.Remove(16750);
Console.WriteLine("\nПосле удаления 16750 хеш-таблица имеет вид\nКлюч -> Значение");
map.Print();
}
}
@@ -0,0 +1,66 @@
/**
* File: simple_hash.cs
* Created Time: 2023-06-26
* Author: hpstory (hpstory1024@163.com)
*/
namespace hello_algo.chapter_hashing;
public class simple_hash {
/* Аддитивное хеширование */
int AddHash(string key) {
long hash = 0;
const int MODULUS = 1000000007;
foreach (char c in key) {
hash = (hash + c) % MODULUS;
}
return (int)hash;
}
/* Мультипликативное хеширование */
int MulHash(string key) {
long hash = 0;
const int MODULUS = 1000000007;
foreach (char c in key) {
hash = (31 * hash + c) % MODULUS;
}
return (int)hash;
}
/* XOR-хеширование */
int XorHash(string key) {
int hash = 0;
const int MODULUS = 1000000007;
foreach (char c in key) {
hash ^= c;
}
return hash & MODULUS;
}
/* Хеширование с циклическим сдвигом */
int RotHash(string key) {
long hash = 0;
const int MODULUS = 1000000007;
foreach (char c in key) {
hash = ((hash << 4) ^ (hash >> 28) ^ c) % MODULUS;
}
return (int)hash;
}
[Test]
public void Test() {
string key = "Hello Algo";
int hash = AddHash(key);
Console.WriteLine("Хеш-сумма сложением = " + hash);
hash = MulHash(key);
Console.WriteLine("Хеш-сумма умножением = " + hash);
hash = XorHash(key);
Console.WriteLine("Хеш-сумма XOR = " + hash);
hash = RotHash(key);
Console.WriteLine("Хеш-сумма с циклическим сдвигом = " + hash);
}
}
+64
View File
@@ -0,0 +1,64 @@
/**
* File: heap.cs
* Created Time: 2023-02-06
* Author: zjkung1123 (zjkung1123@gmail.com)
*/
namespace hello_algo.chapter_heap;
public class heap {
void TestPush(PriorityQueue<int, int> heap, int val) {
heap.Enqueue(val, val); // Добавление элемента в кучу
Console.WriteLine($"\nПосле добавления элемента {val} в кучу\n");
PrintUtil.PrintHeap(heap);
}
void TestPop(PriorityQueue<int, int> heap) {
int val = heap.Dequeue(); // Извлечение элемента с вершины кучи
Console.WriteLine($"\nПосле извлечения элемента вершины кучи {val}\n");
PrintUtil.PrintHeap(heap);
}
[Test]
public void Test() {
/* Инициализация кучи */
// Инициализация минимальной кучи
PriorityQueue<int, int> minHeap = new();
// Инициализировать максимальную кучу (достаточно изменить Comparer с помощью lambda-выражения)
PriorityQueue<int, int> maxHeap = new(Comparer<int>.Create((x, y) => y.CompareTo(x)));
Console.WriteLine("Ниже приведен тестовый пример для max-heap");
/* Добавление элемента в кучу */
TestPush(maxHeap, 1);
TestPush(maxHeap, 3);
TestPush(maxHeap, 2);
TestPush(maxHeap, 5);
TestPush(maxHeap, 4);
/* Получение элемента с вершины кучи */
int peek = maxHeap.Peek();
Console.WriteLine($"Элемент на вершине кучи = {peek}");
/* Извлечение элемента с вершины кучи */
// Элементы, извлеченные из кучи, образуют последовательность от большего к меньшему
TestPop(maxHeap);
TestPop(maxHeap);
TestPop(maxHeap);
TestPop(maxHeap);
TestPop(maxHeap);
/* Получение размера кучи */
int size = maxHeap.Count;
Console.WriteLine($"Количество элементов в куче = {size}");
/* Проверка, пуста ли куча */
bool isEmpty = maxHeap.Count == 0;
Console.WriteLine($"Пуста ли куча: {isEmpty}");
/* Построить кучу по входному списку */
var list = new int[] { 1, 3, 2, 5, 4 };
minHeap = new PriorityQueue<int, int>(list.Select(x => (x, x)));
Console.WriteLine("После построения min-heap из входного списка");
PrintUtil.PrintHeap(minHeap);
}
}
+160
View File
@@ -0,0 +1,160 @@
/**
* File: my_heap.cs
* Created Time: 2023-02-06
* Author: zjkung1123 (zjkung1123@gmail.com)
*/
namespace hello_algo.chapter_heap;
/* Максимальная куча */
class MaxHeap {
// Использовать список вместо массива, чтобы не учитывать проблему расширения
List<int> maxHeap;
/* Конструктор, создающий пустую кучу */
public MaxHeap() {
maxHeap = [];
}
/* Конструктор: построить кучу по входному списку */
public MaxHeap(IEnumerable<int> nums) {
// Добавить элементы списка в кучу без изменений
maxHeap = new List<int>(nums);
// Выполнить heapify для всех узлов, кроме листовых
var size = Parent(this.Size() - 1);
for (int i = size; i >= 0; i--) {
SiftDown(i);
}
}
/* Получить индекс левого дочернего узла */
int Left(int i) {
return 2 * i + 1;
}
/* Получить индекс правого дочернего узла */
int Right(int i) {
return 2 * i + 2;
}
/* Получить индекс родительского узла */
int Parent(int i) {
return (i - 1) / 2; // Округление вниз при делении
}
/* Доступ к элементу на вершине кучи */
public int Peek() {
return maxHeap[0];
}
/* Добавление элемента в кучу */
public void Push(int val) {
// Добавление узла
maxHeap.Add(val);
// Просеивание снизу вверх
SiftUp(Size() - 1);
}
/* Получение размера кучи */
public int Size() {
return maxHeap.Count;
}
/* Проверка, пуста ли куча */
public bool IsEmpty() {
return Size() == 0;
}
/* Начиная с узла i, выполнить просеивание снизу вверх */
void SiftUp(int i) {
while (true) {
// Получение родительского узла для узла i
int p = Parent(i);
// Если «выход за пределы корневого узла» или «узел не требует исправления», завершить просеивание
if (p < 0 || maxHeap[i] <= maxHeap[p])
break;
// Поменять два узла местами
Swap(i, p);
// Циклическое просеивание вверх
i = p;
}
}
/* Извлечение элемента из кучи */
public int Pop() {
// Обработка пустого случая
if (IsEmpty())
throw new IndexOutOfRangeException();
// Поменять корневой узел с самым правым листом местами (поменять первый и последний элементы)
Swap(0, Size() - 1);
// Удаление узла
int val = maxHeap.Last();
maxHeap.RemoveAt(Size() - 1);
// Просеивание сверху вниз
SiftDown(0);
// Вернуть элемент с вершины кучи
return val;
}
/* Начиная с узла i, выполнить просеивание сверху вниз */
void SiftDown(int i) {
while (true) {
// Определить узел с максимальным значением среди i, l и r и обозначить его как ma
int l = Left(i), r = Right(i), ma = i;
if (l < Size() && maxHeap[l] > maxHeap[ma])
ma = l;
if (r < Size() && maxHeap[r] > maxHeap[ma])
ma = r;
// Если «узел i максимален» или «выход за пределы листовых узлов», завершить просеивание
if (ma == i) break;
// Поменять два узла местами
Swap(i, ma);
// Циклическое просеивание вниз
i = ma;
}
}
/* Поменять элементы местами */
void Swap(int i, int p) {
(maxHeap[i], maxHeap[p]) = (maxHeap[p], maxHeap[i]);
}
/* Вывести кучу (двоичное дерево) */
public void Print() {
var queue = new Queue<int>(maxHeap);
PrintUtil.PrintHeap(queue);
}
}
public class my_heap {
[Test]
public void Test() {
/* Инициализация максимальной кучи */
MaxHeap maxHeap = new([9, 8, 6, 6, 7, 5, 2, 1, 4, 3, 6, 2]);
Console.WriteLine("\nПосле построения кучи из входного списка");
maxHeap.Print();
/* Получение элемента с вершины кучи */
int peek = maxHeap.Peek();
Console.WriteLine($"Элемент на вершине кучи = {peek}");
/* Добавление элемента в кучу */
int val = 7;
maxHeap.Push(val);
Console.WriteLine($"После добавления элемента {val} в кучу");
maxHeap.Print();
/* Извлечение элемента с вершины кучи */
peek = maxHeap.Pop();
Console.WriteLine($"После извлечения элемента вершины кучи {peek}");
maxHeap.Print();
/* Получение размера кучи */
int size = maxHeap.Size();
Console.WriteLine($"Количество элементов в куче = {size}");
/* Проверка, пуста ли куча */
bool isEmpty = maxHeap.IsEmpty();
Console.WriteLine($"Пуста ли куча: {isEmpty}");
}
}
+37
View File
@@ -0,0 +1,37 @@
/**
* File: top_k.cs
* Created Time: 2023-06-14
* Author: hpstory (hpstory1024@163.com)
*/
namespace hello_algo.chapter_heap;
public class top_k {
/* Найти k наибольших элементов массива с помощью кучи */
PriorityQueue<int, int> TopKHeap(int[] nums, int k) {
// Инициализация минимальной кучи
PriorityQueue<int, int> heap = new();
// Поместить первые k элементов массива в кучу
for (int i = 0; i < k; i++) {
heap.Enqueue(nums[i], nums[i]);
}
// Начиная с элемента k+1, поддерживать длину кучи равной k
for (int i = k; i < nums.Length; i++) {
// Если текущий элемент больше элемента на вершине кучи, извлечь вершину кучи и добавить текущий элемент в кучу
if (nums[i] > heap.Peek()) {
heap.Dequeue();
heap.Enqueue(nums[i], nums[i]);
}
}
return heap;
}
[Test]
public void Test() {
int[] nums = [1, 7, 6, 3, 2];
int k = 3;
PriorityQueue<int, int> res = TopKHeap(nums, k);
Console.WriteLine("Наибольшие " + k + " элементов =");
PrintUtil.PrintHeap(res);
}
}
@@ -0,0 +1,59 @@
/**
* File: binary_search.cs
* Created Time: 2022-12-23
* Author: haptear (haptear@hotmail.com)
*/
namespace hello_algo.chapter_searching;
public class binary_search {
/* Бинарный поиск (двусторонне замкнутый интервал) */
int BinarySearch(int[] nums, int target) {
// Инициализировать двусторонне замкнутый интервал [0, n-1], то есть i и j указывают на первый и последний элементы массива соответственно
int i = 0, j = nums.Length - 1;
// Цикл завершается, когда диапазон поиска пуст (при i > j диапазон пуст)
while (i <= j) {
int m = i + (j - i) / 2; // Вычислить индекс середины m
if (nums[m] < target) // Это означает, что target находится в интервале [m+1, j]
i = m + 1;
else if (nums[m] > target) // Это означает, что target находится в интервале [i, m-1]
j = m - 1;
else // Целевой элемент найден, вернуть его индекс
return m;
}
// Целевой элемент не найден, вернуть -1
return -1;
}
/* Бинарный поиск (лево замкнутый, право открытый интервал) */
int BinarySearchLCRO(int[] nums, int target) {
// Инициализировать лево замкнутый, право открытый интервал [0, n), то есть i и j указывают на первый элемент массива и позицию сразу за последним элементом соответственно
int i = 0, j = nums.Length;
// Цикл завершается, когда диапазон поиска пуст (при i = j диапазон пуст)
while (i < j) {
int m = i + (j - i) / 2; // Вычислить индекс середины m
if (nums[m] < target) // Это означает, что target находится в интервале [m+1, j)
i = m + 1;
else if (nums[m] > target) // Это означает, что target находится в интервале [i, m)
j = m;
else // Целевой элемент найден, вернуть его индекс
return m;
}
// Целевой элемент не найден, вернуть -1
return -1;
}
[Test]
public void Test() {
int target = 6;
int[] nums = [1, 3, 6, 8, 12, 15, 23, 26, 31, 35];
/* Бинарный поиск (двусторонне замкнутый интервал) */
int index = BinarySearch(nums, target);
Console.WriteLine("Индекс целевого элемента 6 = " + index);
/* Бинарный поиск (лево замкнутый, право открытый интервал) */
index = BinarySearchLCRO(nums, target);
Console.WriteLine("Индекс целевого элемента 6 = " + index);
}
}
@@ -0,0 +1,50 @@
/**
* File: binary_search_edge.cs
* Created Time: 2023-08-06
* Author: hpstory (hpstory1024@163.com)
*/
namespace hello_algo.chapter_searching;
public class binary_search_edge {
/* Бинарный поиск самого левого target */
int BinarySearchLeftEdge(int[] nums, int target) {
// Эквивалентно поиску точки вставки target
int i = binary_search_insertion.BinarySearchInsertion(nums, target);
// target не найден, вернуть -1
if (i == nums.Length || nums[i] != target) {
return -1;
}
// Найти target и вернуть индекс i
return i;
}
/* Бинарный поиск самого правого target */
int BinarySearchRightEdge(int[] nums, int target) {
// Преобразовать задачу в поиск самого левого target + 1
int i = binary_search_insertion.BinarySearchInsertion(nums, target + 1);
// j указывает на самый правый target, а i — на первый элемент больше target
int j = i - 1;
// target не найден, вернуть -1
if (j == -1 || nums[j] != target) {
return -1;
}
// Найти target и вернуть индекс j
return j;
}
[Test]
public void Test() {
// Массив с повторяющимися элементами
int[] nums = [1, 3, 6, 6, 6, 6, 6, 10, 12, 15];
Console.WriteLine("\nМассив nums = " + nums.PrintList());
// Бинарный поиск левой и правой границы
foreach (int target in new int[] { 6, 7 }) {
int index = BinarySearchLeftEdge(nums, target);
Console.WriteLine("Индекс самого левого элемента " + target + " равен " + index);
index = BinarySearchRightEdge(nums, target);
Console.WriteLine("Индекс самого правого элемента " + target + " равен " + index);
}
}
}
@@ -0,0 +1,64 @@
/**
* File: binary_search_insertion.cs
* Created Time: 2023-08-06
* Author: hpstory (hpstory1024@163.com)
*/
namespace hello_algo.chapter_searching;
public class binary_search_insertion {
/* Бинарный поиск точки вставки (без повторяющихся элементов) */
public static int BinarySearchInsertionSimple(int[] nums, int target) {
int i = 0, j = nums.Length - 1; // Инициализировать двусторонне замкнутый интервал [0, n-1]
while (i <= j) {
int m = i + (j - i) / 2; // Вычислить индекс середины m
if (nums[m] < target) {
i = m + 1; // target находится в интервале [m+1, j]
} else if (nums[m] > target) {
j = m - 1; // target находится в интервале [i, m-1]
} else {
return m; // Найти target и вернуть точку вставки m
}
}
// target не найден, вернуть точку вставки i
return i;
}
/* Бинарный поиск точки вставки (с повторяющимися элементами) */
public static int BinarySearchInsertion(int[] nums, int target) {
int i = 0, j = nums.Length - 1; // Инициализировать двусторонне замкнутый интервал [0, n-1]
while (i <= j) {
int m = i + (j - i) / 2; // Вычислить индекс середины m
if (nums[m] < target) {
i = m + 1; // target находится в интервале [m+1, j]
} else if (nums[m] > target) {
j = m - 1; // target находится в интервале [i, m-1]
} else {
j = m - 1; // Первый элемент меньше target находится в интервале [i, m-1]
}
}
// Вернуть точку вставки i
return i;
}
[Test]
public void Test() {
// Массив без повторяющихся элементов
int[] nums = [1, 3, 6, 8, 12, 15, 23, 26, 31, 35];
Console.WriteLine("\nМассив nums = " + nums.PrintList());
// Бинарный поиск точки вставки
foreach (int target in new int[] { 6, 9 }) {
int index = BinarySearchInsertionSimple(nums, target);
Console.WriteLine("Индекс позиции вставки элемента " + target + " равен " + index);
}
// Массив с повторяющимися элементами
nums = [1, 3, 6, 6, 6, 6, 6, 10, 12, 15];
Console.WriteLine("\nМассив nums = " + nums.PrintList());
// Бинарный поиск точки вставки
foreach (int target in new int[] { 2, 6, 20 }) {
int index = BinarySearchInsertion(nums, target);
Console.WriteLine("Индекс позиции вставки элемента " + target + " равен " + index);
}
}
}
@@ -0,0 +1,50 @@
/**
* File: hashing_search.cs
* Created Time: 2022-12-23
* Author: haptear (haptear@hotmail.com)
*/
namespace hello_algo.chapter_searching;
public class hashing_search {
/* Хеш-поиск (массив) */
int HashingSearchArray(Dictionary<int, int> map, int target) {
// key хеш-таблицы: целевой элемент, value: индекс
// Если такого key нет в хеш-таблице, вернуть -1
return map.GetValueOrDefault(target, -1);
}
/* Хеш-поиск (связный список) */
ListNode? HashingSearchLinkedList(Dictionary<int, ListNode> map, int target) {
// key хеш-таблицы: значение целевого узла, value: объект узла
// Если такого key нет в хеш-таблице, вернуть null
return map.GetValueOrDefault(target);
}
[Test]
public void Test() {
int target = 3;
/* Хеш-поиск (массив) */
int[] nums = [1, 5, 3, 2, 4, 7, 5, 9, 10, 8];
// Инициализация хеш-таблицы
Dictionary<int, int> map = [];
for (int i = 0; i < nums.Length; i++) {
map[nums[i]] = i; // key: элемент, value: индекс
}
int index = HashingSearchArray(map, target);
Console.WriteLine("Индекс целевого элемента 3 = " + index);
/* Хеш-поиск (связный список) */
ListNode? head = ListNode.ArrToLinkedList(nums);
// Инициализация хеш-таблицы
Dictionary<int, ListNode> map1 = [];
while (head != null) {
map1[head.val] = head; // key: значение узла, value: узел
head = head.next;
}
ListNode? node = HashingSearchLinkedList(map1, target);
Console.WriteLine("Объект узла со значением 3 = " + node);
}
}
@@ -0,0 +1,49 @@
/**
* File: linear_search.cs
* Created Time: 2022-12-23
* Author: haptear (haptear@hotmail.com)
*/
namespace hello_algo.chapter_searching;
public class linear_search {
/* Линейный поиск (массив) */
int LinearSearchArray(int[] nums, int target) {
// Обход массива
for (int i = 0; i < nums.Length; i++) {
// Целевой элемент найден, вернуть его индекс
if (nums[i] == target)
return i;
}
// Целевой элемент не найден, вернуть -1
return -1;
}
/* Линейный поиск (связный список) */
ListNode? LinearSearchLinkedList(ListNode? head, int target) {
// Обойти связный список
while (head != null) {
// Найти целевой узел и вернуть его
if (head.val == target)
return head;
head = head.next;
}
// Целевой узел не найден, вернуть null
return null;
}
[Test]
public void Test() {
int target = 3;
/* Выполнить линейный поиск в массиве */
int[] nums = [1, 5, 3, 2, 4, 7, 5, 9, 10, 8];
int index = LinearSearchArray(nums, target);
Console.WriteLine("Индекс целевого элемента 3 = " + index);
/* Выполнить линейный поиск в связном списке */
ListNode? head = ListNode.ArrToLinkedList(nums);
ListNode? node = LinearSearchLinkedList(head, target);
Console.WriteLine("Объект узла со значением 3 = " + node);
}
}
@@ -0,0 +1,52 @@
/**
* File: two_sum.cs
* Created Time: 2022-12-23
* Author: haptear (haptear@hotmail.com)
*/
namespace hello_algo.chapter_searching;
public class two_sum {
/* Метод 1: полный перебор */
int[] TwoSumBruteForce(int[] nums, int target) {
int size = nums.Length;
// Два вложенных цикла, временная сложность O(n^2)
for (int i = 0; i < size - 1; i++) {
for (int j = i + 1; j < size; j++) {
if (nums[i] + nums[j] == target)
return [i, j];
}
}
return [];
}
/* Метод 2: вспомогательная хеш-таблица */
int[] TwoSumHashTable(int[] nums, int target) {
int size = nums.Length;
// Вспомогательная хеш-таблица, пространственная сложность O(n)
Dictionary<int, int> dic = [];
// Один цикл, временная сложность O(n)
for (int i = 0; i < size; i++) {
if (dic.ContainsKey(target - nums[i])) {
return [dic[target - nums[i]], i];
}
dic.Add(nums[i], i);
}
return [];
}
[Test]
public void Test() {
// ======= Test Case =======
int[] nums = [2, 7, 11, 15];
int target = 13;
// ====== Основной код ======
// Метод 1
int[] res = TwoSumBruteForce(nums, target);
Console.WriteLine("Результат метода 1 res = " + string.Join(",", res));
// Метод 2
res = TwoSumHashTable(nums, target);
Console.WriteLine("Результат метода 2 res = " + string.Join(",", res));
}
}
@@ -0,0 +1,51 @@
/**
* File: bubble_sort.cs
* Created Time: 2022-12-23
* Author: haptear (haptear@hotmail.com)
*/
namespace hello_algo.chapter_sorting;
public class bubble_sort {
/* Пузырьковая сортировка */
void BubbleSort(int[] nums) {
// Внешний цикл: неотсортированный диапазон [0, i]
for (int i = nums.Length - 1; i > 0; i--) {
// Внутренний цикл: переместить максимальный элемент неотсортированного диапазона [0, i] в его правый конец
for (int j = 0; j < i; j++) {
if (nums[j] > nums[j + 1]) {
// Поменять местами nums[j] и nums[j + 1]
(nums[j + 1], nums[j]) = (nums[j], nums[j + 1]);
}
}
}
}
/* Пузырьковая сортировка (оптимизация флагом) */
void BubbleSortWithFlag(int[] nums) {
// Внешний цикл: неотсортированный диапазон [0, i]
for (int i = nums.Length - 1; i > 0; i--) {
bool flag = false; // Инициализировать флаг
// Внутренний цикл: переместить максимальный элемент неотсортированного диапазона [0, i] в его правый конец
for (int j = 0; j < i; j++) {
if (nums[j] > nums[j + 1]) {
// Поменять местами nums[j] и nums[j + 1]
(nums[j + 1], nums[j]) = (nums[j], nums[j + 1]);
flag = true; // Записать обмен элементов
}
}
if (!flag) break; // На этой итерации «всплытия» не было ни одного обмена, сразу выйти
}
}
[Test]
public void Test() {
int[] nums = [4, 1, 3, 1, 5, 2];
BubbleSort(nums);
Console.WriteLine("После пузырьковой сортировки nums = " + string.Join(",", nums));
int[] nums1 = [4, 1, 3, 1, 5, 2];
BubbleSortWithFlag(nums1);
Console.WriteLine("После пузырьковой сортировки nums1 = " + string.Join(",", nums1));
}
}
@@ -0,0 +1,46 @@
/**
* File: bucket_sort.cs
* Created Time: 2023-04-13
* Author: hpstory (hpstory1024@163.com)
*/
namespace hello_algo.chapter_sorting;
public class bucket_sort {
/* Сортировка корзинами */
void BucketSort(float[] nums) {
// Инициализировать k = n/2 корзин, предполагая распределение 2 элементов в каждую корзину
int k = nums.Length / 2;
List<List<float>> buckets = [];
for (int i = 0; i < k; i++) {
buckets.Add([]);
}
// 1. Распределить элементы массива по корзинам
foreach (float num in nums) {
// Входные данные лежат в диапазоне [0, 1); использовать num * k для отображения в диапазон индексов [0, k-1]
int i = (int)(num * k);
// Добавить num в корзину i
buckets[i].Add(num);
}
// 2. Выполнить сортировку внутри каждой корзины
foreach (List<float> bucket in buckets) {
// Использовать встроенную функцию сортировки; ее также можно заменить другим алгоритмом сортировки
bucket.Sort();
}
// 3. Обойти корзины и объединить результаты
int j = 0;
foreach (List<float> bucket in buckets) {
foreach (float num in bucket) {
nums[j++] = num;
}
}
}
[Test]
public void Test() {
// Пусть входные данные — числа с плавающей точкой из диапазона [0, 1)
float[] nums = [0.49f, 0.96f, 0.82f, 0.09f, 0.57f, 0.43f, 0.91f, 0.75f, 0.15f, 0.37f];
BucketSort(nums);
Console.WriteLine("После сортировки корзинами nums = " + string.Join(" ", nums));
}
}
@@ -0,0 +1,77 @@
/**
* File: counting_sort.cs
* Created Time: 2023-04-13
* Author: hpstory (hpstory1024@163.com)
*/
namespace hello_algo.chapter_sorting;
public class counting_sort {
/* Сортировка подсчетом */
// Простая реализация, не подходит для сортировки объектов
void CountingSortNaive(int[] nums) {
// 1. Найти максимальный элемент массива m
int m = 0;
foreach (int num in nums) {
m = Math.Max(m, num);
}
// 2. Подсчитать число появлений каждой цифры
// counter[num] обозначает число появлений num
int[] counter = new int[m + 1];
foreach (int num in nums) {
counter[num]++;
}
// 3. Обойти counter и заполнить исходный массив nums элементами
int i = 0;
for (int num = 0; num < m + 1; num++) {
for (int j = 0; j < counter[num]; j++, i++) {
nums[i] = num;
}
}
}
/* Сортировка подсчетом */
// Полная реализация, позволяет сортировать объекты и является стабильной сортировкой
void CountingSort(int[] nums) {
// 1. Найти максимальный элемент массива m
int m = 0;
foreach (int num in nums) {
m = Math.Max(m, num);
}
// 2. Подсчитать число появлений каждой цифры
// counter[num] обозначает число появлений num
int[] counter = new int[m + 1];
foreach (int num in nums) {
counter[num]++;
}
// 3. Вычислить префиксные суммы counter и преобразовать «число появлений» в «конечный индекс»
// То есть counter[num]-1 — это индекс последнего появления num в res
for (int i = 0; i < m; i++) {
counter[i + 1] += counter[i];
}
// 4. Обойти nums в обратном порядке и поместить элементы в результирующий массив res
// Инициализировать массив res для хранения результата
int n = nums.Length;
int[] res = new int[n];
for (int i = n - 1; i >= 0; i--) {
int num = nums[i];
res[counter[num] - 1] = num; // Поместить num по соответствующему индексу
counter[num]--; // Уменьшить префиксную сумму на 1, чтобы получить индекс следующего размещения num
}
// Перезаписать исходный массив nums массивом результата res
for (int i = 0; i < n; i++) {
nums[i] = res[i];
}
}
[Test]
public void Test() {
int[] nums = [1, 0, 1, 2, 0, 4, 0, 2, 2, 4];
CountingSortNaive(nums);
Console.WriteLine("После сортировки подсчетом (объекты не поддерживаются) nums = " + string.Join(" ", nums));
int[] nums1 = [1, 0, 1, 2, 0, 4, 0, 2, 2, 4];
CountingSort(nums1);
Console.WriteLine("После сортировки подсчетом nums1 = " + string.Join(" ", nums));
}
}
@@ -0,0 +1,52 @@
/**
* File: heap_sort.cs
* Created Time: 2023-06-01
* Author: hpstory (hpstory1024@163.com)
*/
namespace hello_algo.chapter_sorting;
public class heap_sort {
/* Длина кучи равна n; начиная с узла i, выполнить просеивание сверху вниз */
void SiftDown(int[] nums, int n, int i) {
while (true) {
// Определить узел с максимальным значением среди i, l и r и обозначить его как ma
int l = 2 * i + 1;
int r = 2 * i + 2;
int ma = i;
if (l < n && nums[l] > nums[ma])
ma = l;
if (r < n && nums[r] > nums[ma])
ma = r;
// Если узел i уже максимален или индексы l и r вне границ, дальнейшее просеивание не требуется, выйти
if (ma == i)
break;
// Поменять два узла местами
(nums[ma], nums[i]) = (nums[i], nums[ma]);
// Циклическое просеивание вниз
i = ma;
}
}
/* Сортировка кучей */
void HeapSort(int[] nums) {
// Построение кучи: выполнить heapify для всех узлов, кроме листовых
for (int i = nums.Length / 2 - 1; i >= 0; i--) {
SiftDown(nums, nums.Length, i);
}
// Извлекать максимальный элемент из кучи в течение n-1 итераций
for (int i = nums.Length - 1; i > 0; i--) {
// Поменять корневой узел с самым правым листом местами (поменять первый и последний элементы)
(nums[i], nums[0]) = (nums[0], nums[i]);
// Начиная с корневого узла, выполнить просеивание сверху вниз
SiftDown(nums, i, 0);
}
}
[Test]
public void Test() {
int[] nums = [4, 1, 3, 1, 5, 2];
HeapSort(nums);
Console.WriteLine("После сортировки кучей nums = " + string.Join(" ", nums));
}
}
@@ -0,0 +1,30 @@
/**
* File: insertion_sort.cs
* Created Time: 2022-12-23
* Author: haptear (haptear@hotmail.com)
*/
namespace hello_algo.chapter_sorting;
public class insertion_sort {
/* Сортировка вставками */
void InsertionSort(int[] nums) {
// Внешний цикл: отсортированный диапазон [0, i-1]
for (int i = 1; i < nums.Length; i++) {
int bas = nums[i], j = i - 1;
// Внутренний цикл: вставить base в правильную позицию отсортированного диапазона [0, i-1]
while (j >= 0 && nums[j] > bas) {
nums[j + 1] = nums[j]; // Сдвинуть nums[j] на одну позицию вправо
j--;
}
nums[j + 1] = bas; // Поместить base в правильную позицию
}
}
[Test]
public void Test() {
int[] nums = [4, 1, 3, 1, 5, 2];
InsertionSort(nums);
Console.WriteLine("После сортировки вставками nums = " + string.Join(",", nums));
}
}
@@ -0,0 +1,56 @@
/**
* File: merge_sort.cs
* Created Time: 2022-12-23
* Author: haptear (haptear@hotmail.com)
*/
namespace hello_algo.chapter_sorting;
public class merge_sort {
/* Объединить левый и правый подмассивы */
void Merge(int[] nums, int left, int mid, int right) {
// Диапазон левого подмассива: [left, mid], диапазон правого подмассива: [mid+1, right]
// Создать временный массив tmp для хранения результата слияния
int[] tmp = new int[right - left + 1];
// Инициализировать начальные индексы левого и правого подмассивов
int i = left, j = mid + 1, k = 0;
// Пока в левом и правом подмассивах еще есть элементы, сравнивать их и копировать меньший во временный массив
while (i <= mid && j <= right) {
if (nums[i] <= nums[j])
tmp[k++] = nums[i++];
else
tmp[k++] = nums[j++];
}
// Скопировать оставшиеся элементы левого и правого подмассивов во временный массив
while (i <= mid) {
tmp[k++] = nums[i++];
}
while (j <= right) {
tmp[k++] = nums[j++];
}
// Скопировать элементы временного массива tmp обратно в соответствующий диапазон исходного массива nums
for (k = 0; k < tmp.Length; ++k) {
nums[left + k] = tmp[k];
}
}
/* Сортировка слиянием */
void MergeSort(int[] nums, int left, int right) {
// Условие завершения
if (left >= right) return; // Завершить рекурсию, когда длина подмассива равна 1
// Этап разбиения
int mid = left + (right - left) / 2; // Вычислить середину
MergeSort(nums, left, mid); // Рекурсивно обработать левый подмассив
MergeSort(nums, mid + 1, right); // Рекурсивно обработать правый подмассив
// Этап слияния
Merge(nums, left, mid, right);
}
[Test]
public void Test() {
/* Сортировка слиянием */
int[] nums = [7, 3, 2, 6, 0, 1, 5, 4];
MergeSort(nums, 0, nums.Length - 1);
Console.WriteLine("После сортировки слиянием nums = " + string.Join(",", nums));
}
}
@@ -0,0 +1,150 @@
/**
* File: quick_sort.cs
* Created Time: 2022-12-23
* Author: haptear (haptear@hotmail.com)
*/
namespace hello_algo.chapter_sorting;
class quickSort {
/* Обмен элементов */
static void Swap(int[] nums, int i, int j) {
(nums[j], nums[i]) = (nums[i], nums[j]);
}
/* Разбиение с опорными указателями */
static int Partition(int[] nums, int left, int right) {
// Взять nums[left] в качестве опорного элемента
int i = left, j = right;
while (i < j) {
while (i < j && nums[j] >= nums[left])
j--; // Идти справа налево в поисках первого элемента меньше опорного
while (i < j && nums[i] <= nums[left])
i++; // Идти слева направо в поисках первого элемента больше опорного
Swap(nums, i, j); // Поменять эти два элемента местами
}
Swap(nums, i, left); // Переместить опорный элемент на границу двух подмассивов
return i; // Вернуть индекс опорного элемента
}
/* Быстрая сортировка */
public static void QuickSort(int[] nums, int left, int right) {
// Завершить рекурсию, когда длина подмассива равна 1
if (left >= right)
return;
// Разбиение с опорными указателями
int pivot = Partition(nums, left, right);
// Рекурсивно обработать левый и правый подмассивы
QuickSort(nums, left, pivot - 1);
QuickSort(nums, pivot + 1, right);
}
}
/* Класс быстрой сортировки (оптимизация медианным опорным элементом) */
class QuickSortMedian {
/* Обмен элементов */
static void Swap(int[] nums, int i, int j) {
(nums[j], nums[i]) = (nums[i], nums[j]);
}
/* Выбрать медиану из трех кандидатов */
static int MedianThree(int[] nums, int left, int mid, int right) {
int l = nums[left], m = nums[mid], r = nums[right];
if ((l <= m && m <= r) || (r <= m && m <= l))
return mid; // m находится между l и r
if ((m <= l && l <= r) || (r <= l && l <= m))
return left; // l находится между m и r
return right;
}
/* Разбиение с опорными указателями (медиана трех) */
static int Partition(int[] nums, int left, int right) {
// Выбрать медиану из трех кандидатов
int med = MedianThree(nums, left, (left + right) / 2, right);
// Переместить медиану в крайний левый элемент массива
Swap(nums, left, med);
// Взять nums[left] в качестве опорного элемента
int i = left, j = right;
while (i < j) {
while (i < j && nums[j] >= nums[left])
j--; // Идти справа налево в поисках первого элемента меньше опорного
while (i < j && nums[i] <= nums[left])
i++; // Идти слева направо в поисках первого элемента больше опорного
Swap(nums, i, j); // Поменять эти два элемента местами
}
Swap(nums, i, left); // Переместить опорный элемент на границу двух подмассивов
return i; // Вернуть индекс опорного элемента
}
/* Быстрая сортировка */
public static void QuickSort(int[] nums, int left, int right) {
// Завершить рекурсию, когда длина подмассива равна 1
if (left >= right)
return;
// Разбиение с опорными указателями
int pivot = Partition(nums, left, right);
// Рекурсивно обработать левый и правый подмассивы
QuickSort(nums, left, pivot - 1);
QuickSort(nums, pivot + 1, right);
}
}
/* Класс быстрой сортировки (оптимизация глубины рекурсии) */
class QuickSortTailCall {
/* Обмен элементов */
static void Swap(int[] nums, int i, int j) {
(nums[j], nums[i]) = (nums[i], nums[j]);
}
/* Разбиение с опорными указателями */
static int Partition(int[] nums, int left, int right) {
// Взять nums[left] в качестве опорного элемента
int i = left, j = right;
while (i < j) {
while (i < j && nums[j] >= nums[left])
j--; // Идти справа налево в поисках первого элемента меньше опорного
while (i < j && nums[i] <= nums[left])
i++; // Идти слева направо в поисках первого элемента больше опорного
Swap(nums, i, j); // Поменять эти два элемента местами
}
Swap(nums, i, left); // Переместить опорный элемент на границу двух подмассивов
return i; // Вернуть индекс опорного элемента
}
/* Быстрая сортировка (оптимизация глубины рекурсии) */
public static void QuickSort(int[] nums, int left, int right) {
// Завершить, когда длина подмассива равна 1
while (left < right) {
// Операция разбиения с опорными указателями
int pivot = Partition(nums, left, right);
// Выполнить быструю сортировку для более короткого из двух подмассивов
if (pivot - left < right - pivot) {
QuickSort(nums, left, pivot - 1); // Рекурсивно отсортировать левый подмассив
left = pivot + 1; // Оставшийся неотсортированный диапазон: [pivot + 1, right]
} else {
QuickSort(nums, pivot + 1, right); // Рекурсивно отсортировать правый подмассив
right = pivot - 1; // Оставшийся неотсортированный диапазон: [left, pivot - 1]
}
}
}
}
public class quick_sort {
[Test]
public void Test() {
/* Быстрая сортировка */
int[] nums = [2, 4, 1, 0, 3, 5];
quickSort.QuickSort(nums, 0, nums.Length - 1);
Console.WriteLine("После быстрой сортировки nums = " + string.Join(",", nums));
/* Быстрая сортировка (оптимизация медианным опорным элементом) */
int[] nums1 = [2, 4, 1, 0, 3, 5];
QuickSortMedian.QuickSort(nums1, 0, nums1.Length - 1);
Console.WriteLine("После быстрой сортировки (оптимизация медианным опорным элементом) nums1 = " + string.Join(",", nums1));
/* Быстрая сортировка (оптимизация глубины рекурсии) */
int[] nums2 = [2, 4, 1, 0, 3, 5];
QuickSortTailCall.QuickSort(nums2, 0, nums2.Length - 1);
Console.WriteLine("После быстрой сортировки (оптимизация глубины рекурсии) nums2 = " + string.Join(",", nums2));
}
}
@@ -0,0 +1,69 @@
/**
* File: radix_sort.cs
* Created Time: 2023-04-13
* Author: hpstory (hpstory1024@163.com)
*/
namespace hello_algo.chapter_sorting;
public class radix_sort {
/* Получить k-й разряд элемента num, где exp = 10^(k-1) */
int Digit(int num, int exp) {
// Передача exp вместо k позволяет избежать повторного дорогостоящего вычисления степени
return (num / exp) % 10;
}
/* Сортировка подсчетом (сортировка по k-му разряду nums) */
void CountingSortDigit(int[] nums, int exp) {
// Разряды десятичной системы лежат в диапазоне 0~9, поэтому нужен массив корзин длины 10
int[] counter = new int[10];
int n = nums.Length;
// Подсчитать число появлений каждой цифры от 0 до 9
for (int i = 0; i < n; i++) {
int d = Digit(nums[i], exp); // Получить k-й разряд nums[i], обозначив его как d
counter[d]++; // Подсчитать число появлений цифры d
}
// Вычислить префиксные суммы и преобразовать «число появлений» в «индекс массива»
for (int i = 1; i < 10; i++) {
counter[i] += counter[i - 1];
}
// Выполняя обратный проход, заполнить res элементами по статистике в корзинах
int[] res = new int[n];
for (int i = n - 1; i >= 0; i--) {
int d = Digit(nums[i], exp);
int j = counter[d] - 1; // Получить индекс j цифры d в массиве
res[j] = nums[i]; // Поместить текущий элемент по индексу j
counter[d]--; // Уменьшить количество d на 1
}
// Перезаписать исходный массив nums результатом
for (int i = 0; i < n; i++) {
nums[i] = res[i];
}
}
/* Поразрядная сортировка */
void RadixSort(int[] nums) {
// Получить максимальный элемент массива, чтобы определить максимальное число разрядов
int m = int.MinValue;
foreach (int num in nums) {
if (num > m) m = num;
}
// Проходить разряды от младшего к старшему
for (int exp = 1; exp <= m; exp *= 10) {
// Выполнить сортировку подсчетом по k-му разряду элементов массива
// k = 1 -> exp = 1
// k = 2 -> exp = 10
// то есть exp = 10^(k-1)
CountingSortDigit(nums, exp);
}
}
[Test]
public void Test() {
// Поразрядная сортировка
int[] nums = [ 10546151, 35663510, 42865989, 34862445, 81883077,
88906420, 72429244, 30524779, 82060337, 63832996 ];
RadixSort(nums);
Console.WriteLine("После поразрядной сортировки nums = " + string.Join(" ", nums));
}
}
@@ -0,0 +1,32 @@
/**
* File: selection_sort.cs
* Created Time: 2023-06-01
* Author: hpstory (hpstory1024@163.com)
*/
namespace hello_algo.chapter_sorting;
public class selection_sort {
/* Сортировка выбором */
void SelectionSort(int[] nums) {
int n = nums.Length;
// Внешний цикл: неотсортированный диапазон [i, n-1]
for (int i = 0; i < n - 1; i++) {
// Внутренний цикл: найти минимальный элемент в неотсортированном диапазоне
int k = i;
for (int j = i + 1; j < n; j++) {
if (nums[j] < nums[k])
k = j; // Записать индекс минимального элемента
}
// Поменять этот минимальный элемент местами с первым элементом неотсортированного диапазона
(nums[k], nums[i]) = (nums[i], nums[k]);
}
}
[Test]
public void Test() {
int[] nums = [4, 1, 3, 1, 5, 2];
SelectionSort(nums);
Console.WriteLine("После сортировки выбором nums = " + string.Join(" ", nums));
}
}
@@ -0,0 +1,152 @@
/**
* File: array_deque.cs
* Created Time: 2023-03-08
* Author: hpstory (hpstory1024@163.com)
*/
namespace hello_algo.chapter_stack_and_queue;
/* Двусторонняя очередь на основе кольцевого массива */
public class ArrayDeque {
int[] nums; // Массив для хранения элементов двусторонней очереди
int front; // Указатель head, указывающий на первый элемент очереди
int queSize; // Длина двусторонней очереди
/* Конструктор */
public ArrayDeque(int capacity) {
nums = new int[capacity];
front = queSize = 0;
}
/* Получить вместимость двусторонней очереди */
int Capacity() {
return nums.Length;
}
/* Получение длины двусторонней очереди */
public int Size() {
return queSize;
}
/* Проверка, пуста ли двусторонняя очередь */
public bool IsEmpty() {
return queSize == 0;
}
/* Вычислить индекс в кольцевом массиве */
int Index(int i) {
// С помощью операции взятия по модулю соединить начало и конец массива
// Когда i выходит за конец массива, он возвращается в начало
// Когда i выходит за начало массива, он возвращается в конец
return (i + Capacity()) % Capacity();
}
/* Добавление в голову очереди */
public void PushFirst(int num) {
if (queSize == Capacity()) {
Console.WriteLine("Двусторонняя очередь заполнена");
return;
}
// Указатель головы сдвигается на одну позицию влево
// С помощью операции взятия по модулю front после выхода за начало массива возвращается в хвост
front = Index(front - 1);
// Добавить num в голову очереди
nums[front] = num;
queSize++;
}
/* Добавление в хвост очереди */
public void PushLast(int num) {
if (queSize == Capacity()) {
Console.WriteLine("Двусторонняя очередь заполнена");
return;
}
// Вычислить указатель хвоста, указывающий на индекс хвоста + 1
int rear = Index(front + queSize);
// Добавить num в хвост очереди
nums[rear] = num;
queSize++;
}
/* Извлечение из головы очереди */
public int PopFirst() {
int num = PeekFirst();
// Указатель головы сдвигается на одну позицию назад
front = Index(front + 1);
queSize--;
return num;
}
/* Извлечение из хвоста очереди */
public int PopLast() {
int num = PeekLast();
queSize--;
return num;
}
/* Доступ к элементу в начале очереди */
public int PeekFirst() {
if (IsEmpty()) {
throw new InvalidOperationException();
}
return nums[front];
}
/* Доступ к элементу в конце очереди */
public int PeekLast() {
if (IsEmpty()) {
throw new InvalidOperationException();
}
// Вычислить индекс хвостового элемента
int last = Index(front + queSize - 1);
return nums[last];
}
/* Вернуть массив для вывода */
public int[] ToArray() {
// Преобразовывать только элементы списка в пределах фактической длины
int[] res = new int[queSize];
for (int i = 0, j = front; i < queSize; i++, j++) {
res[i] = nums[Index(j)];
}
return res;
}
}
public class array_deque {
[Test]
public void Test() {
/* Инициализация двусторонней очереди */
ArrayDeque deque = new(10);
deque.PushLast(3);
deque.PushLast(2);
deque.PushLast(5);
Console.WriteLine("Двусторонняя очередь deque = " + string.Join(" ", deque.ToArray()));
/* Доступ к элементу */
int peekFirst = deque.PeekFirst();
Console.WriteLine("Первый элемент peekFirst = " + peekFirst);
int peekLast = deque.PeekLast();
Console.WriteLine("Последний элемент peekLast = " + peekLast);
/* Добавление элемента в очередь */
deque.PushLast(4);
Console.WriteLine("После добавления элемента 4 в хвост deque = " + string.Join(" ", deque.ToArray()));
deque.PushFirst(1);
Console.WriteLine("После добавления элемента 1 в голову deque = " + string.Join(" ", deque.ToArray()));
/* Извлечение элемента из очереди */
int popLast = deque.PopLast();
Console.WriteLine("Извлеченный из хвоста элемент = " + popLast + ", deque после извлечения из хвоста = " + string.Join(" ", deque.ToArray()));
int popFirst = deque.PopFirst();
Console.WriteLine("Извлеченный из головы элемент = " + popFirst + ", deque после извлечения из головы = " + string.Join(" ", deque.ToArray()));
/* Получение длины двусторонней очереди */
int size = deque.Size();
Console.WriteLine("Длина двусторонней очереди size = " + size);
/* Проверка, пуста ли двусторонняя очередь */
bool isEmpty = deque.IsEmpty();
Console.WriteLine("Пуста ли двусторонняя очередь = " + isEmpty);
}
}
@@ -0,0 +1,114 @@
/**
* File: array_queue.cs
* Created Time: 2022-12-23
* Author: haptear (haptear@hotmail.com)
*/
namespace hello_algo.chapter_stack_and_queue;
/* Очередь на основе кольцевого массива */
class ArrayQueue {
int[] nums; // Массив для хранения элементов очереди
int front; // Указатель head, указывающий на первый элемент очереди
int queSize; // Длина очереди
public ArrayQueue(int capacity) {
nums = new int[capacity];
front = queSize = 0;
}
/* Получить вместимость очереди */
int Capacity() {
return nums.Length;
}
/* Получение длины очереди */
public int Size() {
return queSize;
}
/* Проверка, пуста ли очередь */
public bool IsEmpty() {
return queSize == 0;
}
/* Поместить в очередь */
public void Push(int num) {
if (queSize == Capacity()) {
Console.WriteLine("Очередь заполнена");
return;
}
// Вычислить указатель хвоста, указывающий на индекс хвоста + 1
// С помощью операции взятия по модулю вернуть rear к началу после выхода за конец массива
int rear = (front + queSize) % Capacity();
// Добавить num в хвост очереди
nums[rear] = num;
queSize++;
}
/* Извлечь из очереди */
public int Pop() {
int num = Peek();
// Указатель head сдвигается на одну позицию назад; если он выходит за конец, то возвращается в начало массива
front = (front + 1) % Capacity();
queSize--;
return num;
}
/* Доступ к элементу в начале очереди */
public int Peek() {
if (IsEmpty())
throw new Exception();
return nums[front];
}
/* Вернуть массив */
public int[] ToArray() {
// Преобразовывать только элементы списка в пределах фактической длины
int[] res = new int[queSize];
for (int i = 0, j = front; i < queSize; i++, j++) {
res[i] = nums[j % this.Capacity()];
}
return res;
}
}
public class array_queue {
[Test]
public void Test() {
/* Инициализация очереди */
int capacity = 10;
ArrayQueue queue = new(capacity);
/* Добавление элемента в очередь */
queue.Push(1);
queue.Push(3);
queue.Push(2);
queue.Push(5);
queue.Push(4);
Console.WriteLine("Очередь queue = " + string.Join(",", queue.ToArray()));
/* Доступ к элементу в начале очереди */
int peek = queue.Peek();
Console.WriteLine("Первый элемент peek = " + peek);
/* Извлечение элемента из очереди */
int pop = queue.Pop();
Console.WriteLine("Извлеченный элемент pop = " + pop + ", queue после извлечения = " + string.Join(",", queue.ToArray()));
/* Получение длины очереди */
int size = queue.Size();
Console.WriteLine("Длина очереди size = " + size);
/* Проверка, пуста ли очередь */
bool isEmpty = queue.IsEmpty();
Console.WriteLine("Пуста ли очередь = " + isEmpty);
/* Проверка кольцевого массива */
for (int i = 0; i < 10; i++) {
queue.Push(i);
queue.Pop();
Console.WriteLine("После " + i + "-го раунда операций enqueue и dequeue queue = " + string.Join(",", queue.ToArray()));
}
}
}
@@ -0,0 +1,84 @@
/**
* File: array_stack.cs
* Created Time: 2022-12-23
* Author: haptear (haptear@hotmail.com)
*/
namespace hello_algo.chapter_stack_and_queue;
/* Стек на основе массива */
class ArrayStack {
List<int> stack;
public ArrayStack() {
// Инициализация списка (динамического массива)
stack = [];
}
/* Получение длины стека */
public int Size() {
return stack.Count;
}
/* Проверка, пуст ли стек */
public bool IsEmpty() {
return Size() == 0;
}
/* Поместить в стек */
public void Push(int num) {
stack.Add(num);
}
/* Извлечь из стека */
public int Pop() {
if (IsEmpty())
throw new Exception();
var val = Peek();
stack.RemoveAt(Size() - 1);
return val;
}
/* Доступ к верхнему элементу стека */
public int Peek() {
if (IsEmpty())
throw new Exception();
return stack[Size() - 1];
}
/* Преобразовать List в Array и вернуть */
public int[] ToArray() {
return [.. stack];
}
}
public class array_stack {
[Test]
public void Test() {
/* Инициализация стека */
ArrayStack stack = new();
/* Помещение элемента в стек */
stack.Push(1);
stack.Push(3);
stack.Push(2);
stack.Push(5);
stack.Push(4);
Console.WriteLine("Стек stack = " + string.Join(",", stack.ToArray()));
/* Доступ к верхнему элементу стека */
int peek = stack.Peek();
Console.WriteLine("Верхний элемент peek = " + peek);
/* Извлечение элемента из стека */
int pop = stack.Pop();
Console.WriteLine("Извлеченный элемент pop = " + pop + ", stack после извлечения = " + string.Join(",", stack.ToArray()));
/* Получение длины стека */
int size = stack.Size();
Console.WriteLine("Длина стека size = " + size);
/* Проверка на пустоту */
bool isEmpty = stack.IsEmpty();
Console.WriteLine("Пуст ли стек = " + isEmpty);
}
}
@@ -0,0 +1,44 @@
/**
* File: deque.cs
* Created Time: 2022-12-30
* Author: moonache (microin1301@outlook.com)
*/
namespace hello_algo.chapter_stack_and_queue;
public class deque {
[Test]
public void Test() {
/* Инициализация двусторонней очереди */
// В C# связный список LinkedList рассматривается как двусторонняя очередь
LinkedList<int> deque = new();
/* Добавление элемента в очередь */
deque.AddLast(2); // Добавить в хвост очереди
deque.AddLast(5);
deque.AddLast(4);
deque.AddFirst(3); // Добавить в голову очереди
deque.AddFirst(1);
Console.WriteLine("Двусторонняя очередь deque = " + string.Join(",", deque));
/* Доступ к элементу */
int? peekFirst = deque.First?.Value; // Элемент в голове очереди
Console.WriteLine("Первый элемент peekFirst = " + peekFirst);
int? peekLast = deque.Last?.Value; // Элемент в хвосте очереди
Console.WriteLine("Последний элемент peekLast = " + peekLast);
/* Извлечение элемента из очереди */
deque.RemoveFirst(); // Извлечь элемент из головы очереди
Console.WriteLine("После извлечения элемента из головы deque = " + string.Join(",", deque));
deque.RemoveLast(); // Извлечь элемент из хвоста очереди
Console.WriteLine("После извлечения элемента из хвоста deque = " + string.Join(",", deque));
/* Получение длины двусторонней очереди */
int size = deque.Count;
Console.WriteLine("Длина двусторонней очереди size = " + size);
/* Проверка, пуста ли двусторонняя очередь */
bool isEmpty = deque.Count == 0;
Console.WriteLine("Пуста ли двусторонняя очередь = " + isEmpty);
}
}
@@ -0,0 +1,177 @@
/**
* File: linkedlist_deque.cs
* Created Time: 2023-03-08
* Author: hpstory (hpstory1024@163.com)
*/
namespace hello_algo.chapter_stack_and_queue;
/* Узел двусвязного списка */
public class ListNode(int val) {
public int val = val; // Значение узла
public ListNode? next = null; // Ссылка на узел-преемник
public ListNode? prev = null; // Ссылка на узел-предшественник
}
/* Двусторонняя очередь на основе двусвязного списка */
public class LinkedListDeque {
ListNode? front, rear; // Головной узел front, хвостовой узел rear
int queSize = 0; // Длина двусторонней очереди
public LinkedListDeque() {
front = null;
rear = null;
}
/* Получение длины двусторонней очереди */
public int Size() {
return queSize;
}
/* Проверка, пуста ли двусторонняя очередь */
public bool IsEmpty() {
return Size() == 0;
}
/* Операция добавления в очередь */
void Push(int num, bool isFront) {
ListNode node = new(num);
// Если связный список пуст, сделать так, чтобы и front, и rear указывали на node
if (IsEmpty()) {
front = node;
rear = node;
}
// Операция добавления в голову очереди
else if (isFront) {
// Добавить node в голову списка
front!.prev = node;
node.next = front;
front = node; // Обновить головной узел
}
// Операция добавления в хвост очереди
else {
// Добавить node в хвост списка
rear!.next = node;
node.prev = rear;
rear = node; // Обновить хвостовой узел
}
queSize++; // Обновить длину очереди
}
/* Добавление в голову очереди */
public void PushFirst(int num) {
Push(num, true);
}
/* Добавление в хвост очереди */
public void PushLast(int num) {
Push(num, false);
}
/* Операция извлечения из очереди */
int? Pop(bool isFront) {
if (IsEmpty())
throw new Exception();
int? val;
// Операция извлечения из головы очереди
if (isFront) {
val = front?.val; // Временно сохранить значение головного узла
// Удалить головной узел
ListNode? fNext = front?.next;
if (fNext != null) {
fNext.prev = null;
front!.next = null;
}
front = fNext; // Обновить головной узел
}
// Операция извлечения из хвоста очереди
else {
val = rear?.val; // Временно сохранить значение хвостового узла
// Удалить хвостовой узел
ListNode? rPrev = rear?.prev;
if (rPrev != null) {
rPrev.next = null;
rear!.prev = null;
}
rear = rPrev; // Обновить хвостовой узел
}
queSize--; // Обновить длину очереди
return val;
}
/* Извлечение из головы очереди */
public int? PopFirst() {
return Pop(true);
}
/* Извлечение из хвоста очереди */
public int? PopLast() {
return Pop(false);
}
/* Доступ к элементу в начале очереди */
public int? PeekFirst() {
if (IsEmpty())
throw new Exception();
return front?.val;
}
/* Доступ к элементу в конце очереди */
public int? PeekLast() {
if (IsEmpty())
throw new Exception();
return rear?.val;
}
/* Вернуть массив для вывода */
public int?[] ToArray() {
ListNode? node = front;
int?[] res = new int?[Size()];
for (int i = 0; i < res.Length; i++) {
res[i] = node?.val;
node = node?.next;
}
return res;
}
}
public class linkedlist_deque {
[Test]
public void Test() {
/* Инициализация двусторонней очереди */
LinkedListDeque deque = new();
deque.PushLast(3);
deque.PushLast(2);
deque.PushLast(5);
Console.WriteLine("Двусторонняя очередь deque = " + string.Join(" ", deque.ToArray()));
/* Доступ к элементу */
int? peekFirst = deque.PeekFirst();
Console.WriteLine("Первый элемент peekFirst = " + peekFirst);
int? peekLast = deque.PeekLast();
Console.WriteLine("Последний элемент peekLast = " + peekLast);
/* Добавление элемента в очередь */
deque.PushLast(4);
Console.WriteLine("После добавления элемента 4 в хвост deque = " + string.Join(" ", deque.ToArray()));
deque.PushFirst(1);
Console.WriteLine("После добавления элемента 1 в голову deque = " + string.Join(" ", deque.ToArray()));
/* Извлечение элемента из очереди */
int? popLast = deque.PopLast();
Console.WriteLine("Извлеченный из хвоста элемент = " + popLast + ", deque после извлечения из хвоста = " + string.Join(" ", deque.ToArray()));
int? popFirst = deque.PopFirst();
Console.WriteLine("Извлеченный из головы элемент = " + popFirst + ", deque после извлечения из головы = " + string.Join(" ", deque.ToArray()));
/* Получение длины двусторонней очереди */
int size = deque.Size();
Console.WriteLine("Длина двусторонней очереди size = " + size);
/* Проверка, пуста ли двусторонняя очередь */
bool isEmpty = deque.IsEmpty();
Console.WriteLine("Пуста ли двусторонняя очередь = " + isEmpty);
}
}
@@ -0,0 +1,106 @@
/**
* File: linkedlist_queue.cs
* Created Time: 2022-12-23
* Author: haptear (haptear@hotmail.com)
*/
namespace hello_algo.chapter_stack_and_queue;
/* Очередь на основе связного списка */
class LinkedListQueue {
ListNode? front, rear; // Головной узел front, хвостовой узел rear
int queSize = 0;
public LinkedListQueue() {
front = null;
rear = null;
}
/* Получение длины очереди */
public int Size() {
return queSize;
}
/* Проверка, пуста ли очередь */
public bool IsEmpty() {
return Size() == 0;
}
/* Поместить в очередь */
public void Push(int num) {
// Добавить num после хвостового узла
ListNode node = new(num);
// Если очередь пуста, сделать так, чтобы и head, и tail указывали на этот узел
if (front == null) {
front = node;
rear = node;
// Если очередь не пуста, добавить этот узел после хвостового узла
} else if (rear != null) {
rear.next = node;
rear = node;
}
queSize++;
}
/* Извлечь из очереди */
public int Pop() {
int num = Peek();
// Удалить головной узел
front = front?.next;
queSize--;
return num;
}
/* Доступ к элементу в начале очереди */
public int Peek() {
if (IsEmpty())
throw new Exception();
return front!.val;
}
/* Преобразовать связный список в Array и вернуть */
public int[] ToArray() {
if (front == null)
return [];
ListNode? node = front;
int[] res = new int[Size()];
for (int i = 0; i < res.Length; i++) {
res[i] = node!.val;
node = node.next;
}
return res;
}
}
public class linkedlist_queue {
[Test]
public void Test() {
/* Инициализация очереди */
LinkedListQueue queue = new();
/* Добавление элемента в очередь */
queue.Push(1);
queue.Push(3);
queue.Push(2);
queue.Push(5);
queue.Push(4);
Console.WriteLine("Очередь queue = " + string.Join(",", queue.ToArray()));
/* Доступ к элементу в начале очереди */
int peek = queue.Peek();
Console.WriteLine("Первый элемент peek = " + peek);
/* Извлечение элемента из очереди */
int pop = queue.Pop();
Console.WriteLine("Извлеченный элемент pop = " + pop + ", queue после извлечения = " + string.Join(",", queue.ToArray()));
/* Получение длины очереди */
int size = queue.Size();
Console.WriteLine("Длина очереди size = " + size);
/* Проверка, пуста ли очередь */
bool isEmpty = queue.IsEmpty();
Console.WriteLine("Пуста ли очередь = " + isEmpty);
}
}
@@ -0,0 +1,97 @@
/**
* File: linkedlist_stack.cs
* Created Time: 2022-12-23
* Author: haptear (haptear@hotmail.com)
*/
namespace hello_algo.chapter_stack_and_queue;
/* Стек на основе связного списка */
class LinkedListStack {
ListNode? stackPeek; // Использовать головной узел как вершину стека
int stkSize = 0; // Длина стека
public LinkedListStack() {
stackPeek = null;
}
/* Получение длины стека */
public int Size() {
return stkSize;
}
/* Проверка, пуст ли стек */
public bool IsEmpty() {
return Size() == 0;
}
/* Поместить в стек */
public void Push(int num) {
ListNode node = new(num) {
next = stackPeek
};
stackPeek = node;
stkSize++;
}
/* Извлечь из стека */
public int Pop() {
int num = Peek();
stackPeek = stackPeek!.next;
stkSize--;
return num;
}
/* Доступ к верхнему элементу стека */
public int Peek() {
if (IsEmpty())
throw new Exception();
return stackPeek!.val;
}
/* Преобразовать List в Array и вернуть */
public int[] ToArray() {
if (stackPeek == null)
return [];
ListNode? node = stackPeek;
int[] res = new int[Size()];
for (int i = res.Length - 1; i >= 0; i--) {
res[i] = node!.val;
node = node.next;
}
return res;
}
}
public class linkedlist_stack {
[Test]
public void Test() {
/* Инициализация стека */
LinkedListStack stack = new();
/* Помещение элемента в стек */
stack.Push(1);
stack.Push(3);
stack.Push(2);
stack.Push(5);
stack.Push(4);
Console.WriteLine("Стек stack = " + string.Join(",", stack.ToArray()));
/* Доступ к верхнему элементу стека */
int peek = stack.Peek();
Console.WriteLine("Верхний элемент peek = " + peek);
/* Извлечение элемента из стека */
int pop = stack.Pop();
Console.WriteLine("Извлеченный элемент pop = " + pop + ", stack после извлечения = " + string.Join(",", stack.ToArray()));
/* Получение длины стека */
int size = stack.Size();
Console.WriteLine("Длина стека size = " + size);
/* Проверка на пустоту */
bool isEmpty = stack.IsEmpty();
Console.WriteLine("Пуст ли стек = " + isEmpty);
}
}
@@ -0,0 +1,39 @@
/**
* File: queue.cs
* Created Time: 2022-12-23
* Author: haptear (haptear@hotmail.com)
*/
namespace hello_algo.chapter_stack_and_queue;
public class queue {
[Test]
public void Test() {
/* Инициализация очереди */
Queue<int> queue = new();
/* Добавление элемента в очередь */
queue.Enqueue(1);
queue.Enqueue(3);
queue.Enqueue(2);
queue.Enqueue(5);
queue.Enqueue(4);
Console.WriteLine("Очередь queue = " + string.Join(",", queue));
/* Доступ к элементу в начале очереди */
int peek = queue.Peek();
Console.WriteLine("Первый элемент peek = " + peek);
/* Извлечение элемента из очереди */
int pop = queue.Dequeue();
Console.WriteLine("Извлеченный элемент pop = " + pop + ", queue после извлечения = " + string.Join(",", queue));
/* Получение длины очереди */
int size = queue.Count;
Console.WriteLine("Длина очереди size = " + size);
/* Проверка, пуста ли очередь */
bool isEmpty = queue.Count == 0;
Console.WriteLine("Пуста ли очередь = " + isEmpty);
}
}
@@ -0,0 +1,40 @@
/**
* File: stack.cs
* Created Time: 2022-12-23
* Author: haptear (haptear@hotmail.com)
*/
namespace hello_algo.chapter_stack_and_queue;
public class stack {
[Test]
public void Test() {
/* Инициализация стека */
Stack<int> stack = new();
/* Помещение элемента в стек */
stack.Push(1);
stack.Push(3);
stack.Push(2);
stack.Push(5);
stack.Push(4);
// Обратите внимание: stack.ToArray() возвращает последовательность в обратном порядке, то есть индекс 0 соответствует вершине стека
Console.WriteLine("Стек stack = " + string.Join(",", stack));
/* Доступ к верхнему элементу стека */
int peek = stack.Peek();
Console.WriteLine("Верхний элемент peek = " + peek);
/* Извлечение элемента из стека */
int pop = stack.Pop();
Console.WriteLine("Извлеченный элемент pop = " + pop + ", stack после извлечения = " + string.Join(",", stack));
/* Получение длины стека */
int size = stack.Count;
Console.WriteLine("Длина стека size = " + size);
/* Проверка на пустоту */
bool isEmpty = stack.Count == 0;
Console.WriteLine("Пуст ли стек = " + isEmpty);
}
}
@@ -0,0 +1,129 @@
/**
* File: array_binary_tree.cs
* Created Time: 2023-07-20
* Author: hpstory (hpstory1024@163.com)
*/
namespace hello_algo.chapter_tree;
/* Класс двоичного дерева в массивном представлении */
public class ArrayBinaryTree(List<int?> arr) {
List<int?> tree = new(arr);
/* Вместимость списка */
public int Size() {
return tree.Count;
}
/* Получить значение узла с индексом i */
public int? Val(int i) {
// Если индекс выходит за границы, вернуть null, обозначающий пустую позицию
if (i < 0 || i >= Size())
return null;
return tree[i];
}
/* Получить индекс левого дочернего узла узла с индексом i */
public int Left(int i) {
return 2 * i + 1;
}
/* Получить индекс правого дочернего узла узла с индексом i */
public int Right(int i) {
return 2 * i + 2;
}
/* Получить индекс родительского узла узла с индексом i */
public int Parent(int i) {
return (i - 1) / 2;
}
/* Обход в ширину */
public List<int> LevelOrder() {
List<int> res = [];
// Непосредственно обходить массив
for (int i = 0; i < Size(); i++) {
if (Val(i).HasValue)
res.Add(Val(i)!.Value);
}
return res;
}
/* Обход в глубину */
void DFS(int i, string order, List<int> res) {
// Если это пустая позиция, вернуть
if (!Val(i).HasValue)
return;
// Предварительный обход
if (order == "pre")
res.Add(Val(i)!.Value);
DFS(Left(i), order, res);
// Симметричный обход
if (order == "in")
res.Add(Val(i)!.Value);
DFS(Right(i), order, res);
// Обратный обход
if (order == "post")
res.Add(Val(i)!.Value);
}
/* Предварительный обход */
public List<int> PreOrder() {
List<int> res = [];
DFS(0, "pre", res);
return res;
}
/* Симметричный обход */
public List<int> InOrder() {
List<int> res = [];
DFS(0, "in", res);
return res;
}
/* Обратный обход */
public List<int> PostOrder() {
List<int> res = [];
DFS(0, "post", res);
return res;
}
}
public class array_binary_tree {
[Test]
public void Test() {
// Инициализировать двоичное дерево
// Здесь используется функция, напрямую строящая двоичное дерево из массива
List<int?> arr = [1, 2, 3, 4, null, 6, 7, 8, 9, null, null, 12, null, null, 15];
TreeNode? root = TreeNode.ListToTree(arr);
Console.WriteLine("\nИнициализация двоичного дерева\n");
Console.WriteLine("Массивное представление двоичного дерева:");
Console.WriteLine(arr.PrintList());
Console.WriteLine("Связное представление двоичного дерева:");
PrintUtil.PrintTree(root);
// Класс двоичного дерева в массивном представлении
ArrayBinaryTree abt = new(arr);
// Доступ к узлу
int i = 1;
int l = abt.Left(i);
int r = abt.Right(i);
int p = abt.Parent(i);
Console.WriteLine("\nТекущий узел: индекс = " + i + " , значение = " + abt.Val(i));
Console.WriteLine("Индекс левого дочернего узла = " + l + " , значение = " + (abt.Val(l).HasValue ? abt.Val(l) : "null"));
Console.WriteLine("Индекс правого дочернего узла = " + r + " , значение = " + (abt.Val(r).HasValue ? abt.Val(r) : "null"));
Console.WriteLine("Индекс родительского узла = " + p + " , значение = " + (abt.Val(p).HasValue ? abt.Val(p) : "null"));
// Обходить дерево
List<int> res = abt.LevelOrder();
Console.WriteLine("\nОбход в ширину = " + res.PrintList());
res = abt.PreOrder();
Console.WriteLine("Предварительный обход = " + res.PrintList());
res = abt.InOrder();
Console.WriteLine("Симметричный обход = " + res.PrintList());
res = abt.PostOrder();
Console.WriteLine("Обратный обход = " + res.PrintList());
}
}
+216
View File
@@ -0,0 +1,216 @@
/**
* File: avl_tree.cs
* Created Time: 2022-12-23
* Author: haptear (haptear@hotmail.com)
*/
namespace hello_algo.chapter_tree;
/* AVL-дерево */
class AVLTree {
public TreeNode? root; // Корневой узел
/* Получить высоту узла */
int Height(TreeNode? node) {
// Высота пустого узла равна -1, высота листового узла равна 0
return node == null ? -1 : node.height;
}
/* Обновить высоту узла */
void UpdateHeight(TreeNode node) {
// Высота узла равна высоте более высокого поддерева + 1
node.height = Math.Max(Height(node.left), Height(node.right)) + 1;
}
/* Получить коэффициент баланса */
public int BalanceFactor(TreeNode? node) {
// Коэффициент баланса пустого узла равен 0
if (node == null) return 0;
// Коэффициент баланса узла = высота левого поддерева - высота правого поддерева
return Height(node.left) - Height(node.right);
}
/* Операция правого вращения */
TreeNode? RightRotate(TreeNode? node) {
TreeNode? child = node?.left;
TreeNode? grandChild = child?.right;
// Выполнить правое вращение узла node вокруг child
child.right = node;
node.left = grandChild;
// Обновить высоту узла
UpdateHeight(node);
UpdateHeight(child);
// Вернуть корневой узел поддерева после вращения
return child;
}
/* Операция левого вращения */
TreeNode? LeftRotate(TreeNode? node) {
TreeNode? child = node?.right;
TreeNode? grandChild = child?.left;
// Выполнить левое вращение узла node вокруг child
child.left = node;
node.right = grandChild;
// Обновить высоту узла
UpdateHeight(node);
UpdateHeight(child);
// Вернуть корневой узел поддерева после вращения
return child;
}
/* Выполнить вращение, чтобы снова сбалансировать поддерево */
TreeNode? Rotate(TreeNode? node) {
// Получить коэффициент баланса узла node
int balanceFactorInt = BalanceFactor(node);
// Левосторонне перекошенное дерево
if (balanceFactorInt > 1) {
if (BalanceFactor(node?.left) >= 0) {
// Правое вращение
return RightRotate(node);
} else {
// Сначала левое вращение, затем правое
node!.left = LeftRotate(node!.left);
return RightRotate(node);
}
}
// Правосторонне перекошенное дерево
if (balanceFactorInt < -1) {
if (BalanceFactor(node?.right) <= 0) {
// Левое вращение
return LeftRotate(node);
} else {
// Сначала правое вращение, затем левое
node!.right = RightRotate(node!.right);
return LeftRotate(node);
}
}
// Дерево сбалансировано, вращение не требуется, вернуть сразу
return node;
}
/* Вставка узла */
public void Insert(int val) {
root = InsertHelper(root, val);
}
/* Рекурсивная вставка узла (вспомогательный метод) */
TreeNode? InsertHelper(TreeNode? node, int val) {
if (node == null) return new TreeNode(val);
/* 1. Найти позицию вставки и вставить узел */
if (val < node.val)
node.left = InsertHelper(node.left, val);
else if (val > node.val)
node.right = InsertHelper(node.right, val);
else
return node; // Повторяющийся узел не вставлять, сразу вернуть
UpdateHeight(node); // Обновить высоту узла
/* 2. Выполнить вращение, чтобы снова сбалансировать поддерево */
node = Rotate(node);
// Вернуть корневой узел поддерева
return node;
}
/* Удаление узла */
public void Remove(int val) {
root = RemoveHelper(root, val);
}
/* Рекурсивное удаление узла (вспомогательный метод) */
TreeNode? RemoveHelper(TreeNode? node, int val) {
if (node == null) return null;
/* 1. Найти узел и удалить его */
if (val < node.val)
node.left = RemoveHelper(node.left, val);
else if (val > node.val)
node.right = RemoveHelper(node.right, val);
else {
if (node.left == null || node.right == null) {
TreeNode? child = node.left ?? node.right;
// Число дочерних узлов = 0, удалить node и сразу вернуть
if (child == null)
return null;
// Число дочерних узлов = 1, удалить node напрямую
else
node = child;
} else {
// Число дочерних узлов = 2, удалить следующий по симметричному обходу узел и заменить им текущий узел
TreeNode? temp = node.right;
while (temp.left != null) {
temp = temp.left;
}
node.right = RemoveHelper(node.right, temp.val!.Value);
node.val = temp.val;
}
}
UpdateHeight(node); // Обновить высоту узла
/* 2. Выполнить вращение, чтобы снова сбалансировать поддерево */
node = Rotate(node);
// Вернуть корневой узел поддерева
return node;
}
/* Поиск узла */
public TreeNode? Search(int val) {
TreeNode? cur = root;
// Искать в цикле и выйти после прохода за листовой узел
while (cur != null) {
// Целевой узел находится в правом поддереве cur
if (cur.val < val)
cur = cur.right;
// Целевой узел находится в левом поддереве cur
else if (cur.val > val)
cur = cur.left;
// Найти целевой узел и выйти из цикла
else
break;
}
// Вернуть целевой узел
return cur;
}
}
public class avl_tree {
static void TestInsert(AVLTree tree, int val) {
tree.Insert(val);
Console.WriteLine("\nПосле вставки узла " + val + " AVL-дерево имеет вид");
PrintUtil.PrintTree(tree.root);
}
static void TestRemove(AVLTree tree, int val) {
tree.Remove(val);
Console.WriteLine("\nПосле удаления узла " + val + " AVL-дерево имеет вид");
PrintUtil.PrintTree(tree.root);
}
[Test]
public void Test() {
/* Инициализация пустого AVL-дерева */
AVLTree avlTree = new();
/* Вставка узла */
// Обратите внимание, как AVL-дерево сохраняет баланс после вставки узла
TestInsert(avlTree, 1);
TestInsert(avlTree, 2);
TestInsert(avlTree, 3);
TestInsert(avlTree, 4);
TestInsert(avlTree, 5);
TestInsert(avlTree, 8);
TestInsert(avlTree, 7);
TestInsert(avlTree, 9);
TestInsert(avlTree, 10);
TestInsert(avlTree, 6);
/* Вставка повторяющегося узла */
TestInsert(avlTree, 7);
/* Удаление узла */
// Обратите внимание, как AVL-дерево сохраняет баланс после удаления узла
TestRemove(avlTree, 8); // Удаление узла степени 0
TestRemove(avlTree, 5); // Удаление узла степени 1
TestRemove(avlTree, 4); // Удаление узла степени 2
/* Поиск узла */
TreeNode? node = avlTree.Search(7);
Console.WriteLine("\nНайденный объект узла = " + node + ", значение узла = " + node?.val);
}
}
@@ -0,0 +1,160 @@
/**
* File: binary_search_tree.cs
* Created Time: 2022-12-23
* Author: haptear (haptear@hotmail.com)
*/
namespace hello_algo.chapter_tree;
class BinarySearchTree {
TreeNode? root;
public BinarySearchTree() {
// Инициализировать пустое дерево
root = null;
}
/* Получить корневой узел двоичного дерева */
public TreeNode? GetRoot() {
return root;
}
/* Поиск узла */
public TreeNode? Search(int num) {
TreeNode? cur = root;
// Искать в цикле и выйти после прохода за листовой узел
while (cur != null) {
// Целевой узел находится в правом поддереве cur
if (cur.val < num) cur =
cur.right;
// Целевой узел находится в левом поддереве cur
else if (cur.val > num)
cur = cur.left;
// Найти целевой узел и выйти из цикла
else
break;
}
// Вернуть целевой узел
return cur;
}
/* Вставка узла */
public void Insert(int num) {
// Если дерево пусто, инициализировать корневой узел
if (root == null) {
root = new TreeNode(num);
return;
}
TreeNode? cur = root, pre = null;
// Искать в цикле и выйти после прохода за листовой узел
while (cur != null) {
// Найти повторяющийся узел и сразу вернуть
if (cur.val == num)
return;
pre = cur;
// Позиция вставки находится в правом поддереве cur
if (cur.val < num)
cur = cur.right;
// Позиция вставки находится в левом поддереве cur
else
cur = cur.left;
}
// Вставка узла
TreeNode node = new(num);
if (pre != null) {
if (pre.val < num)
pre.right = node;
else
pre.left = node;
}
}
/* Удаление узла */
public void Remove(int num) {
// Если дерево пусто, сразу вернуть
if (root == null)
return;
TreeNode? cur = root, pre = null;
// Искать в цикле и выйти после прохода за листовой узел
while (cur != null) {
// Найти узел для удаления и выйти из цикла
if (cur.val == num)
break;
pre = cur;
// Узел для удаления находится в правом поддереве cur
if (cur.val < num)
cur = cur.right;
// Узел для удаления находится в левом поддереве cur
else
cur = cur.left;
}
// Если узел для удаления отсутствует, сразу вернуть
if (cur == null)
return;
// Число дочерних узлов = 0 или 1
if (cur.left == null || cur.right == null) {
// Когда число дочерних узлов = 0 / 1, child = null / этот дочерний узел
TreeNode? child = cur.left ?? cur.right;
// Удалить узел cur
if (cur != root) {
if (pre!.left == cur)
pre.left = child;
else
pre.right = child;
} else {
// Если удаляемый узел является корнем, заново назначить корневой узел
root = child;
}
}
// Число дочерних узлов = 2
else {
// Получить следующий узел после cur в симметричном обходе
TreeNode? tmp = cur.right;
while (tmp.left != null) {
tmp = tmp.left;
}
// Рекурсивно удалить узел tmp
Remove(tmp.val!.Value);
// Перезаписать cur значением tmp
cur.val = tmp.val;
}
}
}
public class binary_search_tree {
[Test]
public void Test() {
/* Инициализация двоичного дерева поиска */
BinarySearchTree bst = new();
// Обратите внимание: разные порядки вставки порождают разные двоичные деревья; данная последовательность может построить совершенное двоичное дерево
int[] nums = [8, 4, 12, 2, 6, 10, 14, 1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15];
foreach (int num in nums) {
bst.Insert(num);
}
Console.WriteLine("\nИсходное двоичное дерево\n");
PrintUtil.PrintTree(bst.GetRoot());
/* Поиск узла */
TreeNode? node = bst.Search(7);
Console.WriteLine("\nНайденный объект узла = " + node + ", значение узла = " + node?.val);
/* Вставка узла */
bst.Insert(16);
Console.WriteLine("\nПосле вставки узла 16 двоичное дерево имеет вид\n");
PrintUtil.PrintTree(bst.GetRoot());
/* Удаление узла */
bst.Remove(1);
Console.WriteLine("\nПосле удаления узла 1 двоичное дерево имеет вид\n");
PrintUtil.PrintTree(bst.GetRoot());
bst.Remove(2);
Console.WriteLine("\nПосле удаления узла 2 двоичное дерево имеет вид\n");
PrintUtil.PrintTree(bst.GetRoot());
bst.Remove(4);
Console.WriteLine("\nПосле удаления узла 4 двоичное дерево имеет вид\n");
PrintUtil.PrintTree(bst.GetRoot());
}
}
@@ -0,0 +1,39 @@
/**
* File: binary_tree.cs
* Created Time: 2022-12-23
* Author: haptear (haptear@hotmail.com)
*/
namespace hello_algo.chapter_tree;
public class binary_tree {
[Test]
public void Test() {
/* Инициализация двоичного дерева */
// Инициализация узла
TreeNode n1 = new(1);
TreeNode n2 = new(2);
TreeNode n3 = new(3);
TreeNode n4 = new(4);
TreeNode n5 = new(5);
// Построить связи между узлами (указатели)
n1.left = n2;
n1.right = n3;
n2.left = n4;
n2.right = n5;
Console.WriteLine("\nИнициализация двоичного дерева\n");
PrintUtil.PrintTree(n1);
/* Вставка и удаление узлов */
TreeNode P = new(0);
// Вставить узел P между n1 -> n2
n1.left = P;
P.left = n2;
Console.WriteLine("\nПосле вставки узла P\n");
PrintUtil.PrintTree(n1);
// Удалить узел P
n1.left = n2;
Console.WriteLine("\nПосле удаления узла P\n");
PrintUtil.PrintTree(n1);
}
}
@@ -0,0 +1,40 @@
/**
* File: binary_tree_bfs.cs
* Created Time: 2022-12-23
* Author: haptear (haptear@hotmail.com)
*/
namespace hello_algo.chapter_tree;
public class binary_tree_bfs {
/* Обход в ширину */
List<int> LevelOrder(TreeNode root) {
// Инициализировать очередь и добавить корневой узел
Queue<TreeNode> queue = new();
queue.Enqueue(root);
// Инициализировать список для хранения последовательности обхода
List<int> list = [];
while (queue.Count != 0) {
TreeNode node = queue.Dequeue(); // Извлечение из очереди
list.Add(node.val!.Value); // Сохранить значение узла
if (node.left != null)
queue.Enqueue(node.left); // Поместить левый дочерний узел в очередь
if (node.right != null)
queue.Enqueue(node.right); // Поместить правый дочерний узел в очередь
}
return list;
}
[Test]
public void Test() {
/* Инициализация двоичного дерева */
// Здесь используется функция, напрямую строящая двоичное дерево из массива
TreeNode? root = TreeNode.ListToTree([1, 2, 3, 4, 5, 6, 7]);
Console.WriteLine("\nИнициализация двоичного дерева\n");
PrintUtil.PrintTree(root);
List<int> list = LevelOrder(root!);
Console.WriteLine("\nПоследовательность печати узлов при обходе в ширину = " + string.Join(",", list));
}
}
@@ -0,0 +1,59 @@
/**
* File: binary_tree_dfs.cs
* Created Time: 2022-12-23
* Author: haptear (haptear@hotmail.com)
*/
namespace hello_algo.chapter_tree;
public class binary_tree_dfs {
List<int> list = [];
/* Предварительный обход */
void PreOrder(TreeNode? root) {
if (root == null) return;
// Порядок обхода: корень -> левое поддерево -> правое поддерево
list.Add(root.val!.Value);
PreOrder(root.left);
PreOrder(root.right);
}
/* Симметричный обход */
void InOrder(TreeNode? root) {
if (root == null) return;
// Порядок обхода: левое поддерево -> корень -> правое поддерево
InOrder(root.left);
list.Add(root.val!.Value);
InOrder(root.right);
}
/* Обратный обход */
void PostOrder(TreeNode? root) {
if (root == null) return;
// Порядок обхода: левое поддерево -> правое поддерево -> корень
PostOrder(root.left);
PostOrder(root.right);
list.Add(root.val!.Value);
}
[Test]
public void Test() {
/* Инициализация двоичного дерева */
// Здесь используется функция, напрямую строящая двоичное дерево из массива
TreeNode? root = TreeNode.ListToTree([1, 2, 3, 4, 5, 6, 7]);
Console.WriteLine("\nИнициализация двоичного дерева\n");
PrintUtil.PrintTree(root);
list.Clear();
PreOrder(root);
Console.WriteLine("\nПоследовательность печати узлов при предварительном обходе = " + string.Join(",", list));
list.Clear();
InOrder(root);
Console.WriteLine("\nПоследовательность печати узлов при симметричном обходе = " + string.Join(",", list));
list.Clear();
PostOrder(root);
Console.WriteLine("\nПоследовательность печати узлов при обратном обходе = " + string.Join(",", list));
}
}
+25
View File
@@ -0,0 +1,25 @@
Microsoft Visual Studio Solution File, Format Version 12.00
# Visual Studio Version 17
VisualStudioVersion = 17.5.002.0
MinimumVisualStudioVersion = 10.0.40219.1
Project("{9A19103F-16F7-4668-BE54-9A1E7A4F7556}") = "hello-algo", "hello-algo.csproj", "{48B60439-EFDC-4C8F-AE8D-41979958C8AC}"
EndProject
Global
GlobalSection(SolutionConfigurationPlatforms) = preSolution
Debug|Any CPU = Debug|Any CPU
Release|Any CPU = Release|Any CPU
EndGlobalSection
GlobalSection(ProjectConfigurationPlatforms) = postSolution
{48B60439-EFDC-4C8F-AE8D-41979958C8AC}.Debug|Any CPU.ActiveCfg = Debug|Any CPU
{48B60439-EFDC-4C8F-AE8D-41979958C8AC}.Debug|Any CPU.Build.0 = Debug|Any CPU
{48B60439-EFDC-4C8F-AE8D-41979958C8AC}.Release|Any CPU.ActiveCfg = Release|Any CPU
{48B60439-EFDC-4C8F-AE8D-41979958C8AC}.Release|Any CPU.Build.0 = Release|Any CPU
EndGlobalSection
GlobalSection(SolutionProperties) = preSolution
HideSolutionNode = FALSE
EndGlobalSection
GlobalSection(ExtensibilityGlobals) = postSolution
SolutionGuid = {1E773F8A-FF66-4974-820B-FCE9032D19AE}
EndGlobalSection
EndGlobal
+21
View File
@@ -0,0 +1,21 @@
<Project Sdk="Microsoft.NET.Sdk">
<PropertyGroup>
<OutputType>Exe</OutputType>
<TargetFramework>net8.0</TargetFramework>
<RootNamespace>hello_algo</RootNamespace>
<ImplicitUsings>enable</ImplicitUsings>
<Nullable>enable</Nullable>
</PropertyGroup>
<ItemGroup>
<PackageReference Include="Microsoft.NET.Test.Sdk" Version="17.8.0" />
<PackageReference Include="NUnit" Version="3.14.0" />
<PackageReference Include="NUnit3TestAdapter" Version="4.5.0" />
<PackageReference Include="coverlet.collector" Version="6.0.0">
<PrivateAssets>all</PrivateAssets>
<IncludeAssets>runtime; build; native; contentfiles; analyzers; buildtransitive</IncludeAssets>
</PackageReference>
</ItemGroup>
</Project>
+32
View File
@@ -0,0 +1,32 @@
// File: ListNode.cs
// Created Time: 2022-12-16
// Author: mingXta (1195669834@qq.com)
namespace hello_algo.utils;
/* Узел связного списка */
public class ListNode(int x) {
public int val = x;
public ListNode? next;
/* Десериализовать массив в связный список */
public static ListNode? ArrToLinkedList(int[] arr) {
ListNode dum = new(0);
ListNode head = dum;
foreach (int val in arr) {
head.next = new ListNode(val);
head = head.next;
}
return dum.next;
}
public override string? ToString() {
List<string> list = [];
var head = this;
while (head != null) {
list.Add(head.val.ToString());
head = head.next;
}
return string.Join("->", list);
}
}
+132
View File
@@ -0,0 +1,132 @@
/**
* File: PrintUtil.cs
* Created Time: 2022-12-23
* Author: haptear (haptear@hotmail.com), krahets (krahets@163.com)
*/
namespace hello_algo.utils;
public class Trunk(Trunk? prev, string str) {
public Trunk? prev = prev;
public string str = str;
};
public static class PrintUtil {
/* Вывести список */
public static void PrintList<T>(IList<T> list) {
Console.WriteLine("[" + string.Join(", ", list) + "]");
}
public static string PrintList<T>(this IEnumerable<T?> list) {
return $"[ {string.Join(", ", list.Select(x => x?.ToString() ?? "null"))} ]";
}
/* Вывести матрицу (Array) */
public static void PrintMatrix<T>(T[][] matrix) {
Console.WriteLine("[");
foreach (T[] row in matrix) {
Console.WriteLine(" " + string.Join(", ", row) + ",");
}
Console.WriteLine("]");
}
/* Вывести матрицу (List) */
public static void PrintMatrix<T>(List<List<T>> matrix) {
Console.WriteLine("[");
foreach (List<T> row in matrix) {
Console.WriteLine(" " + string.Join(", ", row) + ",");
}
Console.WriteLine("]");
}
/* Вывести связный список */
public static void PrintLinkedList(ListNode? head) {
List<string> list = [];
while (head != null) {
list.Add(head.val.ToString());
head = head.next;
}
Console.Write(string.Join(" -> ", list));
}
/**
* Вывести двоичное дерево
* Этот вывод дерева заимствован из TECHIE DELIGHT
* https://www.techiedelight.com/c-program-print-binary-tree/
*/
public static void PrintTree(TreeNode? root) {
PrintTree(root, null, false);
}
/* Вывести двоичное дерево */
public static void PrintTree(TreeNode? root, Trunk? prev, bool isRight) {
if (root == null) {
return;
}
string prev_str = " ";
Trunk trunk = new(prev, prev_str);
PrintTree(root.right, trunk, true);
if (prev == null) {
trunk.str = "———";
} else if (isRight) {
trunk.str = "/———";
prev_str = " |";
} else {
trunk.str = "\\———";
prev.str = prev_str;
}
ShowTrunks(trunk);
Console.WriteLine(" " + root.val);
if (prev != null) {
prev.str = prev_str;
}
trunk.str = " |";
PrintTree(root.left, trunk, false);
}
public static void ShowTrunks(Trunk? p) {
if (p == null) {
return;
}
ShowTrunks(p.prev);
Console.Write(p.str);
}
/* Вывести хеш-таблицу */
public static void PrintHashMap<K, V>(Dictionary<K, V> map) where K : notnull {
foreach (var kv in map.Keys) {
Console.WriteLine(kv.ToString() + " -> " + map[kv]?.ToString());
}
}
/* Вывести кучу */
public static void PrintHeap(Queue<int> queue) {
Console.Write("Массивное представление кучи:");
List<int> list = [.. queue];
Console.WriteLine(string.Join(',', list));
Console.WriteLine("Древовидное представление кучи:");
TreeNode? tree = TreeNode.ListToTree(list.Cast<int?>().ToList());
PrintTree(tree);
}
/* Вывести приоритетную очередь */
public static void PrintHeap(PriorityQueue<int, int> queue) {
var newQueue = new PriorityQueue<int, int>(queue.UnorderedItems, queue.Comparer);
Console.Write("Массивное представление кучи:");
List<int> list = [];
while (newQueue.TryDequeue(out int element, out _)) {
list.Add(element);
}
Console.WriteLine("Древовидное представление кучи:");
Console.WriteLine(string.Join(',', list.ToList()));
TreeNode? tree = TreeNode.ListToTree(list.Cast<int?>().ToList());
PrintTree(tree);
}
}
+67
View File
@@ -0,0 +1,67 @@
/**
* File: TreeNode.cs
* Created Time: 2022-12-23
* Author: haptear (haptear@hotmail.com)
*/
namespace hello_algo.utils;
/* Класс узла двоичного дерева */
public class TreeNode(int? x) {
public int? val = x; // Значение узла
public int height; // Высота узла
public TreeNode? left; // Ссылка на левый дочерний узел
public TreeNode? right; // Ссылка на правый дочерний узел
// Правила кодирования сериализации см.:
// https://www.hello-algo.com/chapter_tree/array_representation_of_tree/
// Массивное представление двоичного дерева:
// [1, 2, 3, 4, None, 6, 7, 8, 9, None, None, 12, None, None, 15]
// Связное представление двоичного дерева:
// /——— 15
// /——— 7
// /——— 3
// | \——— 6
// | \——— 12
// ——— 1
// \——— 2
// | /——— 9
// \——— 4
// \——— 8
/* Десериализовать список в двоичное дерево: рекурсия */
static TreeNode? ListToTreeDFS(List<int?> arr, int i) {
if (i < 0 || i >= arr.Count || !arr[i].HasValue) {
return null;
}
TreeNode root = new(arr[i]) {
left = ListToTreeDFS(arr, 2 * i + 1),
right = ListToTreeDFS(arr, 2 * i + 2)
};
return root;
}
/* Десериализовать список в двоичное дерево */
public static TreeNode? ListToTree(List<int?> arr) {
return ListToTreeDFS(arr, 0);
}
/* Сериализовать двоичное дерево в список: рекурсия */
static void TreeToListDFS(TreeNode? root, int i, List<int?> res) {
if (root == null)
return;
while (i >= res.Count) {
res.Add(null);
}
res[i] = root.val;
TreeToListDFS(root.left, 2 * i + 1, res);
TreeToListDFS(root.right, 2 * i + 2, res);
}
/* Сериализовать двоичное дерево в список */
public static List<int?> TreeToList(TreeNode root) {
List<int?> res = [];
TreeToListDFS(root, 0, res);
return res;
}
}
+30
View File
@@ -0,0 +1,30 @@
/**
* File: Vertex.cs
* Created Time: 2023-02-06
* Author: zjkung1123 (zjkung1123@gmail.com), krahets (krahets@163.com)
*/
namespace hello_algo.utils;
/* Класс вершины */
public class Vertex(int val) {
public int val = val;
/* На вход подается список значений vals, на выходе возвращается список вершин vets */
public static Vertex[] ValsToVets(int[] vals) {
Vertex[] vets = new Vertex[vals.Length];
for (int i = 0; i < vals.Length; i++) {
vets[i] = new Vertex(vals[i]);
}
return vets;
}
/* На вход подается список вершин vets, на выходе возвращается список значений vals */
public static List<int> VetsToVals(List<Vertex> vets) {
List<int> vals = [];
foreach (Vertex vet in vets) {
vals.Add(vet.val);
}
return vals;
}
}