mirror of
https://github.com/krahets/hello-algo.git
synced 2026-07-26 13:06:07 +00:00
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:
@@ -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
|
||||
@@ -0,0 +1,5 @@
|
||||
.idea/
|
||||
.vs/
|
||||
obj/
|
||||
.Debug
|
||||
bin/
|
||||
Vendored
+26
@@ -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"
|
||||
}
|
||||
]
|
||||
}
|
||||
Vendored
+41
@@ -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"
|
||||
}
|
||||
]
|
||||
}
|
||||
@@ -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);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
@@ -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);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
@@ -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}");
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
@@ -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());
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
@@ -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));
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
@@ -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
|
||||
@@ -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>
|
||||
@@ -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);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
@@ -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);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
@@ -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;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
@@ -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;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
Reference in New Issue
Block a user