Add ru version (#1865)

* Add Russian docs site baseline

* Add Russian localized codebase

* Polish Russian code wording

* Update ru code translation.

* Update code translation and chapter covers.

* Fix pythontutor extraction.

* Add README and landing page.

* placeholder of profiles

* Use figures of English version

* Remove chapter paperbook
This commit is contained in:
Yudong Jin
2026-03-28 04:24:07 +08:00
committed by GitHub
parent 2ca570cc33
commit 772183705e
1958 changed files with 108186 additions and 0 deletions
@@ -0,0 +1,79 @@
// File: array.go
// Created Time: 2022-12-29
// Author: GuoWei (gongguowei01@gmail.com), cathay (cathaycchen@gmail.com)
package chapter_array_and_linkedlist
import (
"math/rand"
)
/* Случайный доступ к элементу */
func randomAccess(nums []int) (randomNum int) {
// Случайным образом выбрать число из интервала [0, nums.length)
randomIndex := rand.Intn(len(nums))
// Получить и вернуть случайный элемент
randomNum = nums[randomIndex]
return
}
/* Увеличить длину массива */
func extend(nums []int, enlarge int) []int {
// Инициализировать массив увеличенной длины
res := make([]int, len(nums)+enlarge)
// Скопировать все элементы исходного массива в новый массив
for i, num := range nums {
res[i] = num
}
// Вернуть новый массив после расширения
return res
}
/* Вставить элемент num по индексу index в массив */
func insert(nums []int, num int, index int) {
// Сдвинуть элемент с индексом index и все последующие элементы на одну позицию назад
for i := len(nums) - 1; i > index; i-- {
nums[i] = nums[i-1]
}
// Присвоить num элементу по индексу index
nums[index] = num
}
/* Удалить элемент по индексу index */
func remove(nums []int, index int) {
// Сдвинуть все элементы после индекса index на одну позицию вперед
for i := index; i < len(nums)-1; i++ {
nums[i] = nums[i+1]
}
}
/* Обход массива */
func traverse(nums []int) {
count := 0
// Обход массива по индексам
for i := 0; i < len(nums); i++ {
count += nums[i]
}
count = 0
// Непосредственно обходить элементы массива
for _, num := range nums {
count += num
}
// Одновременно обходить индексы и элементы данных
for i, num := range nums {
count += nums[i]
count += num
}
}
/* Найти заданный элемент в массиве */
func find(nums []int, target int) (index int) {
index = -1
for i := 0; i < len(nums); i++ {
if nums[i] == target {
index = i
break
}
}
return
}
@@ -0,0 +1,50 @@
// File: array_test.go
// Created Time: 2022-12-29
// Author: GuoWei (gongguowei01@gmail.com), cathay (cathaycchen@gmail.com)
package chapter_array_and_linkedlist
/**
* Мы рассматриваем срез Slice в Go как массив Array. Это позволяет
* снизить порог понимания и сосредоточиться на структурах данных и алгоритмах.
*/
import (
"fmt"
"testing"
)
/* Driver Code */
func TestArray(t *testing.T) {
/* Инициализация массива */
var arr [5]int
fmt.Println("Массив arr =", arr)
// В Go при указании длины ([5]int) получается массив, а без указания длины ([]int) — срез
// Так как массивы в Go имеют длину, определяемую на этапе компиляции, для задания длины можно использовать только константы
// Для удобства реализации функции расширения extend() ниже срез (Slice) рассматривается как массив (Array)
nums := []int{1, 3, 2, 5, 4}
fmt.Println("Массив nums =", nums)
/* Случайный доступ */
randomNum := randomAccess(nums)
fmt.Println("Случайный элемент из nums =", randomNum)
/* Расширение длины */
nums = extend(nums, 3)
fmt.Println("После увеличения длины массива до 8 nums =", nums)
/* Вставка элемента */
insert(nums, 6, 3)
fmt.Println("После вставки числа 6 по индексу 3 nums =", nums)
/* Удаление элемента */
remove(nums, 2)
fmt.Println("После удаления элемента по индексу 2 nums =", nums)
/* Обход массива */
traverse(nums)
/* Поиск элемента */
index := find(nums, 3)
fmt.Println("Поиск элемента 3 в nums: индекс =", index)
}
@@ -0,0 +1,51 @@
// File: linked_list.go
// Created Time: 2022-12-29
// Author: cathay (cathaycchen@gmail.com)
package chapter_array_and_linkedlist
import (
. "github.com/krahets/hello-algo/pkg"
)
/* Вставить узел P после узла n0 в связном списке */
func insertNode(n0 *ListNode, P *ListNode) {
n1 := n0.Next
P.Next = n1
n0.Next = P
}
/* Удалить первый узел после узла n0 в связном списке */
func removeItem(n0 *ListNode) {
if n0.Next == nil {
return
}
// n0 -> P -> n1
P := n0.Next
n1 := P.Next
n0.Next = n1
}
/* Доступ к узлу связного списка по индексу index */
func access(head *ListNode, index int) *ListNode {
for i := 0; i < index; i++ {
if head == nil {
return nil
}
head = head.Next
}
return head
}
/* Найти в связном списке первый узел со значением target */
func findNode(head *ListNode, target int) int {
index := 0
for head != nil {
if head.Val == target {
return index
}
head = head.Next
index++
}
return -1
}
@@ -0,0 +1,48 @@
// File: linked_list_test.go
// Created Time: 2022-12-29
// Author: cathay (cathaycchen@gmail.com)
package chapter_array_and_linkedlist
import (
"fmt"
"testing"
. "github.com/krahets/hello-algo/pkg"
)
func TestLinkedList(t *testing.T) {
/* Инициализировать связный список 1 -> 3 -> 2 -> 5 -> 4 */
// Инициализация всех узлов
n0 := NewListNode(1)
n1 := NewListNode(3)
n2 := NewListNode(2)
n3 := NewListNode(5)
n4 := NewListNode(4)
// Построить ссылки между узлами
n0.Next = n1
n1.Next = n2
n2.Next = n3
n3.Next = n4
fmt.Println("Исходный связный список")
PrintLinkedList(n0)
/* Вставка узла */
insertNode(n0, NewListNode(0))
fmt.Println("Связный список после вставки узла")
PrintLinkedList(n0)
/* Удаление узла */
removeItem(n0)
fmt.Println("Связный список после удаления узла")
PrintLinkedList(n0)
/* Доступ к узлу */
node := access(n0, 3)
fmt.Println("Значение узла по индексу 3 в связном списке =", node)
/* Поиск узла */
index := findNode(n0, 2)
fmt.Println("Индекс узла со значением 2 в связном списке =", index)
}
@@ -0,0 +1,66 @@
// File: list_test.go
// Created Time: 2022-12-18
// Author: msk397 (machangxinq@gmail.com)
package chapter_array_and_linkedlist
import (
"fmt"
"sort"
"testing"
)
/* Driver Code */
func TestList(t *testing.T) {
/* Инициализация списка */
nums := []int{1, 3, 2, 5, 4}
fmt.Println("Список nums =", nums)
/* Доступ к элементу */
num := nums[1] // Обратиться к элементу по индексу 1
fmt.Println("Элемент по индексу 1: num =", num)
/* Обновление элемента */
nums[1] = 0 // Обновить элемент по индексу 1 до 0
fmt.Println("После обновления элемента по индексу 1 до 0 nums =", nums)
/* Очистить список */
nums = nil
fmt.Println("После очистки списка nums =", nums)
/* Добавление элемента в конец */
nums = append(nums, 1)
nums = append(nums, 3)
nums = append(nums, 2)
nums = append(nums, 5)
nums = append(nums, 4)
fmt.Println("После добавления элементов nums =", nums)
/* Вставка элемента в середину */
nums = append(nums[:3], append([]int{6}, nums[3:]...)...) // Вставить число 6 по индексу 3
fmt.Println("После вставки числа 6 по индексу 3 nums =", nums)
/* Удаление элемента */
nums = append(nums[:3], nums[4:]...) // Удалить элемент по индексу 3
fmt.Println("После удаления элемента по индексу 3 nums =", nums)
/* Обходить список по индексам */
count := 0
for i := 0; i < len(nums); i++ {
count += nums[i]
}
/* Непосредственно обходить элементы списка */
count = 0
for _, x := range nums {
count += x
}
/* Объединить два списка */
nums1 := []int{6, 8, 7, 10, 9}
nums = append(nums, nums1...) // Присоединить список nums1 после nums
fmt.Println("После конкатенации списка nums1 к nums nums =", nums)
/* Отсортировать список */
sort.Ints(nums) // После сортировки элементы списка располагаются по возрастанию
fmt.Println("После сортировки списка nums =", nums)
}
@@ -0,0 +1,109 @@
// File: my_list.go
// Created Time: 2022-12-18
// Author: msk397 (machangxinq@gmail.com)
package chapter_array_and_linkedlist
/* Класс списка */
type myList struct {
arrCapacity int
arr []int
arrSize int
extendRatio int
}
/* Конструктор */
func newMyList() *myList {
return &myList{
arrCapacity: 10, // Вместимость списка
arr: make([]int, 10), // Массив (для хранения элементов списка)
arrSize: 0, // Длина списка (текущее число элементов)
extendRatio: 2, // Коэффициент увеличения списка при каждом расширении
}
}
/* Получить длину списка (текущее число элементов) */
func (l *myList) size() int {
return l.arrSize
}
/* Получить вместимость списка */
func (l *myList) capacity() int {
return l.arrCapacity
}
/* Доступ к элементу */
func (l *myList) get(index int) int {
// Если индекс выходит за границы, выбрасывается исключение; далее аналогично
if index < 0 || index >= l.arrSize {
panic("индекс выходит за границы")
}
return l.arr[index]
}
/* Обновление элемента */
func (l *myList) set(num, index int) {
if index < 0 || index >= l.arrSize {
panic("индекс выходит за границы")
}
l.arr[index] = num
}
/* Добавление элемента в конец */
func (l *myList) add(num int) {
// При превышении вместимости по числу элементов запускается расширение
if l.arrSize == l.arrCapacity {
l.extendCapacity()
}
l.arr[l.arrSize] = num
// Обновить число элементов
l.arrSize++
}
/* Вставка элемента в середину */
func (l *myList) insert(num, index int) {
if index < 0 || index >= l.arrSize {
panic("индекс выходит за границы")
}
// При превышении вместимости по числу элементов запускается расширение
if l.arrSize == l.arrCapacity {
l.extendCapacity()
}
// Сдвинуть элемент с индексом index и все следующие элементы на одну позицию назад
for j := l.arrSize - 1; j >= index; j-- {
l.arr[j+1] = l.arr[j]
}
l.arr[index] = num
// Обновить число элементов
l.arrSize++
}
/* Удаление элемента */
func (l *myList) remove(index int) int {
if index < 0 || index >= l.arrSize {
panic("индекс выходит за границы")
}
num := l.arr[index]
// Сдвинуть все элементы после индекса index на одну позицию вперед
for j := index; j < l.arrSize-1; j++ {
l.arr[j] = l.arr[j+1]
}
// Обновить число элементов
l.arrSize--
// Вернуть удаленный элемент
return num
}
/* Расширение списка */
func (l *myList) extendCapacity() {
// Создать новый массив длиной в extendRatio раз больше исходного и скопировать в него исходный массив
l.arr = append(l.arr, make([]int, l.arrCapacity*(l.extendRatio-1))...)
// Обновить вместимость списка
l.arrCapacity = len(l.arr)
}
/* Вернуть список фактической длины */
func (l *myList) toArray() []int {
// Преобразовывать только элементы списка в пределах фактической длины
return l.arr[:l.arrSize]
}
@@ -0,0 +1,46 @@
// File: my_list_test.go
// Created Time: 2022-12-18
// Author: msk397 (machangxinq@gmail.com)
package chapter_array_and_linkedlist
import (
"fmt"
"testing"
)
/* Driver Code */
func TestMyList(t *testing.T) {
/* Инициализация списка */
nums := newMyList()
/* Добавление элемента в конец */
nums.add(1)
nums.add(3)
nums.add(2)
nums.add(5)
nums.add(4)
fmt.Printf("Список nums = %v, вместимость = %v, длина = %v\n", nums.toArray(), nums.capacity(), nums.size())
/* Вставка элемента в середину */
nums.insert(6, 3)
fmt.Printf("После вставки числа 6 по индексу 3 nums = %v\n", nums.toArray())
/* Удаление элемента */
nums.remove(3)
fmt.Printf("После удаления элемента по индексу 3 nums = %v\n", nums.toArray())
/* Доступ к элементу */
num := nums.get(1)
fmt.Printf("Элемент по индексу 1: num = %v\n", num)
/* Обновление элемента */
nums.set(0, 1)
fmt.Printf("После обновления элемента по индексу 1 до 0 nums = %v\n", nums.toArray())
/* Проверка механизма расширения */
for i := 0; i < 10; i++ {
// При i = 5 длина списка превысит его вместимость, и в этот момент сработает механизм расширения
nums.add(i)
}
fmt.Printf("Список nums после увеличения вместимости = %v, вместимость = %v, длина = %v\n", nums.toArray(), nums.capacity(), nums.size())
}
@@ -0,0 +1,57 @@
// File: n_queens.go
// Created Time: 2023-05-09
// Author: Reanon (793584285@qq.com)
package chapter_backtracking
/* Алгоритм бэктрекинга: n ферзей */
func backtrack(row, n int, state *[][]string, res *[][][]string, cols, diags1, diags2 *[]bool) {
// Когда все строки уже обработаны, записать решение
if row == n {
newState := make([][]string, len(*state))
for i, _ := range newState {
newState[i] = make([]string, len((*state)[0]))
copy(newState[i], (*state)[i])
}
*res = append(*res, newState)
return
}
// Обойти все столбцы
for col := 0; col < n; col++ {
// Вычислить главную и побочную диагонали, соответствующие этой клетке
diag1 := row - col + n - 1
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, true, 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, false, false
}
}
}
/* Решить задачу о n ферзях */
func nQueens(n int) [][][]string {
// Инициализировать доску размера n*n, где 'Q' обозначает ферзя, а '#' — пустую клетку
state := make([][]string, n)
for i := 0; i < n; i++ {
row := make([]string, n)
for i := 0; i < n; i++ {
row[i] = "#"
}
state[i] = row
}
// Отмечать, есть ли ферзь в столбце
cols := make([]bool, n)
diags1 := make([]bool, 2*n-1)
diags2 := make([]bool, 2*n-1)
res := make([][][]string, 0)
backtrack(0, n, &state, &res, &cols, &diags1, &diags2)
return res
}
@@ -0,0 +1,24 @@
// File: n_queens_test.go
// Created Time: 2023-05-14
// Author: Reanon (793584285@qq.com)
package chapter_backtracking
import (
"fmt"
"testing"
)
func TestNQueens(t *testing.T) {
n := 4
res := nQueens(n)
fmt.Println("Размер входной доски =", n)
fmt.Println("Количество способов расстановки ферзей:", len(res))
for _, state := range res {
fmt.Println("--------------------")
for _, row := range state {
fmt.Println(row)
}
}
}
@@ -0,0 +1,33 @@
// File: permutation_test.go
// Created Time: 2023-05-09
// Author: Reanon (793584285@qq.com)
package chapter_backtracking
import (
"fmt"
"testing"
. "github.com/krahets/hello-algo/pkg"
)
func TestPermutationI(t *testing.T) {
/* Все перестановки I */
nums := []int{1, 2, 3}
fmt.Printf("Входной массив nums = ")
PrintSlice(nums)
res := permutationsI(nums)
fmt.Printf("Все перестановки res = ")
fmt.Println(res)
}
func TestPermutationII(t *testing.T) {
nums := []int{1, 2, 2}
fmt.Printf("Входной массив nums = ")
PrintSlice(nums)
res := permutationsII(nums)
fmt.Printf("Все перестановки res = ")
fmt.Println(res)
}
@@ -0,0 +1,38 @@
// File: permutations_i.go
// Created Time: 2023-05-14
// Author: Reanon (793584285@qq.com)
package chapter_backtracking
/* Алгоритм бэктрекинга: все перестановки I */
func backtrackI(state *[]int, choices *[]int, selected *[]bool, res *[][]int) {
// Когда длина состояния равна числу элементов, записать решение
if len(*state) == len(*choices) {
newState := append([]int{}, *state...)
*res = append(*res, newState)
}
// Перебор всех вариантов выбора
for i := 0; i < len(*choices); i++ {
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 = append(*state, choice)
// Перейти к следующему выбору
backtrackI(state, choices, selected, res)
// Откат: отменить выбор и восстановить предыдущее состояние
(*selected)[i] = false
*state = (*state)[:len(*state)-1]
}
}
}
/* Все перестановки I */
func permutationsI(nums []int) [][]int {
res := make([][]int, 0)
state := make([]int, 0)
selected := make([]bool, len(nums))
backtrackI(&state, &nums, &selected, &res)
return res
}
@@ -0,0 +1,41 @@
// File: permutations_ii.go
// Created Time: 2023-05-14
// Author: Reanon (793584285@qq.com)
package chapter_backtracking
/* Алгоритм бэктрекинга: все перестановки II */
func backtrackII(state *[]int, choices *[]int, selected *[]bool, res *[][]int) {
// Когда длина состояния равна числу элементов, записать решение
if len(*state) == len(*choices) {
newState := append([]int{}, *state...)
*res = append(*res, newState)
}
// Перебор всех вариантов выбора
duplicated := make(map[int]struct{}, 0)
for i := 0; i < len(*choices); i++ {
choice := (*choices)[i]
// Отсечение: нельзя выбирать один и тот же элемент повторно и нельзя повторно выбирать равные элементы
if _, ok := duplicated[choice]; !ok && !(*selected)[i] {
// Попробовать: сделать выбор, обновить состояние
// Записать значение уже выбранного элемента
duplicated[choice] = struct{}{}
(*selected)[i] = true
*state = append(*state, choice)
// Перейти к следующему выбору
backtrackII(state, choices, selected, res)
// Откат: отменить выбор и восстановить предыдущее состояние
(*selected)[i] = false
*state = (*state)[:len(*state)-1]
}
}
}
/* Все перестановки II */
func permutationsII(nums []int) [][]int {
res := make([][]int, 0)
state := make([]int, 0)
selected := make([]bool, len(nums))
backtrackII(&state, &nums, &selected, &res)
return res
}
@@ -0,0 +1,22 @@
// File: preorder_traversal_i_compact.go
// Created Time: 2023-05-09
// Author: Reanon (793584285@qq.com)
package chapter_backtracking
import (
. "github.com/krahets/hello-algo/pkg"
)
/* Предварительный обход: пример 1 */
func preOrderI(root *TreeNode, res *[]*TreeNode) {
if root == nil {
return
}
if (root.Val).(int) == 7 {
// Записать решение
*res = append(*res, root)
}
preOrderI(root.Left, res)
preOrderI(root.Right, res)
}
@@ -0,0 +1,26 @@
// File: preorder_traversal_ii_compact.go
// Created Time: 2023-05-09
// Author: Reanon (793584285@qq.com)
package chapter_backtracking
import (
. "github.com/krahets/hello-algo/pkg"
)
/* Предварительный обход: пример 2 */
func preOrderII(root *TreeNode, res *[][]*TreeNode, path *[]*TreeNode) {
if root == nil {
return
}
// Попытка
*path = append(*path, root)
if root.Val.(int) == 7 {
// Записать решение
*res = append(*res, append([]*TreeNode{}, *path...))
}
preOrderII(root.Left, res, path)
preOrderII(root.Right, res, path)
// Откат
*path = (*path)[:len(*path)-1]
}
@@ -0,0 +1,27 @@
// File: preorder_traversal_iii_compact.go
// Created Time: 2023-05-09
// Author: Reanon (793584285@qq.com)
package chapter_backtracking
import (
. "github.com/krahets/hello-algo/pkg"
)
/* Предварительный обход: пример 3 */
func preOrderIII(root *TreeNode, res *[][]*TreeNode, path *[]*TreeNode) {
// Отсечение
if root == nil || root.Val == 3 {
return
}
// Попытка
*path = append(*path, root)
if root.Val.(int) == 7 {
// Записать решение
*res = append(*res, append([]*TreeNode{}, *path...))
}
preOrderIII(root.Left, res, path)
preOrderIII(root.Right, res, path)
// Откат
*path = (*path)[:len(*path)-1]
}
@@ -0,0 +1,57 @@
// File: preorder_traversal_iii_template.go
// Created Time: 2023-05-09
// Author: Reanon (793584285@qq.com)
package chapter_backtracking
import (
. "github.com/krahets/hello-algo/pkg"
)
/* Проверить, является ли текущее состояние решением */
func isSolution(state *[]*TreeNode) bool {
return len(*state) != 0 && (*state)[len(*state)-1].Val == 7
}
/* Записать решение */
func recordSolution(state *[]*TreeNode, res *[][]*TreeNode) {
*res = append(*res, append([]*TreeNode{}, *state...))
}
/* Проверить, допустим ли этот выбор в текущем состоянии */
func isValid(state *[]*TreeNode, choice *TreeNode) bool {
return choice != nil && choice.Val != 3
}
/* Обновить состояние */
func makeChoice(state *[]*TreeNode, choice *TreeNode) {
*state = append(*state, choice)
}
/* Восстановить состояние */
func undoChoice(state *[]*TreeNode, choice *TreeNode) {
*state = (*state)[:len(*state)-1]
}
/* Алгоритм бэктрекинга: пример 3 */
func backtrackIII(state *[]*TreeNode, choices *[]*TreeNode, res *[][]*TreeNode) {
// Проверить, является ли текущее состояние решением
if isSolution(state) {
// Записать решение
recordSolution(state, res)
}
// Перебор всех вариантов выбора
for _, choice := range *choices {
// Отсечение: проверить допустимость выбора
if isValid(state, choice) {
// Попытка: сделать выбор и обновить состояние
makeChoice(state, choice)
// Перейти к следующему выбору
temp := make([]*TreeNode, 0)
temp = append(temp, choice.Left, choice.Right)
backtrackIII(state, &temp, res)
// Откат: отменить выбор и восстановить предыдущее состояние
undoChoice(state, choice)
}
}
}
@@ -0,0 +1,91 @@
// File: preorder_traversal_i_compact_test.go
// Created Time: 2023-05-09
// Author: Reanon (793584285@qq.com)
package chapter_backtracking
import (
"fmt"
"testing"
. "github.com/krahets/hello-algo/pkg"
)
func TestPreorderTraversalICompact(t *testing.T) {
/* Инициализация двоичного дерева */
root := SliceToTree([]any{1, 7, 3, 4, 5, 6, 7})
fmt.Println("\nИнициализация двоичного дерева")
PrintTree(root)
// Предварительный обход
res := make([]*TreeNode, 0)
preOrderI(root, &res)
fmt.Println("\nВсе узлы со значением 7")
for _, node := range res {
fmt.Printf("%v ", node.Val)
}
fmt.Println()
}
func TestPreorderTraversalIICompact(t *testing.T) {
/* Инициализация двоичного дерева */
root := SliceToTree([]any{1, 7, 3, 4, 5, 6, 7})
fmt.Println("\nИнициализация двоичного дерева")
PrintTree(root)
// Предварительный обход
path := make([]*TreeNode, 0)
res := make([][]*TreeNode, 0)
preOrderII(root, &res, &path)
fmt.Println("\nВсе пути от корня к узлу 7")
for _, path := range res {
for _, node := range path {
fmt.Printf("%v ", node.Val)
}
fmt.Println()
}
}
func TestPreorderTraversalIIICompact(t *testing.T) {
/* Инициализация двоичного дерева */
root := SliceToTree([]any{1, 7, 3, 4, 5, 6, 7})
fmt.Println("\nИнициализация двоичного дерева")
PrintTree(root)
// Предварительный обход
path := make([]*TreeNode, 0)
res := make([][]*TreeNode, 0)
preOrderIII(root, &res, &path)
fmt.Println("\nВсе пути от корня к узлу 7, не содержащие узлов со значением 3")
for _, path := range res {
for _, node := range path {
fmt.Printf("%v ", node.Val)
}
fmt.Println()
}
}
func TestPreorderTraversalIIITemplate(t *testing.T) {
/* Инициализация двоичного дерева */
root := SliceToTree([]any{1, 7, 3, 4, 5, 6, 7})
fmt.Println("\nИнициализация двоичного дерева")
PrintTree(root)
// Алгоритм бэктрекинга
res := make([][]*TreeNode, 0)
state := make([]*TreeNode, 0)
choices := make([]*TreeNode, 0)
choices = append(choices, root)
backtrackIII(&state, &choices, &res)
fmt.Println("\nВсе пути от корня к узлу 7, не содержащие узлов со значением 3")
for _, path := range res {
for _, node := range path {
fmt.Printf("%v ", node.Val)
}
fmt.Println()
}
}
@@ -0,0 +1,42 @@
// File: subset_sum_i.go
// Created Time: 2023-06-24
// Author: Reanon (793584285@qq.com)
package chapter_backtracking
import "sort"
/* Алгоритм бэктрекинга: сумма подмножеств I */
func backtrackSubsetSumI(start, target int, state, choices *[]int, res *[][]int) {
// Если сумма подмножества равна target, записать решение
if target == 0 {
newState := append([]int{}, *state...)
*res = append(*res, newState)
return
}
// Обойти все варианты выбора
// Отсечение 2: начинать обход с start, чтобы избежать генерации повторяющихся подмножеств
for i := start; i < len(*choices); 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 = append(*state, (*choices)[i])
// Перейти к следующему выбору
backtrackSubsetSumI(i, target-(*choices)[i], state, choices, res)
// Откат: отменить выбор и восстановить предыдущее состояние
*state = (*state)[:len(*state)-1]
}
}
/* Решить задачу суммы подмножеств I */
func subsetSumI(nums []int, target int) [][]int {
state := make([]int, 0) // Состояние (подмножество)
sort.Ints(nums) // Отсортировать nums
start := 0 // Стартовая вершина обхода
res := make([][]int, 0) // Список результатов (список подмножеств)
backtrackSubsetSumI(start, target, &state, &nums, &res)
return res
}
@@ -0,0 +1,37 @@
// File: subset_sum_i_naive.go
// Created Time: 2023-06-24
// Author: Reanon (793584285@qq.com)
package chapter_backtracking
/* Алгоритм бэктрекинга: сумма подмножеств I */
func backtrackSubsetSumINaive(total, target int, state, choices *[]int, res *[][]int) {
// Если сумма подмножества равна target, записать решение
if target == total {
newState := append([]int{}, *state...)
*res = append(*res, newState)
return
}
// Перебор всех вариантов выбора
for i := 0; i < len(*choices); 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 = append(*state, (*choices)[i])
// Перейти к следующему выбору
backtrackSubsetSumINaive(total+(*choices)[i], target, state, choices, res)
// Откат: отменить выбор и восстановить предыдущее состояние
*state = (*state)[:len(*state)-1]
}
}
/* Решить задачу суммы подмножеств I (с повторяющимися подмножествами) */
func subsetSumINaive(nums []int, target int) [][]int {
state := make([]int, 0) // Состояние (подмножество)
total := 0 // Сумма подмножеств
res := make([][]int, 0) // Список результатов (список подмножеств)
backtrackSubsetSumINaive(total, target, &state, &nums, &res)
return res
}
@@ -0,0 +1,47 @@
// File: subset_sum_ii.go
// Created Time: 2023-06-24
// Author: Reanon (793584285@qq.com)
package chapter_backtracking
import "sort"
/* Алгоритм бэктрекинга: сумма подмножеств II */
func backtrackSubsetSumII(start, target int, state, choices *[]int, res *[][]int) {
// Если сумма подмножества равна target, записать решение
if target == 0 {
newState := append([]int{}, *state...)
*res = append(*res, newState)
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 i := start; i < len(*choices); 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 = append(*state, (*choices)[i])
// Перейти к следующему выбору
backtrackSubsetSumII(i+1, target-(*choices)[i], state, choices, res)
// Откат: отменить выбор и восстановить предыдущее состояние
*state = (*state)[:len(*state)-1]
}
}
/* Решить задачу суммы подмножеств II */
func subsetSumII(nums []int, target int) [][]int {
state := make([]int, 0) // Состояние (подмножество)
sort.Ints(nums) // Отсортировать nums
start := 0 // Стартовая вершина обхода
res := make([][]int, 0) // Список результатов (список подмножеств)
backtrackSubsetSumII(start, target, &state, &nums, &res)
return res
}
@@ -0,0 +1,56 @@
// File: subset_sum_test.go
// Created Time: 2023-06-24
// Author: Reanon (793584285@qq.com)
package chapter_backtracking
import (
"fmt"
"strconv"
"testing"
. "github.com/krahets/hello-algo/pkg"
)
func TestSubsetSumINaive(t *testing.T) {
nums := []int{3, 4, 5}
target := 9
res := subsetSumINaive(nums, target)
fmt.Printf("target = " + strconv.Itoa(target) + ", входной массив nums = ")
PrintSlice(nums)
fmt.Println("Все подмножества с суммой " + strconv.Itoa(target) + ": res = ")
for i := range res {
PrintSlice(res[i])
}
fmt.Println("Обратите внимание: результат этого метода содержит повторяющиеся множества")
}
func TestSubsetSumI(t *testing.T) {
nums := []int{3, 4, 5}
target := 9
res := subsetSumI(nums, target)
fmt.Printf("target = " + strconv.Itoa(target) + ", входной массив nums = ")
PrintSlice(nums)
fmt.Println("Все подмножества с суммой " + strconv.Itoa(target) + ": res = ")
for i := range res {
PrintSlice(res[i])
}
}
func TestSubsetSumII(t *testing.T) {
nums := []int{4, 4, 5}
target := 9
res := subsetSumII(nums, target)
fmt.Printf("target = " + strconv.Itoa(target) + ", входной массив nums = ")
PrintSlice(nums)
fmt.Println("Все подмножества с суммой " + strconv.Itoa(target) + ": res = ")
for i := range res {
PrintSlice(res[i])
}
}
@@ -0,0 +1,59 @@
// File: iteration.go
// Created Time: 2023-08-28
// Author: Reanon (793584285@qq.com)
package chapter_computational_complexity
import "fmt"
/* Цикл for */
func forLoop(n int) int {
res := 0
// Циклическое суммирование 1, 2, ..., n-1, n
for i := 1; i <= n; i++ {
res += i
}
return res
}
/* Цикл while */
func whileLoop(n int) int {
res := 0
// Инициализация условной переменной
i := 1
// Циклическое суммирование 1, 2, ..., n-1, n
for i <= n {
res += i
// Обновить условную переменную
i++
}
return res
}
/* Цикл while (двойное обновление) */
func whileLoopII(n int) int {
res := 0
// Инициализация условной переменной
i := 1
// Циклическое суммирование 1, 4, 10, ...
for i <= n {
res += i
// Обновить условную переменную
i++
i *= 2
}
return res
}
/* Двойной цикл for */
func nestedForLoop(n int) string {
res := ""
// Цикл по i = 1, 2, ..., n-1, n
for i := 1; i <= n; i++ {
for j := 1; j <= n; j++ {
// Цикл по j = 1, 2, ..., n-1, n
res += fmt.Sprintf("(%d, %d), ", i, j)
}
}
return res
}
@@ -0,0 +1,26 @@
// File: iteration_test.go
// Created Time: 2023-08-28
// Author: Reanon (793584285@qq.com)
package chapter_computational_complexity
import (
"fmt"
"testing"
)
/* Driver Code */
func TestIteration(t *testing.T) {
n := 5
res := forLoop(n)
fmt.Println("\nРезультат суммирования в цикле for res = ", res)
res = whileLoop(n)
fmt.Println("\nРезультат суммирования в цикле while res = ", res)
res = whileLoopII(n)
fmt.Println("\nРезультат суммирования в цикле while (двойное обновление) res = ", res)
resStr := nestedForLoop(n)
fmt.Println("\nРезультат обхода в двойном цикле for ", resStr)
}
@@ -0,0 +1,61 @@
// File: recursion.go
// Created Time: 2023-08-28
// Author: Reanon (793584285@qq.com)
package chapter_computational_complexity
import "container/list"
/* Рекурсия */
func recur(n int) int {
// Условие завершения
if n == 1 {
return 1
}
// Рекурсия: рекурсивный вызов
res := recur(n - 1)
// Возврат: вернуть результат
return n + res
}
/* Имитация рекурсии итерацией */
func forLoopRecur(n int) int {
// Использовать явный стек для имитации системного стека вызовов
stack := list.New()
res := 0
// Рекурсия: рекурсивный вызов
for i := n; i > 0; i-- {
// Имитировать «рекурсию» с помощью операции помещения в стек
stack.PushBack(i)
}
// Возврат: вернуть результат
for stack.Len() != 0 {
// Имитировать «возврат» с помощью операции извлечения из стека
res += stack.Back().Value.(int)
stack.Remove(stack.Back())
}
// res = 1+2+3+...+n
return res
}
/* Хвостовая рекурсия */
func tailRecur(n int, res int) int {
// Условие завершения
if n == 0 {
return res
}
// Хвостовой рекурсивный вызов
return tailRecur(n-1, res+n)
}
/* Последовательность Фибоначчи: рекурсия */
func fib(n int) int {
// 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)
res := fib(n-1) + fib(n-2)
// Вернуть результат f(n)
return res
}
@@ -0,0 +1,26 @@
// File: recursion_test.go
// Created Time: 2023-08-28
// Author: Reanon (793584285@qq.com)
package chapter_computational_complexity
import (
"fmt"
"testing"
)
/* Driver Code */
func TestRecursion(t *testing.T) {
n := 5
res := recur(n)
fmt.Println("\nРезультат суммирования в рекурсивной функции res = ", res)
res = forLoopRecur(n)
fmt.Println("\nРезультат суммирования при имитации рекурсии итерацией res = ", res)
res = tailRecur(n, 0)
fmt.Println("\nРезультат суммирования в хвостовой рекурсии res = ", res)
res = fib(n)
fmt.Println("\nЧлен последовательности Фибоначчи с номером", n, "=", res)
}
@@ -0,0 +1,106 @@
// File: space_complexity.go
// Created Time: 2022-12-15
// Author: cathay (cathaycchen@gmail.com)
package chapter_computational_complexity
import (
"fmt"
"strconv"
. "github.com/krahets/hello-algo/pkg"
)
/* Структура */
type node struct {
val int
next *node
}
/* Создать структуру node */
func newNode(val int) *node {
return &node{val: val}
}
/* Функция */
func function() int {
// Выполнить некоторые операции...
return 0
}
/* Постоянная сложность */
func spaceConstant(n int) {
// Константы, переменные и объекты занимают O(1) памяти
const a = 0
b := 0
nums := make([]int, 10000)
node := newNode(0)
// Переменные в цикле занимают O(1) памяти
var c int
for i := 0; i < n; i++ {
c = 0
}
// Функции в цикле занимают O(1) памяти
for i := 0; i < n; i++ {
function()
}
b += 0
c += 0
nums[0] = 0
node.val = 0
}
/* Линейная сложность */
func spaceLinear(n int) {
// Массив длины n занимает O(n) памяти
_ = make([]int, n)
// Список длины n занимает O(n) памяти
var nodes []*node
for i := 0; i < n; i++ {
nodes = append(nodes, newNode(i))
}
// Хеш-таблица длины n занимает O(n) памяти
m := make(map[int]string, n)
for i := 0; i < n; i++ {
m[i] = strconv.Itoa(i)
}
}
/* Линейная сложность (рекурсивная реализация) */
func spaceLinearRecur(n int) {
fmt.Println("Рекурсия n =", n)
if n == 1 {
return
}
spaceLinearRecur(n - 1)
}
/* Квадратичная сложность */
func spaceQuadratic(n int) {
// Матрица занимает O(n^2) памяти
numMatrix := make([][]int, n)
for i := 0; i < n; i++ {
numMatrix[i] = make([]int, n)
}
}
/* Квадратичная сложность (рекурсивная реализация) */
func spaceQuadraticRecur(n int) int {
if n <= 0 {
return 0
}
nums := make([]int, n)
fmt.Printf("В рекурсии n = %d, длина nums = %d\n", n, len(nums))
return spaceQuadraticRecur(n - 1)
}
/* Экспоненциальная сложность (построение полного двоичного дерева) */
func buildTree(n int) *TreeNode {
if n == 0 {
return nil
}
root := NewTreeNode(0)
root.Left = buildTree(n - 1)
root.Right = buildTree(n - 1)
return root
}
@@ -0,0 +1,26 @@
// File: space_complexity_test.go
// Created Time: 2022-12-15
// Author: cathay (cathaycchen@gmail.com)
package chapter_computational_complexity
import (
"testing"
. "github.com/krahets/hello-algo/pkg"
)
func TestSpaceComplexity(t *testing.T) {
n := 5
// Постоянная сложность
spaceConstant(n)
// Линейная сложность
spaceLinear(n)
spaceLinearRecur(n)
// Квадратичная сложность
spaceQuadratic(n)
spaceQuadraticRecur(n)
// Экспоненциальная сложность
root := buildTree(n)
PrintTree(root)
}
@@ -0,0 +1,130 @@
// File: time_complexity.go
// Created Time: 2022-12-13
// Author: msk397 (machangxinq@gmail.com)
package chapter_computational_complexity
/* Постоянная сложность */
func constant(n int) int {
count := 0
size := 100000
for i := 0; i < size; i++ {
count++
}
return count
}
/* Линейная сложность */
func linear(n int) int {
count := 0
for i := 0; i < n; i++ {
count++
}
return count
}
/* Линейная сложность (обход массива) */
func arrayTraversal(nums []int) int {
count := 0
// Число итераций пропорционально длине массива
for range nums {
count++
}
return count
}
/* Квадратичная сложность */
func quadratic(n int) int {
count := 0
// Число итераций квадратично зависит от размера данных n
for i := 0; i < n; i++ {
for j := 0; j < n; j++ {
count++
}
}
return count
}
/* Квадратичная сложность (пузырьковая сортировка) */
func bubbleSort(nums []int) int {
count := 0 // Счетчик
// Внешний цикл: неотсортированный диапазон [0, i]
for i := len(nums) - 1; i > 0; i-- {
// Внутренний цикл: переместить максимальный элемент неотсортированного диапазона [0, i] в его правый конец
for j := 0; j < i; j++ {
if nums[j] > nums[j+1] {
// Поменять местами nums[j] и nums[j + 1]
tmp := nums[j]
nums[j] = nums[j+1]
nums[j+1] = tmp
count += 3 // Обмен элементов включает 3 элементарные операции
}
}
}
return count
}
/* Экспоненциальная сложность (итеративная реализация) */
func exponential(n int) int {
count, base := 0, 1
// На каждом шаге клетка делится надвое, образуя последовательность 1, 2, 4, 8, ..., 2^(n-1)
for i := 0; i < n; i++ {
for j := 0; j < base; j++ {
count++
}
base *= 2
}
// count = 1 + 2 + 4 + 8 + .. + 2^(n-1) = 2^n - 1
return count
}
/* Экспоненциальная сложность (рекурсивная реализация) */
func expRecur(n int) int {
if n == 1 {
return 1
}
return expRecur(n-1) + expRecur(n-1) + 1
}
/* Логарифмическая сложность (итеративная реализация) */
func logarithmic(n int) int {
count := 0
for n > 1 {
n = n / 2
count++
}
return count
}
/* Логарифмическая сложность (рекурсивная реализация) */
func logRecur(n int) int {
if n <= 1 {
return 0
}
return logRecur(n/2) + 1
}
/* Линейно-логарифмическая сложность */
func linearLogRecur(n int) int {
if n <= 1 {
return 1
}
count := linearLogRecur(n/2) + linearLogRecur(n/2)
for i := 0; i < n; i++ {
count++
}
return count
}
/* Факториальная сложность (рекурсивная реализация) */
func factorialRecur(n int) int {
if n == 0 {
return 1
}
count := 0
// Из одного получается n
for i := 0; i < n; i++ {
count += factorialRecur(n - 1)
}
return count
}
@@ -0,0 +1,48 @@
// File: time_complexity_test.go
// Created Time: 2022-12-13
// Author: msk397 (machangxinq@gmail.com)
package chapter_computational_complexity
import (
"fmt"
"testing"
)
func TestTimeComplexity(t *testing.T) {
n := 8
fmt.Println("Размер входных данных n =", n)
count := constant(n)
fmt.Println("Число операций константной сложности =", count)
count = linear(n)
fmt.Println("Число операций линейной сложности =", count)
count = arrayTraversal(make([]int, n))
fmt.Println("Число операций линейной сложности (обход массива) =", count)
count = quadratic(n)
fmt.Println("Число операций квадратичной сложности =", count)
nums := make([]int, n)
for i := 0; i < n; i++ {
nums[i] = n - i
}
count = bubbleSort(nums)
fmt.Println("Число операций квадратичной сложности (пузырьковая сортировка) =", count)
count = exponential(n)
fmt.Println("Число операций экспоненциальной сложности (итеративная реализация) =", count)
count = expRecur(n)
fmt.Println("Число операций экспоненциальной сложности (рекурсивная реализация) =", count)
count = logarithmic(n)
fmt.Println("Число операций логарифмической сложности (итеративная реализация) =", count)
count = logRecur(n)
fmt.Println("Число операций логарифмической сложности (рекурсивная реализация) =", count)
count = linearLogRecur(n)
fmt.Println("Число операций линейно-логарифмической сложности (рекурсивная реализация) =", count)
count = factorialRecur(n)
fmt.Println("Число операций факториальной сложности (рекурсивная реализация) =", count)
}
@@ -0,0 +1,35 @@
// File: worst_best_time_complexity.go
// Created Time: 2022-12-13
// Author: msk397 (machangxinq@gmail.com), cathay (cathaycchen@gmail.com)
package chapter_computational_complexity
import (
"math/rand"
)
/* Создать массив с элементами { 1, 2, ..., n } в случайном порядке */
func randomNumbers(n int) []int {
nums := make([]int, n)
// Создать массив nums = { 1, 2, 3, ..., n }
for i := 0; i < n; i++ {
nums[i] = i + 1
}
// Случайно перемешать элементы массива
rand.Shuffle(len(nums), func(i, j int) {
nums[i], nums[j] = nums[j], nums[i]
})
return nums
}
/* Найти индекс числа 1 в массиве nums */
func findOne(nums []int) int {
for i := 0; i < len(nums); 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
}
@@ -0,0 +1,20 @@
// File: worst_best_time_complexity_test.go
// Created Time: 2022-12-13
// Author: msk397 (machangxinq@gmail.com), cathay (cathaycchen@gmail.com)
package chapter_computational_complexity
import (
"fmt"
"testing"
)
func TestWorstBestTimeComplexity(t *testing.T) {
for i := 0; i < 10; i++ {
n := 100
nums := randomNumbers(n)
index := findOne(nums)
fmt.Println("\nМассив [1, 2, ..., n] после перемешивания =", nums)
fmt.Println("Индекс числа 1 =", index)
}
}
@@ -0,0 +1,34 @@
// File: binary_search_recur.go
// Created Time: 2023-07-19
// Author: hongyun-robot (1836017030@qq.com)
package chapter_divide_and_conquer
/* Бинарный поиск: задача f(i, j) */
func dfs(nums []int, target, i, j int) int {
// Если интервал пуст, это означает отсутствие целевого элемента, вернуть -1
if i > j {
return -1
}
// Вычислить средний индекс
m := i + ((j - i) >> 1)
// Сравнить середину и целевой элемент
if nums[m] < target {
// Если меньше, рекурсивно обрабатывать правую половину массива
// Рекурсивная подзадача f(m+1, j)
return dfs(nums, target, m+1, j)
} else if nums[m] > target {
// Если больше, рекурсивно обработать левую половину массива
// Рекурсивная подзадача f(i, m-1)
return dfs(nums, target, i, m-1)
} else {
// Целевой элемент найден, вернуть его индекс
return m
}
}
/* Бинарный поиск */
func binarySearch(nums []int, target int) int {
n := len(nums)
return dfs(nums, target, 0, n-1)
}
@@ -0,0 +1,20 @@
// File: binary_search_recur_test.go
// Created Time: 2023-07-19
// Author: hongyun-robot (1836017030@qq.com)
package chapter_divide_and_conquer
import (
"fmt"
"testing"
)
func TestBinarySearch(t *testing.T) {
nums := []int{1, 3, 6, 8, 12, 15, 23, 26, 31, 35}
target := 6
noTarget := 99
targetIndex := binarySearch(nums, target)
fmt.Println("Индекс целевого элемента 6 = ", targetIndex)
noTargetIndex := binarySearch(nums, noTarget)
fmt.Println("Индекс отсутствующего целевого элемента =", noTargetIndex)
}
@@ -0,0 +1,37 @@
// File: build_tree.go
// Created Time: 2023-07-20
// Author: hongyun-robot (1836017030@qq.com)
package chapter_divide_and_conquer
import . "github.com/krahets/hello-algo/pkg"
/* Построить двоичное дерево: разделяй и властвуй */
func dfsBuildTree(preorder []int, inorderMap map[int]int, i, l, r int) *TreeNode {
// Завершить при пустом диапазоне поддерева
if r-l < 0 {
return nil
}
// Инициализировать корневой узел
root := NewTreeNode(preorder[i])
// Найти m, чтобы разделить левое и правое поддеревья
m := inorderMap[preorder[i]]
// Подзадача: построить левое поддерево
root.Left = dfsBuildTree(preorder, inorderMap, i+1, l, m-1)
// Подзадача: построить правое поддерево
root.Right = dfsBuildTree(preorder, inorderMap, i+1+m-l, m+1, r)
// Вернуть корневой узел
return root
}
/* Построить двоичное дерево */
func buildTree(preorder, inorder []int) *TreeNode {
// Инициализировать хеш-таблицу для хранения соответствия элементов inorder их индексам
inorderMap := make(map[int]int, len(inorder))
for i := 0; i < len(inorder); i++ {
inorderMap[inorder[i]] = i
}
root := dfsBuildTree(preorder, inorderMap, 0, 0, len(inorder)-1)
return root
}
@@ -0,0 +1,25 @@
// File: build_tree_test.go
// Created Time: 2023-07-20
// Author: hongyun-robot (1836017030@qq.com)
package chapter_divide_and_conquer
import (
"fmt"
"testing"
. "github.com/krahets/hello-algo/pkg"
)
func TestBuildTree(t *testing.T) {
preorder := []int{3, 9, 2, 1, 7}
inorder := []int{9, 3, 1, 2, 7}
fmt.Print("Предварительный обход = ")
PrintSlice(preorder)
fmt.Print("Симметричный обход = ")
PrintSlice(inorder)
root := buildTree(preorder, inorder)
fmt.Println("Построенное двоичное дерево:")
PrintTree(root)
}
@@ -0,0 +1,39 @@
// File: hanota.go
// Created Time: 2023-07-21
// Author: hongyun-robot (1836017030@qq.com)
package chapter_divide_and_conquer
import "container/list"
/* Переместить один диск */
func move(src, tar *list.List) {
// Снять диск с вершины src
pan := src.Back()
// Положить диск на вершину tar
tar.PushBack(pan.Value)
// Убрать верхний диск из src
src.Remove(pan)
}
/* Решить задачу Ханойской башни f(i) */
func dfsHanota(i int, src, buf, tar *list.List) {
// 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
dfsHanota(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
dfsHanota(i-1, buf, src, tar)
}
/* Решить задачу Ханойской башни */
func solveHanota(A, B, C *list.List) {
n := A.Len()
// Переместить верхние n дисков из A в C с помощью B
dfsHanota(n, A, B, C)
}
@@ -0,0 +1,40 @@
// File: hanota_test.go
// Created Time: 2023-07-21
// Author: hongyun-robot (1836017030@qq.com)
package chapter_divide_and_conquer
import (
"container/list"
"fmt"
"testing"
. "github.com/krahets/hello-algo/pkg"
)
func TestHanota(t *testing.T) {
// Хвост списка соответствует вершине столбца
A := list.New()
for i := 5; i > 0; i-- {
A.PushBack(i)
}
B := list.New()
C := list.New()
fmt.Println("Исходное состояние:")
fmt.Print("A = ")
PrintList(A)
fmt.Print("B = ")
PrintList(B)
fmt.Print("C = ")
PrintList(C)
solveHanota(A, B, C)
fmt.Println("После завершения перемещения дисков:")
fmt.Print("A = ")
PrintList(A)
fmt.Print("B = ")
PrintList(B)
fmt.Print("C = ")
PrintList(C)
}
@@ -0,0 +1,36 @@
// File: climbing_stairs_backtrack.go
// Created Time: 2023-07-18
// Author: Reanon (793584285@qq.com)
package chapter_dynamic_programming
/* Бэктрекинг */
func backtrack(choices []int, state, n int, res []int) {
// Когда подъем достигает n-й ступени, число вариантов увеличивается на 1
if state == n {
res[0] = res[0] + 1
}
// Перебор всех вариантов выбора
for _, choice := range 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 */
func climbingStairsBacktrack(n int) int {
// Можно подняться на 1 или 2 ступени
choices := []int{1, 2}
// Начать подъем с 0-й ступени
state := 0
res := make([]int, 1)
// Использовать res[0] для хранения числа решений
res[0] = 0
backtrack(choices, state, n, res)
return res[0]
}
@@ -0,0 +1,25 @@
// File: climbing_stairs_constraint_dp.go
// Created Time: 2023-07-18
// Author: Reanon (793584285@qq.com)
package chapter_dynamic_programming
/* Подъем по лестнице с ограничениями: динамическое программирование */
func climbingStairsConstraintDP(n int) int {
if n == 1 || n == 2 {
return 1
}
// Инициализация таблицы dp для хранения решений подзадач
dp := make([][3]int, n+1)
// 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 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]
}
@@ -0,0 +1,21 @@
// File: climbing_stairs_dfs.go
// Created Time: 2023-07-18
// Author: Reanon (793584285@qq.com)
package chapter_dynamic_programming
/* Поиск */
func dfs(i int) int {
// dp[1] и dp[2] уже известны, вернуть их
if i == 1 || i == 2 {
return i
}
// dp[i] = dp[i-1] + dp[i-2]
count := dfs(i-1) + dfs(i-2)
return count
}
/* Подъем по лестнице: поиск */
func climbingStairsDFS(n int) int {
return dfs(n)
}
@@ -0,0 +1,32 @@
// File: climbing_stairs_dfs_mem.go
// Created Time: 2023-07-18
// Author: Reanon (793584285@qq.com)
package chapter_dynamic_programming
/* Поиск с мемоизацией */
func dfsMem(i int, mem []int) int {
// 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]
count := dfsMem(i-1, mem) + dfsMem(i-2, mem)
// Сохранить dp[i]
mem[i] = count
return count
}
/* Подъем по лестнице: поиск с мемоизацией */
func climbingStairsDFSMem(n int) int {
// mem[i] хранит число способов подняться на i-ю ступень, -1 означает отсутствие записи
mem := make([]int, n+1)
for i := range mem {
mem[i] = -1
}
return dfsMem(n, mem)
}
@@ -0,0 +1,35 @@
// File: climbing_stairs_dp.go
// Created Time: 2023-07-18
// Author: Reanon (793584285@qq.com)
package chapter_dynamic_programming
/* Подъем по лестнице: динамическое программирование */
func climbingStairsDP(n int) int {
if n == 1 || n == 2 {
return n
}
// Инициализация таблицы dp для хранения решений подзадач
dp := make([]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 i := 3; i <= n; i++ {
dp[i] = dp[i-1] + dp[i-2]
}
return dp[n]
}
/* Подъем по лестнице: динамическое программирование с оптимизацией памяти */
func climbingStairsDPComp(n int) int {
if n == 1 || n == 2 {
return n
}
a, b := 1, 2
// Переход состояний: постепенное решение больших подзадач через меньшие
for i := 3; i <= n; i++ {
a, b = b, a+b
}
return b
}
@@ -0,0 +1,57 @@
// File: climbing_stairs_test.go
// Created Time: 2023-07-18
// Author: Reanon (793584285@qq.com)
package chapter_dynamic_programming
import (
"fmt"
"testing"
)
func TestClimbingStairsBacktrack(t *testing.T) {
n := 9
res := climbingStairsBacktrack(n)
fmt.Printf("Количество способов подняться по лестнице из %d ступеней: %d\n", n, res)
}
func TestClimbingStairsDFS(t *testing.T) {
n := 9
res := climbingStairsDFS(n)
fmt.Printf("Количество способов подняться по лестнице из %d ступеней: %d\n", n, res)
}
func TestClimbingStairsDFSMem(t *testing.T) {
n := 9
res := climbingStairsDFSMem(n)
fmt.Printf("Количество способов подняться по лестнице из %d ступеней: %d\n", n, res)
}
func TestClimbingStairsDP(t *testing.T) {
n := 9
res := climbingStairsDP(n)
fmt.Printf("Количество способов подняться по лестнице из %d ступеней: %d\n", n, res)
}
func TestClimbingStairsDPComp(t *testing.T) {
n := 9
res := climbingStairsDPComp(n)
fmt.Printf("Количество способов подняться по лестнице из %d ступеней: %d\n", n, res)
}
func TestClimbingStairsConstraintDP(t *testing.T) {
n := 9
res := climbingStairsConstraintDP(n)
fmt.Printf("Количество способов подняться по лестнице из %d ступеней: %d\n", n, res)
}
func TestMinCostClimbingStairsDPComp(t *testing.T) {
cost := []int{0, 1, 10, 1, 1, 1, 10, 1, 1, 10, 1}
fmt.Printf("Список стоимостей ступеней = %v\n", cost)
res := minCostClimbingStairsDP(cost)
fmt.Printf("Минимальная стоимость подъема по лестнице = %d\n", res)
res = minCostClimbingStairsDPComp(cost)
fmt.Printf("Минимальная стоимость подъема по лестнице = %d\n", res)
}
@@ -0,0 +1,66 @@
// File: coin_change.go
// Created Time: 2023-07-23
// Author: Reanon (793584285@qq.com)
package chapter_dynamic_programming
import "math"
/* Размен монет: динамическое программирование */
func coinChangeDP(coins []int, amt int) int {
n := len(coins)
max := amt + 1
// Инициализация таблицы dp
dp := make([][]int, n+1)
for i := 0; i <= n; i++ {
dp[i] = make([]int, amt+1)
}
// Переход состояний: первая строка и первый столбец
for a := 1; a <= amt; a++ {
dp[0][a] = max
}
// Переход состояний: остальные строки и столбцы
for i := 1; i <= n; i++ {
for 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] = int(math.Min(float64(dp[i-1][a]), float64(dp[i][a-coins[i-1]]+1)))
}
}
}
if dp[n][amt] != max {
return dp[n][amt]
}
return -1
}
/* Размен монет: динамическое программирование */
func coinChangeDPComp(coins []int, amt int) int {
n := len(coins)
max := amt + 1
// Инициализация таблицы dp
dp := make([]int, amt+1)
for i := 1; i <= amt; i++ {
dp[i] = max
}
// Переход состояний
for i := 1; i <= n; i++ {
// Прямой обход
for 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] = int(math.Min(float64(dp[a]), float64(dp[a-coins[i-1]]+1)))
}
}
}
if dp[amt] != max {
return dp[amt]
}
return -1
}
@@ -0,0 +1,54 @@
// File: coin_change_ii.go
// Created Time: 2023-07-23
// Author: Reanon (793584285@qq.com)
package chapter_dynamic_programming
/* Размен монет II: динамическое программирование */
func coinChangeIIDP(coins []int, amt int) int {
n := len(coins)
// Инициализация таблицы dp
dp := make([][]int, n+1)
for i := 0; i <= n; i++ {
dp[i] = make([]int, amt+1)
}
// Инициализация первого столбца
for i := 0; i <= n; i++ {
dp[i][0] = 1
}
// Переход состояний: остальные строки и столбцы
for i := 1; i <= n; i++ {
for 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 */
func coinChangeIIDPComp(coins []int, amt int) int {
n := len(coins)
// Инициализация таблицы dp
dp := make([]int, amt+1)
dp[0] = 1
// Переход состояний
for i := 1; i <= n; i++ {
// Прямой обход
for 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]
}
@@ -0,0 +1,23 @@
// File: coin_change_test.go
// Created Time: 2023-07-23
// Author: Reanon (793584285@qq.com)
package chapter_dynamic_programming
import (
"fmt"
"testing"
)
func TestCoinChange(t *testing.T) {
coins := []int{1, 2, 5}
amt := 4
// Динамическое программирование
res := coinChangeDP(coins, amt)
fmt.Printf("Минимальное число монет для набора целевой суммы = %d\n", res)
// Динамическое программирование с оптимизацией памяти
res = coinChangeDPComp(coins, amt)
fmt.Printf("Минимальное число монет для набора целевой суммы = %d\n", res)
}
@@ -0,0 +1,129 @@
// File: edit_distance.go
// Created Time: 2023-07-23
// Author: Reanon (793584285@qq.com)
package chapter_dynamic_programming
/* Редакционное расстояние: полный перебор */
func editDistanceDFS(s string, t string, i int, j int) int {
// 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
insert := editDistanceDFS(s, t, i, j-1)
deleted := editDistanceDFS(s, t, i-1, j)
replace := editDistanceDFS(s, t, i-1, j-1)
// Вернуть минимальное число шагов редактирования
return MinInt(MinInt(insert, deleted), replace) + 1
}
/* Редакционное расстояние: поиск с мемоизацией */
func editDistanceDFSMem(s string, t string, mem [][]int, i int, j int) int {
// 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
insert := editDistanceDFSMem(s, t, mem, i, j-1)
deleted := editDistanceDFSMem(s, t, mem, i-1, j)
replace := editDistanceDFSMem(s, t, mem, i-1, j-1)
// Сохранить и вернуть минимальное число шагов редактирования
mem[i][j] = MinInt(MinInt(insert, deleted), replace) + 1
return mem[i][j]
}
/* Редакционное расстояние: динамическое программирование */
func editDistanceDP(s string, t string) int {
n := len(s)
m := len(t)
dp := make([][]int, n+1)
for i := 0; i <= n; i++ {
dp[i] = make([]int, m+1)
}
// Переход состояний: первая строка и первый столбец
for i := 1; i <= n; i++ {
dp[i][0] = i
}
for j := 1; j <= m; j++ {
dp[0][j] = j
}
// Переход состояний: остальные строки и столбцы
for i := 1; i <= n; i++ {
for 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] = MinInt(MinInt(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 */
func editDistanceDPComp(s string, t string) int {
n := len(s)
m := len(t)
dp := make([]int, m+1)
// Переход состояний: первая строка
for j := 1; j <= m; j++ {
dp[j] = j
}
// Переход состояний: остальные строки
for i := 1; i <= n; i++ {
// Переход состояний: первый столбец
leftUp := dp[0] // Временно сохранить dp[i-1, j-1]
dp[0] = i
// Переход состояний: остальные столбцы
for j := 1; j <= m; j++ {
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] = MinInt(MinInt(dp[j-1], dp[j]), leftUp) + 1
}
leftUp = temp // Обновить до значения dp[i-1, j-1] для следующей итерации
}
}
return dp[m]
}
func MinInt(a, b int) int {
if a < b {
return a
}
return b
}
@@ -0,0 +1,40 @@
// File: edit_distance_test.go
// Created Time: 2023-07-23
// Author: Reanon (793584285@qq.com)
package chapter_dynamic_programming
import (
"fmt"
"testing"
)
func TestEditDistanceDFS(test *testing.T) {
s := "bag"
t := "pack"
n := len(s)
m := len(t)
// Полный перебор
res := editDistanceDFS(s, t, n, m)
fmt.Printf("Чтобы преобразовать %s в %s, нужно минимум %d шагов\n", s, t, res)
// Поиск с мемоизацией
mem := make([][]int, n+1)
for i := 0; i <= n; i++ {
mem[i] = make([]int, m+1)
for j := 0; j <= m; j++ {
mem[i][j] = -1
}
}
res = editDistanceDFSMem(s, t, mem, n, m)
fmt.Printf("Чтобы преобразовать %s в %s, нужно минимум %d шагов\n", s, t, res)
// Динамическое программирование
res = editDistanceDP(s, t)
fmt.Printf("Чтобы преобразовать %s в %s, нужно минимум %d шагов\n", s, t, res)
// Динамическое программирование с оптимизацией памяти
res = editDistanceDPComp(s, t)
fmt.Printf("Чтобы преобразовать %s в %s, нужно минимум %d шагов\n", s, t, res)
}
@@ -0,0 +1,87 @@
// File: knapsack.go
// Created Time: 2023-07-23
// Author: Reanon (793584285@qq.com)
package chapter_dynamic_programming
import "math"
/* Рюкзак 0-1: полный перебор */
func knapsackDFS(wgt, val []int, i, c int) int {
// 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 wgt[i-1] > c {
return knapsackDFS(wgt, val, i-1, c)
}
// Вычислить максимальную стоимость для случаев, когда предмет i не кладут и кладут
no := knapsackDFS(wgt, val, i-1, c)
yes := knapsackDFS(wgt, val, i-1, c-wgt[i-1]) + val[i-1]
// Вернуть вариант с большей стоимостью из двух возможных
return int(math.Max(float64(no), float64(yes)))
}
/* Рюкзак 0-1: поиск с мемоизацией */
func knapsackDFSMem(wgt, val []int, mem [][]int, i, c int) int {
// 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 wgt[i-1] > c {
return knapsackDFSMem(wgt, val, mem, i-1, c)
}
// Вычислить максимальную стоимость для случаев, когда предмет i не кладут и кладут
no := knapsackDFSMem(wgt, val, mem, i-1, c)
yes := knapsackDFSMem(wgt, val, mem, i-1, c-wgt[i-1]) + val[i-1]
// Вернуть вариант с большей стоимостью из двух возможных
mem[i][c] = int(math.Max(float64(no), float64(yes)))
return mem[i][c]
}
/* Рюкзак 0-1: динамическое программирование */
func knapsackDP(wgt, val []int, cap int) int {
n := len(wgt)
// Инициализация таблицы dp
dp := make([][]int, n+1)
for i := 0; i <= n; i++ {
dp[i] = make([]int, cap+1)
}
// Переход состояний
for i := 1; i <= n; i++ {
for 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] = int(math.Max(float64(dp[i-1][c]), float64(dp[i-1][c-wgt[i-1]]+val[i-1])))
}
}
}
return dp[n][cap]
}
/* Рюкзак 0-1: динамическое программирование с оптимизацией памяти */
func knapsackDPComp(wgt, val []int, cap int) int {
n := len(wgt)
// Инициализация таблицы dp
dp := make([]int, cap+1)
// Переход состояний
for i := 1; i <= n; i++ {
// Обход в обратном порядке
for c := cap; c >= 1; c-- {
if wgt[i-1] <= c {
// Большее из двух решений: не брать или взять предмет i
dp[c] = int(math.Max(float64(dp[c]), float64(dp[c-wgt[i-1]]+val[i-1])))
}
}
}
return dp[cap]
}
@@ -0,0 +1,54 @@
// File: knapsack_test.go
// Created Time: 2023-07-23
// Author: Reanon (793584285@qq.com)
package chapter_dynamic_programming
import (
"fmt"
"testing"
)
func TestKnapsack(t *testing.T) {
wgt := []int{10, 20, 30, 40, 50}
val := []int{50, 120, 150, 210, 240}
c := 50
n := len(wgt)
// Полный перебор
res := knapsackDFS(wgt, val, n, c)
fmt.Printf("Максимальная стоимость предметов без превышения вместимости рюкзака = %d\n", res)
// Поиск с мемоизацией
mem := make([][]int, n+1)
for i := 0; i <= n; i++ {
mem[i] = make([]int, c+1)
for j := 0; j <= c; j++ {
mem[i][j] = -1
}
}
res = knapsackDFSMem(wgt, val, mem, n, c)
fmt.Printf("Максимальная стоимость предметов без превышения вместимости рюкзака = %d\n", res)
// Динамическое программирование
res = knapsackDP(wgt, val, c)
fmt.Printf("Максимальная стоимость предметов без превышения вместимости рюкзака = %d\n", res)
// Динамическое программирование с оптимизацией памяти
res = knapsackDPComp(wgt, val, c)
fmt.Printf("Максимальная стоимость предметов без превышения вместимости рюкзака = %d\n", res)
}
func TestUnboundedKnapsack(t *testing.T) {
wgt := []int{1, 2, 3}
val := []int{5, 11, 15}
c := 4
// Динамическое программирование
res := unboundedKnapsackDP(wgt, val, c)
fmt.Printf("Максимальная стоимость предметов без превышения вместимости рюкзака = %d\n", res)
// Динамическое программирование с оптимизацией памяти
res = unboundedKnapsackDPComp(wgt, val, c)
fmt.Printf("Максимальная стоимость предметов без превышения вместимости рюкзака = %d\n", res)
}
@@ -0,0 +1,52 @@
// File: min_cost_climbing_stairs_dp.go
// Created Time: 2023-07-23
// Author: Reanon (793584285@qq.com)
package chapter_dynamic_programming
/* Минимальная стоимость подъема по лестнице: динамическое программирование */
func minCostClimbingStairsDP(cost []int) int {
n := len(cost) - 1
if n == 1 || n == 2 {
return cost[n]
}
min := func(a, b int) int {
if a < b {
return a
}
return b
}
// Инициализация таблицы dp для хранения решений подзадач
dp := make([]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 i := 3; i <= n; i++ {
dp[i] = min(dp[i-1], dp[i-2]) + cost[i]
}
return dp[n]
}
/* Минимальная стоимость подъема по лестнице: динамическое программирование с оптимизацией памяти */
func minCostClimbingStairsDPComp(cost []int) int {
n := len(cost) - 1
if n == 1 || n == 2 {
return cost[n]
}
min := func(a, b int) int {
if a < b {
return a
}
return b
}
// Начальное состояние: заранее задать решения наименьших подзадач
a, b := cost[1], cost[2]
// Переход состояний: постепенное решение больших подзадач через меньшие
for i := 3; i <= n; i++ {
tmp := b
b = min(a, tmp) + cost[i]
a = tmp
}
return b
}
@@ -0,0 +1,94 @@
// File: min_path_sum.go
// Created Time: 2023-07-23
// Author: Reanon (793584285@qq.com)
package chapter_dynamic_programming
import "math"
/* Минимальная сумма пути: полный перебор */
func minPathSumDFS(grid [][]int, i, j int) int {
// 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 math.MaxInt
}
// Вычислить минимальную стоимость пути из левого верхнего угла до (i-1, j) и (i, j-1)
up := minPathSumDFS(grid, i-1, j)
left := minPathSumDFS(grid, i, j-1)
// Вернуть минимальную стоимость пути из левого верхнего угла до (i, j)
return int(math.Min(float64(left), float64(up))) + grid[i][j]
}
/* Минимальная сумма пути: поиск с мемоизацией */
func minPathSumDFSMem(grid, mem [][]int, i, j int) int {
// 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 math.MaxInt
}
// Если запись уже есть, вернуть сразу
if mem[i][j] != -1 {
return mem[i][j]
}
// Минимальная стоимость пути для левой и верхней ячеек
up := minPathSumDFSMem(grid, mem, i-1, j)
left := minPathSumDFSMem(grid, mem, i, j-1)
// Сохранить и вернуть минимальную стоимость пути из левого верхнего угла до (i, j)
mem[i][j] = int(math.Min(float64(left), float64(up))) + grid[i][j]
return mem[i][j]
}
/* Минимальная сумма пути: динамическое программирование */
func minPathSumDP(grid [][]int) int {
n, m := len(grid), len(grid[0])
// Инициализация таблицы dp
dp := make([][]int, n)
for i := 0; i < n; i++ {
dp[i] = make([]int, m)
}
dp[0][0] = grid[0][0]
// Переход состояний: первая строка
for j := 1; j < m; j++ {
dp[0][j] = dp[0][j-1] + grid[0][j]
}
// Переход состояний: первый столбец
for i := 1; i < n; i++ {
dp[i][0] = dp[i-1][0] + grid[i][0]
}
// Переход состояний: остальные строки и столбцы
for i := 1; i < n; i++ {
for j := 1; j < m; j++ {
dp[i][j] = int(math.Min(float64(dp[i][j-1]), float64(dp[i-1][j]))) + grid[i][j]
}
}
return dp[n-1][m-1]
}
/* Минимальная сумма пути: динамическое программирование с оптимизацией памяти */
func minPathSumDPComp(grid [][]int) int {
n, m := len(grid), len(grid[0])
// Инициализация таблицы dp
dp := make([]int, m)
// Переход состояний: первая строка
dp[0] = grid[0][0]
for j := 1; j < m; j++ {
dp[j] = dp[j-1] + grid[0][j]
}
// Переход состояний: остальные строки и столбцы
for i := 1; i < n; i++ {
// Переход состояний: первый столбец
dp[0] = dp[0] + grid[i][0]
// Переход состояний: остальные столбцы
for j := 1; j < m; j++ {
dp[j] = int(math.Min(float64(dp[j-1]), float64(dp[j]))) + grid[i][j]
}
}
return dp[m-1]
}
@@ -0,0 +1,43 @@
// File: min_path_sum_test.go
// Created Time: 2023-07-23
// Author: Reanon (793584285@qq.com)
package chapter_dynamic_programming
import (
"fmt"
"testing"
)
func TestMinPathSum(t *testing.T) {
grid := [][]int{
{1, 3, 1, 5},
{2, 2, 4, 2},
{5, 3, 2, 1},
{4, 3, 5, 2},
}
n, m := len(grid), len(grid[0])
// Полный перебор
res := minPathSumDFS(grid, n-1, m-1)
fmt.Printf("Минимальная сумма пути из левого верхнего угла в правый нижний = %d\n", res)
// Поиск с мемоизацией
mem := make([][]int, n)
for i := 0; i < n; i++ {
mem[i] = make([]int, m)
for j := 0; j < m; j++ {
mem[i][j] = -1
}
}
res = minPathSumDFSMem(grid, mem, n-1, m-1)
fmt.Printf("Минимальная сумма пути из левого верхнего угла в правый нижний = %d\n", res)
// Динамическое программирование
res = minPathSumDP(grid)
fmt.Printf("Минимальная сумма пути из левого верхнего угла в правый нижний = %d\n", res)
// Динамическое программирование с оптимизацией памяти
res = minPathSumDPComp(grid)
fmt.Printf("Минимальная сумма пути из левого верхнего угла в правый нижний = %d\n", res)
}
@@ -0,0 +1,50 @@
// File: unbounded_knapsack.go
// Created Time: 2023-07-23
// Author: Reanon (793584285@qq.com)
package chapter_dynamic_programming
import "math"
/* Полный рюкзак: динамическое программирование */
func unboundedKnapsackDP(wgt, val []int, cap int) int {
n := len(wgt)
// Инициализация таблицы dp
dp := make([][]int, n+1)
for i := 0; i <= n; i++ {
dp[i] = make([]int, cap+1)
}
// Переход состояний
for i := 1; i <= n; i++ {
for 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] = int(math.Max(float64(dp[i-1][c]), float64(dp[i][c-wgt[i-1]]+val[i-1])))
}
}
}
return dp[n][cap]
}
/* Полный рюкзак: динамическое программирование с оптимизацией памяти */
func unboundedKnapsackDPComp(wgt, val []int, cap int) int {
n := len(wgt)
// Инициализация таблицы dp
dp := make([]int, cap+1)
// Переход состояний
for i := 1; i <= n; i++ {
for 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] = int(math.Max(float64(dp[c]), float64(dp[c-wgt[i-1]]+val[i-1])))
}
}
}
return dp[cap]
}
@@ -0,0 +1,100 @@
// File: graph_adjacency_list.go
// Created Time: 2023-01-31
// Author: Reanon (793584285@qq.com)
package chapter_graph
import (
"fmt"
"strconv"
"strings"
. "github.com/krahets/hello-algo/pkg"
)
/* Класс неориентированного графа на основе списка смежности */
type graphAdjList struct {
// Список смежности, где key — вершина, а value — все смежные ей вершины
adjList map[Vertex][]Vertex
}
/* Конструктор */
func newGraphAdjList(edges [][]Vertex) *graphAdjList {
g := &graphAdjList{
adjList: make(map[Vertex][]Vertex),
}
// Добавить все вершины и ребра
for _, edge := range edges {
g.addVertex(edge[0])
g.addVertex(edge[1])
g.addEdge(edge[0], edge[1])
}
return g
}
/* Получить число вершин */
func (g *graphAdjList) size() int {
return len(g.adjList)
}
/* Добавление ребра */
func (g *graphAdjList) addEdge(vet1 Vertex, vet2 Vertex) {
_, ok1 := g.adjList[vet1]
_, ok2 := g.adjList[vet2]
if !ok1 || !ok2 || vet1 == vet2 {
panic("error")
}
// Добавить ребро vet1 - vet2, добавив анонимную struct{}
g.adjList[vet1] = append(g.adjList[vet1], vet2)
g.adjList[vet2] = append(g.adjList[vet2], vet1)
}
/* Удаление ребра */
func (g *graphAdjList) removeEdge(vet1 Vertex, vet2 Vertex) {
_, ok1 := g.adjList[vet1]
_, ok2 := g.adjList[vet2]
if !ok1 || !ok2 || vet1 == vet2 {
panic("error")
}
// Удалить ребро vet1 - vet2
g.adjList[vet1] = DeleteSliceElms(g.adjList[vet1], vet2)
g.adjList[vet2] = DeleteSliceElms(g.adjList[vet2], vet1)
}
/* Добавление вершины */
func (g *graphAdjList) addVertex(vet Vertex) {
_, ok := g.adjList[vet]
if ok {
return
}
// Добавить новый список в список смежности
g.adjList[vet] = make([]Vertex, 0)
}
/* Удаление вершины */
func (g *graphAdjList) removeVertex(vet Vertex) {
_, ok := g.adjList[vet]
if !ok {
panic("error")
}
// Удалить из списка смежности список, соответствующий вершине vet
delete(g.adjList, vet)
// Обойти списки других вершин и удалить все ребра, содержащие vet
for v, list := range g.adjList {
g.adjList[v] = DeleteSliceElms(list, vet)
}
}
/* Вывести список смежности */
func (g *graphAdjList) print() {
var builder strings.Builder
fmt.Printf("Список смежности = \n")
for k, v := range g.adjList {
builder.WriteString("\t\t" + strconv.Itoa(k.Val) + ": ")
for _, vet := range v {
builder.WriteString(strconv.Itoa(vet.Val) + " ")
}
fmt.Println(builder.String())
builder.Reset()
}
}
@@ -0,0 +1,45 @@
// File: graph_adjacency_list_test.go
// Created Time: 2023-01-31
// Author: Reanon (793584285@qq.com)
package chapter_graph
import (
"fmt"
"testing"
. "github.com/krahets/hello-algo/pkg"
)
func TestGraphAdjList(t *testing.T) {
/* Инициализация неориентированного графа */
v := ValsToVets([]int{1, 3, 2, 5, 4})
edges := [][]Vertex{{v[0], v[1]}, {v[0], v[3]}, {v[1], v[2]}, {v[2], v[3]}, {v[2], v[4]}, {v[3], v[4]}}
graph := newGraphAdjList(edges)
fmt.Println("Граф после инициализации:")
graph.print()
/* Добавление ребра */
// Вершины 1 и 2 соответствуют v[0] и v[2]
graph.addEdge(v[0], v[2])
fmt.Println("\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])
fmt.Println("\nГраф после удаления ребра 1-3")
graph.print()
/* Добавление вершины */
v5 := NewVertex(6)
graph.addVertex(v5)
fmt.Println("\nГраф после добавления вершины 6")
graph.print()
/* Удаление вершины */
// Вершина 3 соответствует v[1]
graph.removeVertex(v[1])
fmt.Println("\nГраф после удаления вершины 3")
graph.print()
}
@@ -0,0 +1,102 @@
// File: graph_adjacency_matrix.go
// Created Time: 2023-01-31
// Author: Reanon (793584285@qq.com)
package chapter_graph
import "fmt"
/* Класс неориентированного графа на основе матрицы смежности */
type graphAdjMat struct {
// Список вершин: элементы представляют «значения вершин», а индексы — «индексы вершин»
vertices []int
// Матрица смежности, где индексы строк и столбцов соответствуют «индексам вершин»
adjMat [][]int
}
/* Конструктор */
func newGraphAdjMat(vertices []int, edges [][]int) *graphAdjMat {
// Добавление вершины
n := len(vertices)
adjMat := make([][]int, n)
for i := range adjMat {
adjMat[i] = make([]int, n)
}
// Инициализировать граф
g := &graphAdjMat{
vertices: vertices,
adjMat: adjMat,
}
// Добавить ребра
// Обратите внимание: элементы edges представляют собой индексы вершин, то есть соответствуют индексам элементов vertices
for i := range edges {
g.addEdge(edges[i][0], edges[i][1])
}
return g
}
/* Получить число вершин */
func (g *graphAdjMat) size() int {
return len(g.vertices)
}
/* Добавление вершины */
func (g *graphAdjMat) addVertex(val int) {
n := g.size()
// Добавить значение новой вершины в список вершин
g.vertices = append(g.vertices, val)
// Добавить строку в матрицу смежности
newRow := make([]int, n)
g.adjMat = append(g.adjMat, newRow)
// Добавить столбец в матрицу смежности
for i := range g.adjMat {
g.adjMat[i] = append(g.adjMat[i], 0)
}
}
/* Удаление вершины */
func (g *graphAdjMat) removeVertex(index int) {
if index >= g.size() {
return
}
// Удалить вершину с индексом index из списка вершин
g.vertices = append(g.vertices[:index], g.vertices[index+1:]...)
// Удалить строку с индексом index из матрицы смежности
g.adjMat = append(g.adjMat[:index], g.adjMat[index+1:]...)
// Удалить столбец с индексом index из матрицы смежности
for i := range g.adjMat {
g.adjMat[i] = append(g.adjMat[i][:index], g.adjMat[i][index+1:]...)
}
}
/* Добавление ребра */
// Параметры i и j соответствуют индексам элементов vertices
func (g *graphAdjMat) addEdge(i, j int) {
// Обработка выхода индекса за границы и случая равенства
if i < 0 || j < 0 || i >= g.size() || j >= g.size() || i == j {
fmt.Errorf("%s", "Index Out Of Bounds Exception")
}
// В неориентированном графе матрица смежности симметрична относительно главной диагонали, то есть выполняется (i, j) == (j, i)
g.adjMat[i][j] = 1
g.adjMat[j][i] = 1
}
/* Удаление ребра */
// Параметры i и j соответствуют индексам элементов vertices
func (g *graphAdjMat) removeEdge(i, j int) {
// Обработка выхода индекса за границы и случая равенства
if i < 0 || j < 0 || i >= g.size() || j >= g.size() || i == j {
fmt.Errorf("%s", "Index Out Of Bounds Exception")
}
g.adjMat[i][j] = 0
g.adjMat[j][i] = 0
}
/* Вывести матрицу смежности */
func (g *graphAdjMat) print() {
fmt.Printf("\tСписок вершин = %v\n", g.vertices)
fmt.Printf("\tМатрица смежности = \n")
for i := range g.adjMat {
fmt.Printf("\t\t\t%v\n", g.adjMat[i])
}
}
@@ -0,0 +1,43 @@
// File: graph_adjacency_matrix_test.go
// Created Time: 2023-01-31
// Author: Reanon (793584285@qq.com)
package chapter_graph
import (
"fmt"
"testing"
)
func TestGraphAdjMat(t *testing.T) {
/* Инициализация неориентированного графа */
// Обратите внимание: элементы edges представляют индексы вершин, то есть соответствуют индексам элементов vertices
vertices := []int{1, 3, 2, 5, 4}
edges := [][]int{{0, 1}, {1, 2}, {2, 3}, {0, 3}, {2, 4}, {3, 4}}
graph := newGraphAdjMat(vertices, edges)
fmt.Println("Граф после инициализации:")
graph.print()
/* Добавление ребра */
// Индексы вершин 1 и 2 равны 0 и 2 соответственно
graph.addEdge(0, 2)
fmt.Println("Граф после добавления ребра 1-2")
graph.print()
/* Удаление ребра */
// Индексы вершин 1 и 3 равны 0 и 1 соответственно
graph.removeEdge(0, 1)
fmt.Println("Граф после удаления ребра 1-3")
graph.print()
/* Добавление вершины */
graph.addVertex(6)
fmt.Println("Граф после добавления вершины 6")
graph.print()
/* Удаление вершины */
// Индекс вершины 3 равен 1
graph.removeVertex(1)
fmt.Println("Граф после удаления вершины 3")
graph.print()
}
+41
View File
@@ -0,0 +1,41 @@
// File: graph_bfs.go
// Created Time: 2023-02-18
// Author: Reanon (793584285@qq.com)
package chapter_graph
import (
. "github.com/krahets/hello-algo/pkg"
)
/* Обход в ширину */
// Использовать список смежности для представления графа, чтобы получить все смежные вершины заданной вершины
func graphBFS(g *graphAdjList, startVet Vertex) []Vertex {
// Последовательность обхода вершин
res := make([]Vertex, 0)
// Хеш-множество для хранения уже посещенных вершин
visited := make(map[Vertex]struct{})
visited[startVet] = struct{}{}
// Очередь используется для реализации BFS, срез используется для имитации очереди
queue := make([]Vertex, 0)
queue = append(queue, startVet)
// Начиная с вершины vet, продолжать цикл, пока не будут посещены все вершины
for len(queue) > 0 {
// Извлечь головную вершину из очереди
vet := queue[0]
queue = queue[1:]
// Отметить посещенную вершину
res = append(res, vet)
// Обойти все смежные вершины данной вершины
for _, adjVet := range g.adjList[vet] {
_, isExist := visited[adjVet]
// Помещать в очередь только непосещенные вершины
if !isExist {
queue = append(queue, adjVet)
visited[adjVet] = struct{}{}
}
}
}
// Вернуть последовательность обхода вершин
return res
}
@@ -0,0 +1,29 @@
// File: graph_bfs_test.go
// Created Time: 2023-02-18
// Author: Reanon (793584285@qq.com)
package chapter_graph
import (
"fmt"
"testing"
. "github.com/krahets/hello-algo/pkg"
)
func TestGraphBFS(t *testing.T) {
/* Инициализация неориентированного графа */
vets := ValsToVets([]int{0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9})
edges := [][]Vertex{
{vets[0], vets[1]}, {vets[0], vets[3]}, {vets[1], vets[2]}, {vets[1], vets[4]},
{vets[2], vets[5]}, {vets[3], vets[4]}, {vets[3], vets[6]}, {vets[4], vets[5]},
{vets[4], vets[7]}, {vets[5], vets[8]}, {vets[6], vets[7]}, {vets[7], vets[8]}}
graph := newGraphAdjList(edges)
fmt.Println("Граф после инициализации:")
graph.print()
/* Обход в ширину */
res := graphBFS(graph, vets[0])
fmt.Println("Последовательность вершин при обходе в ширину (BFS):")
PrintSlice(VetsToVals(res))
}
+36
View File
@@ -0,0 +1,36 @@
// File: graph_dfs.go
// Created Time: 2023-02-18
// Author: Reanon (793584285@qq.com)
package chapter_graph
import (
. "github.com/krahets/hello-algo/pkg"
)
/* Вспомогательная функция обхода в глубину */
func dfs(g *graphAdjList, visited map[Vertex]struct{}, res *[]Vertex, vet Vertex) {
// Операция append возвращает новую ссылку, поэтому исходную ссылку нужно заново присвоить новому срезу
*res = append(*res, vet)
visited[vet] = struct{}{}
// Обойти все смежные вершины данной вершины
for _, adjVet := range g.adjList[vet] {
_, isExist := visited[adjVet]
// Рекурсивно обходить смежные вершины
if !isExist {
dfs(g, visited, res, adjVet)
}
}
}
/* Обход в глубину */
// Использовать список смежности для представления графа, чтобы получить все смежные вершины заданной вершины
func graphDFS(g *graphAdjList, startVet Vertex) []Vertex {
// Последовательность обхода вершин
res := make([]Vertex, 0)
// Хеш-множество для хранения уже посещенных вершин
visited := make(map[Vertex]struct{})
dfs(g, visited, &res, startVet)
// Вернуть последовательность обхода вершин
return res
}
@@ -0,0 +1,28 @@
// File: graph_dfs_test.go
// Created Time: 2023-02-18
// Author: Reanon (793584285@qq.com)
package chapter_graph
import (
"fmt"
"testing"
. "github.com/krahets/hello-algo/pkg"
)
func TestGraphDFS(t *testing.T) {
/* Инициализация неориентированного графа */
vets := ValsToVets([]int{0, 1, 2, 3, 4, 5, 6})
edges := [][]Vertex{
{vets[0], vets[1]}, {vets[0], vets[3]}, {vets[1], vets[2]},
{vets[2], vets[5]}, {vets[4], vets[5]}, {vets[5], vets[6]}}
graph := newGraphAdjList(edges)
fmt.Println("Граф после инициализации:")
graph.print()
/* Обход в глубину */
res := graphDFS(graph, vets[0])
fmt.Println("Последовательность вершин при обходе в глубину (DFS):")
PrintSlice(VetsToVals(res))
}
@@ -0,0 +1,27 @@
// File: coin_change_greedy.go
// Created Time: 2023-07-23
// Author: Reanon (793584285@qq.com)
package chapter_greedy
/* Размен монет: жадный алгоритм */
func coinChangeGreedy(coins []int, amt int) int {
// Предположить, что список coins упорядочен
i := len(coins) - 1
count := 0
// Циклически выполнять жадный выбор, пока не останется суммы
for amt > 0 {
// Найти монету, которая меньше остатка суммы и наиболее к нему близка
for i > 0 && coins[i] > amt {
i--
}
// Выбрать coins[i]
amt -= coins[i]
count++
}
// Если допустимое решение не найдено, вернуть -1
if amt != 0 {
return -1
}
return count
}
@@ -0,0 +1,35 @@
// File: coin_change_greedy_test.go
// Created Time: 2023-07-23
// Author: Reanon (793584285@qq.com)
package chapter_greedy
import (
"fmt"
"testing"
)
func TestCoinChangeGreedy(t *testing.T) {
// Жадный подход: гарантирует нахождение глобально оптимального решения
coins := []int{1, 5, 10, 20, 50, 100}
amt := 186
res := coinChangeGreedy(coins, amt)
fmt.Printf("coins = %v, amt = %d\n", coins, amt)
fmt.Printf("Минимальное число монет для набора суммы %d = %d\n", amt, res)
// Жадный подход: не гарантирует нахождение глобально оптимального решения
coins = []int{1, 20, 50}
amt = 60
res = coinChangeGreedy(coins, amt)
fmt.Printf("coins = %v, amt = %d\n", coins, amt)
fmt.Printf("Минимальное число монет для набора суммы %d = %d\n", amt, res)
fmt.Println("На самом деле минимум равен 3: 20 + 20 + 20")
// Жадный подход: не гарантирует нахождение глобально оптимального решения
coins = []int{1, 49, 50}
amt = 98
res = coinChangeGreedy(coins, amt)
fmt.Printf("coins = %v, amt = %d\n", coins, amt)
fmt.Printf("Минимальное число монет для набора суммы %d = %d\n", amt, res)
fmt.Println("На самом деле минимум равен 2: 49 + 49")
}
@@ -0,0 +1,41 @@
// File: fractional_knapsack.go
// Created Time: 2023-07-23
// Author: Reanon (793584285@qq.com)
package chapter_greedy
import "sort"
/* Предмет */
type Item struct {
w int // Вес предмета
v int // Стоимость предмета
}
/* Дробный рюкзак: жадный алгоритм */
func fractionalKnapsack(wgt []int, val []int, cap int) float64 {
// Создать список предметов с двумя свойствами: вес и стоимость
items := make([]Item, len(wgt))
for i := 0; i < len(wgt); i++ {
items[i] = Item{wgt[i], val[i]}
}
// Отсортировать по удельной стоимости item.v / item.w в порядке убывания
sort.Slice(items, func(i, j int) bool {
return float64(items[i].v)/float64(items[i].w) > float64(items[j].v)/float64(items[j].w)
})
// Циклический жадный выбор
res := 0.0
for _, item := range items {
if item.w <= cap {
// Если оставшейся вместимости достаточно, положить в рюкзак текущий предмет целиком
res += float64(item.v)
cap -= item.w
} else {
// Если оставшейся вместимости недостаточно, положить в рюкзак часть текущего предмета
res += float64(item.v) / float64(item.w) * float64(cap)
// Свободной вместимости больше не осталось, поэтому выйти из цикла
break
}
}
return res
}
@@ -0,0 +1,20 @@
// File: fractional_knapsack_test.go
// Created Time: 2023-07-23
// Author: Reanon (793584285@qq.com)
package chapter_greedy
import (
"fmt"
"testing"
)
func TestFractionalKnapsack(t *testing.T) {
wgt := []int{10, 20, 30, 40, 50}
val := []int{50, 120, 150, 210, 240}
capacity := 50
// Жадный алгоритм
res := fractionalKnapsack(wgt, val, capacity)
fmt.Println("Максимальная стоимость предметов без превышения вместимости рюкзака =", res)
}
@@ -0,0 +1,28 @@
// File: max_capacity.go
// Created Time: 2023-07-23
// Author: Reanon (793584285@qq.com)
package chapter_greedy
import "math"
/* Максимальная вместимость: жадный алгоритм */
func maxCapacity(ht []int) int {
// Инициализировать i и j так, чтобы они располагались по двум концам массива
i, j := 0, len(ht)-1
// Начальная максимальная вместимость равна 0
res := 0
// Выполнять жадный выбор в цикле, пока две доски не встретятся
for i < j {
// Обновить максимальную вместимость
capacity := int(math.Min(float64(ht[i]), float64(ht[j]))) * (j - i)
res = int(math.Max(float64(res), float64(capacity)))
// Сдвигать внутрь более короткую сторону
if ht[i] < ht[j] {
i++
} else {
j--
}
}
return res
}
@@ -0,0 +1,18 @@
// File: max_capacity_test.go
// Created Time: 2023-07-23
// Author: Reanon (793584285@qq.com)
package chapter_greedy
import (
"fmt"
"testing"
)
func TestMaxCapacity(t *testing.T) {
ht := []int{3, 8, 5, 2, 7, 7, 3, 4}
// Жадный алгоритм
res := maxCapacity(ht)
fmt.Println("Максимальная вместимость =", res)
}
@@ -0,0 +1,28 @@
// File: max_product_cutting.go
// Created Time: 2023-07-23
// Author: Reanon (793584285@qq.com)
package chapter_greedy
import "math"
/* Максимальное произведение разрезания: жадный алгоритм */
func maxProductCutting(n int) int {
// 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
a := n / 3
b := n % 3
if b == 1 {
// Если остаток равен 1, преобразовать одну пару 1 * 3 в 2 * 2
return int(math.Pow(3, float64(a-1))) * 2 * 2
}
if b == 2 {
// Если остаток равен 2, ничего не делать
return int(math.Pow(3, float64(a))) * 2
}
// Если остаток равен 0, ничего не делать
return int(math.Pow(3, float64(a)))
}
@@ -0,0 +1,17 @@
// File: max_product_cutting_test.go
// Created Time: 2023-07-23
// Author: Reanon (793584285@qq.com)
package chapter_greedy
import (
"fmt"
"testing"
)
func TestMaxProductCutting(t *testing.T) {
n := 58
// Жадный алгоритм
res := maxProductCutting(n)
fmt.Println("Максимальное произведение после разрезания =", res)
}
@@ -0,0 +1,97 @@
// File: array_hash_map.go
// Created Time: 2022-12-14
// Author: msk397 (machangxinq@gmail.com)
package chapter_hashing
import "fmt"
/* Пара ключ-значение */
type pair struct {
key int
val string
}
/* Хеш-таблица на основе массива */
type arrayHashMap struct {
buckets []*pair
}
/* Инициализация хеш-таблицы */
func newArrayHashMap() *arrayHashMap {
// Инициализировать массив, содержащий 100 корзин
buckets := make([]*pair, 100)
return &arrayHashMap{buckets: buckets}
}
/* Хеш-функция */
func (a *arrayHashMap) hashFunc(key int) int {
index := key % 100
return index
}
/* Операция поиска */
func (a *arrayHashMap) get(key int) string {
index := a.hashFunc(key)
pair := a.buckets[index]
if pair == nil {
return "Not Found"
}
return pair.val
}
/* Операция добавления */
func (a *arrayHashMap) put(key int, val string) {
pair := &pair{key: key, val: val}
index := a.hashFunc(key)
a.buckets[index] = pair
}
/* Операция удаления */
func (a *arrayHashMap) remove(key int) {
index := a.hashFunc(key)
// Присвоить nil, что означает удаление
a.buckets[index] = nil
}
/* Получить все ключи */
func (a *arrayHashMap) pairSet() []*pair {
var pairs []*pair
for _, pair := range a.buckets {
if pair != nil {
pairs = append(pairs, pair)
}
}
return pairs
}
/* Получить все ключи */
func (a *arrayHashMap) keySet() []int {
var keys []int
for _, pair := range a.buckets {
if pair != nil {
keys = append(keys, pair.key)
}
}
return keys
}
/* Получить все значения */
func (a *arrayHashMap) valueSet() []string {
var values []string
for _, pair := range a.buckets {
if pair != nil {
values = append(values, pair.val)
}
}
return values
}
/* Вывести хеш-таблицу */
func (a *arrayHashMap) print() {
for _, pair := range a.buckets {
if pair != nil {
fmt.Println(pair.key, "->", pair.val)
}
}
}
@@ -0,0 +1,52 @@
// File: array_hash_map_test.go
// Created Time: 2022-12-14
// Author: msk397 (machangxinq@gmail.com)
package chapter_hashing
import (
"fmt"
"testing"
)
func TestArrayHashMap(t *testing.T) {
/* Инициализация хеш-таблицы */
hmap := newArrayHashMap()
/* Операция добавления */
// Добавить пару (key, value) в хеш-таблицу
hmap.put(12836, "Сяо Ха")
hmap.put(15937, "Сяо Ло")
hmap.put(16750, "Сяо Суань")
hmap.put(13276, "Сяо Фа")
hmap.put(10583, "Сяо Я")
fmt.Println("\nПосле добавления хеш-таблица имеет вид\nКлюч -> Значение")
hmap.print()
/* Операция поиска */
// Ввести в хеш-таблицу ключ key и получить значение value
name := hmap.get(15937)
fmt.Println("\nДля номера 15937 найдено имя " + name)
/* Операция удаления */
// Удалить пару (key, value) из хеш-таблицы
hmap.remove(10583)
fmt.Println("\nПосле удаления 10583 хеш-таблица имеет вид\nКлюч -> Значение")
hmap.print()
/* Обход хеш-таблицы */
fmt.Println("\nОтдельный обход пар ключ-значение")
for _, kv := range hmap.pairSet() {
fmt.Println(kv.key, " -> ", kv.val)
}
fmt.Println("\nОтдельный обход ключей")
for _, key := range hmap.keySet() {
fmt.Println(key)
}
fmt.Println("\nОтдельный обход значений")
for _, val := range hmap.valueSet() {
fmt.Println(val)
}
}
@@ -0,0 +1,62 @@
// File: hash_collision_test.go
// Created Time: 2022-12-14
// Author: msk397 (machangxinq@gmail.com)
package chapter_hashing
import (
"fmt"
"testing"
)
func TestHashMapChaining(t *testing.T) {
/* Инициализация хеш-таблицы */
hmap := newHashMapChaining()
/* Операция добавления */
// Добавить пару (key, value) в хеш-таблицу
hmap.put(12836, "Сяо Ха")
hmap.put(15937, "Сяо Ло")
hmap.put(16750, "Сяо Суань")
hmap.put(13276, "Сяо Фа")
hmap.put(10583, "Сяо Я")
fmt.Println("\nПосле добавления хеш-таблица имеет вид\nКлюч -> Значение")
hmap.print()
/* Операция поиска */
// Ввести в хеш-таблицу ключ key и получить значение value
name := hmap.get(15937)
fmt.Println("\nДля номера 15937 найдено имя", name)
/* Операция удаления */
// Удалить пару (key, value) из хеш-таблицы
hmap.remove(12836)
fmt.Println("\nПосле удаления 12836 хеш-таблица имеет вид\nКлюч -> Значение")
hmap.print()
}
func TestHashMapOpenAddressing(t *testing.T) {
/* Инициализация хеш-таблицы */
hmap := newHashMapOpenAddressing()
/* Операция добавления */
// Добавить пару (key, value) в хеш-таблицу
hmap.put(12836, "Сяо Ха")
hmap.put(15937, "Сяо Ло")
hmap.put(16750, "Сяо Суань")
hmap.put(13276, "Сяо Фа")
hmap.put(10583, "Сяо Я")
fmt.Println("\nПосле добавления хеш-таблица имеет вид\nКлюч -> Значение")
hmap.print()
/* Операция поиска */
// Ввести в хеш-таблицу ключ key и получить значение value
name := hmap.get(13276)
fmt.Println("\nДля номера 13276 найдено имя", name)
/* Операция удаления */
// Удалить пару (key, value) из хеш-таблицы
hmap.remove(16750)
fmt.Println("\nПосле удаления 16750 хеш-таблица имеет вид\nКлюч -> Значение")
hmap.print()
}
@@ -0,0 +1,134 @@
// File: hash_map_chaining.go
// Created Time: 2023-06-23
// Author: Reanon (793584285@qq.com)
package chapter_hashing
import (
"fmt"
"strconv"
"strings"
)
/* Хеш-таблица с цепочками */
type hashMapChaining struct {
size int // Число пар ключ-значение
capacity int // Вместимость хеш-таблицы
loadThres float64 // Порог коэффициента загрузки для запуска расширения
extendRatio int // Коэффициент расширения
buckets [][]pair // Массив корзин
}
/* Конструктор */
func newHashMapChaining() *hashMapChaining {
buckets := make([][]pair, 4)
for i := 0; i < 4; i++ {
buckets[i] = make([]pair, 0)
}
return &hashMapChaining{
size: 0,
capacity: 4,
loadThres: 2.0 / 3.0,
extendRatio: 2,
buckets: buckets,
}
}
/* Хеш-функция */
func (m *hashMapChaining) hashFunc(key int) int {
return key % m.capacity
}
/* Коэффициент загрузки */
func (m *hashMapChaining) loadFactor() float64 {
return float64(m.size) / float64(m.capacity)
}
/* Операция поиска */
func (m *hashMapChaining) get(key int) string {
idx := m.hashFunc(key)
bucket := m.buckets[idx]
// Обойти корзину; если найден key, вернуть соответствующее val
for _, p := range bucket {
if p.key == key {
return p.val
}
}
// Если key не найден, вернуть пустую строку
return ""
}
/* Операция добавления */
func (m *hashMapChaining) put(key int, val string) {
// Когда коэффициент загрузки превышает порог, выполнить расширение
if m.loadFactor() > m.loadThres {
m.extend()
}
idx := m.hashFunc(key)
// Обойти корзину; если встретился указанный key, обновить соответствующее val и вернуть
for i := range m.buckets[idx] {
if m.buckets[idx][i].key == key {
m.buckets[idx][i].val = val
return
}
}
// Если такого key нет, добавить пару ключ-значение в конец
p := pair{
key: key,
val: val,
}
m.buckets[idx] = append(m.buckets[idx], p)
m.size += 1
}
/* Операция удаления */
func (m *hashMapChaining) remove(key int) {
idx := m.hashFunc(key)
// Обойти корзину и удалить из нее пару ключ-значение
for i, p := range m.buckets[idx] {
if p.key == key {
// Удаление из среза
m.buckets[idx] = append(m.buckets[idx][:i], m.buckets[idx][i+1:]...)
m.size -= 1
break
}
}
}
/* Расширить хеш-таблицу */
func (m *hashMapChaining) extend() {
// Временно сохранить исходную хеш-таблицу
tmpBuckets := make([][]pair, len(m.buckets))
for i := 0; i < len(m.buckets); i++ {
tmpBuckets[i] = make([]pair, len(m.buckets[i]))
copy(tmpBuckets[i], m.buckets[i])
}
// Инициализация новой хеш-таблицы после расширения
m.capacity *= m.extendRatio
m.buckets = make([][]pair, m.capacity)
for i := 0; i < m.capacity; i++ {
m.buckets[i] = make([]pair, 0)
}
m.size = 0
// Перенести пары ключ-значение из исходной хеш-таблицы в новую
for _, bucket := range tmpBuckets {
for _, p := range bucket {
m.put(p.key, p.val)
}
}
}
/* Вывести хеш-таблицу */
func (m *hashMapChaining) print() {
var builder strings.Builder
for _, bucket := range m.buckets {
builder.WriteString("[")
for _, p := range bucket {
builder.WriteString(strconv.Itoa(p.key) + " -> " + p.val + " ")
}
builder.WriteString("]")
fmt.Println(builder.String())
builder.Reset()
}
}
@@ -0,0 +1,126 @@
// File: hash_map_open_addressing.go
// Created Time: 2023-06-23
// Author: Reanon (793584285@qq.com)
package chapter_hashing
import (
"fmt"
)
/* Хеш-таблица с открытой адресацией */
type hashMapOpenAddressing struct {
size int // Число пар ключ-значение
capacity int // Вместимость хеш-таблицы
loadThres float64 // Порог коэффициента загрузки для запуска расширения
extendRatio int // Коэффициент расширения
buckets []*pair // Массив корзин
TOMBSTONE *pair // Удалить метку
}
/* Конструктор */
func newHashMapOpenAddressing() *hashMapOpenAddressing {
return &hashMapOpenAddressing{
size: 0,
capacity: 4,
loadThres: 2.0 / 3.0,
extendRatio: 2,
buckets: make([]*pair, 4),
TOMBSTONE: &pair{-1, "-1"},
}
}
/* Хеш-функция */
func (h *hashMapOpenAddressing) hashFunc(key int) int {
return key % h.capacity // Вычислить хеш-значение по ключу
}
/* Коэффициент загрузки */
func (h *hashMapOpenAddressing) loadFactor() float64 {
return float64(h.size) / float64(h.capacity) // Вычислить текущий коэффициент загрузки
}
/* Найти индекс корзины, соответствующий key */
func (h *hashMapOpenAddressing) findBucket(key int) int {
index := h.hashFunc(key) // Получить начальный индекс
firstTombstone := -1 // Запомнить положение первого TOMBSTONE
for h.buckets[index] != nil {
if h.buckets[index].key == key {
if firstTombstone != -1 {
// Если ранее встретилась метка удаления, переместить пару ключ-значение на этот индекс
h.buckets[firstTombstone] = h.buckets[index]
h.buckets[index] = h.TOMBSTONE
return firstTombstone // Вернуть индекс корзины после перемещения
}
return index // Вернуть найденный индекс
}
if firstTombstone == -1 && h.buckets[index] == h.TOMBSTONE {
firstTombstone = index // Запомнить положение первой метки удаления
}
index = (index + 1) % h.capacity // Линейное пробирование: при выходе за хвост вернуться к началу
}
// Если key не существует, вернуть индекс точки добавления
if firstTombstone != -1 {
return firstTombstone
}
return index
}
/* Операция поиска */
func (h *hashMapOpenAddressing) get(key int) string {
index := h.findBucket(key) // Найти индекс корзины, соответствующий key
if h.buckets[index] != nil && h.buckets[index] != h.TOMBSTONE {
return h.buckets[index].val // Если пара ключ-значение найдена, вернуть соответствующее val
}
return "" // Если пара ключ-значение не существует, вернуть ""
}
/* Операция добавления */
func (h *hashMapOpenAddressing) put(key int, val string) {
if h.loadFactor() > h.loadThres {
h.extend() // Когда коэффициент загрузки превышает порог, выполнить расширение
}
index := h.findBucket(key) // Найти индекс корзины, соответствующий key
if h.buckets[index] == nil || h.buckets[index] == h.TOMBSTONE {
h.buckets[index] = &pair{key, val} // Если пары ключ-значение нет, добавить ее
h.size++
} else {
h.buckets[index].val = val // Если пара ключ-значение найдена, перезаписать val
}
}
/* Операция удаления */
func (h *hashMapOpenAddressing) remove(key int) {
index := h.findBucket(key) // Найти индекс корзины, соответствующий key
if h.buckets[index] != nil && h.buckets[index] != h.TOMBSTONE {
h.buckets[index] = h.TOMBSTONE // Если пара ключ-значение найдена, заменить ее меткой удаления
h.size--
}
}
/* Расширить хеш-таблицу */
func (h *hashMapOpenAddressing) extend() {
oldBuckets := h.buckets // Временно сохранить исходную хеш-таблицу
h.capacity *= h.extendRatio // Обновить емкость
h.buckets = make([]*pair, h.capacity) // Инициализация новой хеш-таблицы после расширения
h.size = 0 // Сбросить размер
// Перенести пары ключ-значение из исходной хеш-таблицы в новую
for _, pair := range oldBuckets {
if pair != nil && pair != h.TOMBSTONE {
h.put(pair.key, pair.val)
}
}
}
/* Вывести хеш-таблицу */
func (h *hashMapOpenAddressing) print() {
for _, pair := range h.buckets {
if pair == nil {
fmt.Println("nil")
} else if pair == h.TOMBSTONE {
fmt.Println("TOMBSTONE")
} else {
fmt.Printf("%d -> %s\n", pair.key, pair.val)
}
}
}
@@ -0,0 +1,74 @@
// File: hash_map_test.go
// Created Time: 2022-12-14
// Author: msk397 (machangxinq@gmail.com)
package chapter_hashing
import (
"fmt"
"strconv"
"testing"
. "github.com/krahets/hello-algo/pkg"
)
func TestHashMap(t *testing.T) {
/* Инициализация хеш-таблицы */
hmap := make(map[int]string)
/* Операция добавления */
// Добавить пару (key, value) в хеш-таблицу
hmap[12836] = "Сяо Ха"
hmap[15937] = "Сяо Ло"
hmap[16750] = "Сяо Суань"
hmap[13276] = "Сяо Фа"
hmap[10583] = "Сяо Я"
fmt.Println("\nПосле добавления хеш-таблица имеет вид\nКлюч -> Значение")
PrintMap(hmap)
/* Операция поиска */
// Ввести в хеш-таблицу ключ key и получить значение value
name := hmap[15937]
fmt.Println("\nДля номера 15937 найдено имя", name)
/* Операция удаления */
// Удалить пару (key, value) из хеш-таблицы
delete(hmap, 10583)
fmt.Println("\nПосле удаления 10583 хеш-таблица имеет вид\nКлюч -> Значение")
PrintMap(hmap)
/* Обход хеш-таблицы */
// Перебрать пары ключ-значение key->value
fmt.Println("\nОтдельный обход пар ключ-значение")
for key, value := range hmap {
fmt.Println(key, "->", value)
}
// Отдельно обходить ключи key
fmt.Println("\nОтдельный обход ключей")
for key := range hmap {
fmt.Println(key)
}
// Отдельно обходить значения value
fmt.Println("\nОтдельный обход значений")
for _, value := range hmap {
fmt.Println(value)
}
}
func TestSimpleHash(t *testing.T) {
var hash int
key := "Hello Algo"
hash = addHash(key)
fmt.Println("Хеш-сумма сложением = " + strconv.Itoa(hash))
hash = mulHash(key)
fmt.Println("Хеш-сумма умножением = " + strconv.Itoa(hash))
hash = xorHash(key)
fmt.Println("Хеш-сумма XOR = " + strconv.Itoa(hash))
hash = rotHash(key)
fmt.Println("Хеш-сумма с циклическим сдвигом = " + strconv.Itoa(hash))
}
@@ -0,0 +1,55 @@
// File: simple_hash.go
// Created Time: 2023-06-23
// Author: Reanon (793584285@qq.com)
package chapter_hashing
import "fmt"
/* Аддитивное хеширование */
func addHash(key string) int {
var hash int64
var modulus int64
modulus = 1000000007
for _, b := range []byte(key) {
hash = (hash + int64(b)) % modulus
}
return int(hash)
}
/* Мультипликативное хеширование */
func mulHash(key string) int {
var hash int64
var modulus int64
modulus = 1000000007
for _, b := range []byte(key) {
hash = (31*hash + int64(b)) % modulus
}
return int(hash)
}
/* XOR-хеширование */
func xorHash(key string) int {
hash := 0
modulus := 1000000007
for _, b := range []byte(key) {
fmt.Println(int(b))
hash ^= int(b)
hash = (31*hash + int(b)) % modulus
}
return hash & modulus
}
/* Хеширование с циклическим сдвигом */
func rotHash(key string) int {
var hash int64
var modulus int64
modulus = 1000000007
for _, b := range []byte(key) {
hash = ((hash << 4) ^ (hash >> 28) ^ int64(b)) % modulus
}
return int(hash)
}
+45
View File
@@ -0,0 +1,45 @@
// File: heap.go
// Created Time: 2023-01-12
// Author: Reanon (793584285@qq.com)
package chapter_heap
// В Go можно построить максимальную кучу для целых чисел, реализовав heap.Interface
// Для реализации heap.Interface одновременно требуется реализовать sort.Interface
type intHeap []any
// Функция Push интерфейса heap.Interface, реализующая добавление элемента в кучу
func (h *intHeap) Push(x any) {
// Push и Pop используют pointer receiver в качестве параметра
// Потому что они не только изменяют содержимое среза, но и меняют его длину.
*h = append(*h, x.(int))
}
// Функция Pop интерфейса heap.Interface, реализующая извлечение элемента с вершины кучи
func (h *intHeap) Pop() any {
// Элемент, который нужно удалить из кучи, хранится в конце
last := (*h)[len(*h)-1]
*h = (*h)[:len(*h)-1]
return last
}
// Функция Len интерфейса sort.Interface
func (h *intHeap) Len() int {
return len(*h)
}
// Функция Less интерфейса sort.Interface
func (h *intHeap) Less(i, j int) bool {
// При реализации минимальной кучи нужно изменить знак сравнения на «меньше»
return (*h)[i].(int) > (*h)[j].(int)
}
// Функция Swap интерфейса sort.Interface
func (h *intHeap) Swap(i, j int) {
(*h)[i], (*h)[j] = (*h)[j], (*h)[i]
}
// Top: получить элемент на вершине кучи
func (h *intHeap) Top() any {
return (*h)[0]
}
+101
View File
@@ -0,0 +1,101 @@
// File: heap_test.go
// Created Time: 2023-01-12
// Author: Reanon (793584285@qq.com)
package chapter_heap
import (
"container/heap"
"fmt"
"strconv"
"testing"
. "github.com/krahets/hello-algo/pkg"
)
func testPush(h *intHeap, val int) {
// Вызвать функции heap.Interface для добавления элемента
heap.Push(h, val)
fmt.Printf("\nПосле добавления элемента %d в кучу\n", val)
PrintHeap(*h)
}
func testPop(h *intHeap) {
// Вызвать функции heap.Interface для удаления элемента
val := heap.Pop(h)
fmt.Printf("\nПосле извлечения элемента вершины кучи %d\n", val)
PrintHeap(*h)
}
func TestHeap(t *testing.T) {
/* Инициализация кучи */
// Инициализация максимальной кучи
maxHeap := &intHeap{}
heap.Init(maxHeap)
/* Добавление элемента в кучу */
testPush(maxHeap, 1)
testPush(maxHeap, 3)
testPush(maxHeap, 2)
testPush(maxHeap, 5)
testPush(maxHeap, 4)
/* Получение элемента с вершины кучи */
top := maxHeap.Top()
fmt.Printf("Элемент на вершине кучи = %d\n", top)
/* Извлечение элемента с вершины кучи */
testPop(maxHeap)
testPop(maxHeap)
testPop(maxHeap)
testPop(maxHeap)
testPop(maxHeap)
/* Получение размера кучи */
size := len(*maxHeap)
fmt.Printf("Количество элементов в куче = %d\n", size)
/* Проверка, пуста ли куча */
isEmpty := len(*maxHeap) == 0
fmt.Printf("Пуста ли куча: %t\n", isEmpty)
}
func TestMyHeap(t *testing.T) {
/* Инициализация кучи */
// Инициализация максимальной кучи
maxHeap := newMaxHeap([]any{9, 8, 6, 6, 7, 5, 2, 1, 4, 3, 6, 2})
fmt.Printf("После построения кучи из входного массива\n")
maxHeap.print()
/* Получение элемента с вершины кучи */
peek := maxHeap.peek()
fmt.Printf("\nЭлемент на вершине кучи = %d\n", peek)
/* Добавление элемента в кучу */
val := 7
maxHeap.push(val)
fmt.Printf("\nПосле добавления элемента %d в кучу\n", val)
maxHeap.print()
/* Извлечение элемента с вершины кучи */
peek = maxHeap.pop()
fmt.Printf("\nПосле извлечения элемента вершины кучи %d\n", peek)
maxHeap.print()
/* Получение размера кучи */
size := maxHeap.size()
fmt.Printf("\nКоличество элементов в куче = %d\n", size)
/* Проверка, пуста ли куча */
isEmpty := maxHeap.isEmpty()
fmt.Printf("\nПуста ли куча: %t\n", isEmpty)
}
func TestTopKHeap(t *testing.T) {
/* Инициализация кучи */
// Инициализация максимальной кучи
nums := []int{1, 7, 6, 3, 2}
k := 3
res := topKHeap(nums, k)
fmt.Printf("Наибольшие " + strconv.Itoa(k) + " элементов")
PrintHeap(*res)
}
+140
View File
@@ -0,0 +1,140 @@
// File: my_heap.go
// Created Time: 2023-01-12
// Author: Reanon (793584285@qq.com)
package chapter_heap
import (
"fmt"
. "github.com/krahets/hello-algo/pkg"
)
type maxHeap struct {
// Использовать срез вместо массива, чтобы не учитывать проблему расширения
data []any
}
/* Конструктор, создающий пустую кучу */
func newHeap() *maxHeap {
return &maxHeap{
data: make([]any, 0),
}
}
/* Конструктор, строящий кучу по срезу */
func newMaxHeap(nums []any) *maxHeap {
// Добавить элементы списка в кучу без изменений
h := &maxHeap{data: nums}
for i := h.parent(len(h.data) - 1); i >= 0; i-- {
// Выполнить heapify для всех узлов, кроме листовых
h.siftDown(i)
}
return h
}
/* Получить индекс левого дочернего узла */
func (h *maxHeap) left(i int) int {
return 2*i + 1
}
/* Получить индекс правого дочернего узла */
func (h *maxHeap) right(i int) int {
return 2*i + 2
}
/* Получить индекс родительского узла */
func (h *maxHeap) parent(i int) int {
// Округление вниз при делении
return (i - 1) / 2
}
/* Поменять элементы местами */
func (h *maxHeap) swap(i, j int) {
h.data[i], h.data[j] = h.data[j], h.data[i]
}
/* Получение размера кучи */
func (h *maxHeap) size() int {
return len(h.data)
}
/* Проверка, пуста ли куча */
func (h *maxHeap) isEmpty() bool {
return len(h.data) == 0
}
/* Доступ к элементу на вершине кучи */
func (h *maxHeap) peek() any {
return h.data[0]
}
/* Добавление элемента в кучу */
func (h *maxHeap) push(val any) {
// Добавление узла
h.data = append(h.data, val)
// Просеивание снизу вверх
h.siftUp(len(h.data) - 1)
}
/* Начиная с узла i, выполнить просеивание снизу вверх */
func (h *maxHeap) siftUp(i int) {
for true {
// Получение родительского узла для узла i
p := h.parent(i)
// Завершить heapify, когда «корневой узел уже пройден» или «узел не требует исправления»
if p < 0 || h.data[i].(int) <= h.data[p].(int) {
break
}
// Поменять два узла местами
h.swap(i, p)
// Циклическое просеивание вверх
i = p
}
}
/* Извлечение элемента из кучи */
func (h *maxHeap) pop() any {
// Обработка пустого случая
if h.isEmpty() {
fmt.Println("error")
return nil
}
// Поменять корневой узел с самым правым листом местами (поменять первый и последний элементы)
h.swap(0, h.size()-1)
// Удаление узла
val := h.data[len(h.data)-1]
h.data = h.data[:len(h.data)-1]
// Просеивание сверху вниз
h.siftDown(0)
// Вернуть элемент с вершины кучи
return val
}
/* Начиная с узла i, выполнить просеивание сверху вниз */
func (h *maxHeap) siftDown(i int) {
for true {
// Определить узел с максимальным значением среди i, l и r и обозначить его как max
l, r, max := h.left(i), h.right(i), i
if l < h.size() && h.data[l].(int) > h.data[max].(int) {
max = l
}
if r < h.size() && h.data[r].(int) > h.data[max].(int) {
max = r
}
// Если узел i уже максимален или индексы l и r вне границ, дальнейшее просеивание не требуется, выйти
if max == i {
break
}
// Поменять два узла местами
h.swap(i, max)
// Циклическое просеивание вниз
i = max
}
}
/* Вывести кучу (двоичное дерево) */
func (h *maxHeap) print() {
PrintHeap(h.data)
}
+51
View File
@@ -0,0 +1,51 @@
// File: top_k.go
// Created Time: 2023-06-24
// Author: Reanon (793584285@qq.com)
package chapter_heap
import "container/heap"
type minHeap []any
func (h *minHeap) Len() int { return len(*h) }
func (h *minHeap) Less(i, j int) bool { return (*h)[i].(int) < (*h)[j].(int) }
func (h *minHeap) Swap(i, j int) { (*h)[i], (*h)[j] = (*h)[j], (*h)[i] }
// Метод Push интерфейса heap.Interface, реализующий добавление элемента в кучу
func (h *minHeap) Push(x any) {
*h = append(*h, x.(int))
}
// Метод Pop интерфейса heap.Interface, реализующий извлечение элемента с вершины кучи
func (h *minHeap) Pop() any {
// Элемент, который нужно удалить из кучи, хранится в конце
last := (*h)[len(*h)-1]
*h = (*h)[:len(*h)-1]
return last
}
// Top: получить элемент на вершине кучи
func (h *minHeap) Top() any {
return (*h)[0]
}
/* Найти k наибольших элементов массива с помощью кучи */
func topKHeap(nums []int, k int) *minHeap {
// Инициализация минимальной кучи
h := &minHeap{}
heap.Init(h)
// Поместить первые k элементов массива в кучу
for i := 0; i < k; i++ {
heap.Push(h, nums[i])
}
// Начиная с элемента k+1, поддерживать длину кучи равной k
for i := k; i < len(nums); i++ {
// Если текущий элемент больше элемента на вершине кучи, извлечь вершину кучи и добавить текущий элемент в кучу
if nums[i] > h.Top().(int) {
heap.Pop(h)
heap.Push(h, nums[i])
}
}
return h
}
@@ -0,0 +1,43 @@
// File: binary_search.go
// Created Time: 2022-12-05
// Author: Slone123c (274325721@qq.com)
package chapter_searching
/* Бинарный поиск (двусторонне замкнутый интервал) */
func binarySearch(nums []int, target int) int {
// Инициализировать двусторонне замкнутый интервал [0, n-1], то есть i и j указывают на первый и последний элементы массива соответственно
i, j := 0, len(nums)-1
// Цикл завершается, когда диапазон поиска пуст (при i > j диапазон пуст)
for i <= j {
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) */
func binarySearchLCRO(nums []int, target int) int {
// 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
i, j := 0, len(nums)
// Цикл завершается, когда диапазон поиска пуст (при i = j диапазон пуст)
for i < j {
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
}
@@ -0,0 +1,31 @@
// File: binary_search_edge.go
// Created Time: 2023-08-23
// Author: Reanon (793584285@qq.com)
package chapter_searching
/* Бинарный поиск самого левого target */
func binarySearchLeftEdge(nums []int, target int) int {
// Эквивалентно поиску точки вставки target
i := binarySearchInsertion(nums, target)
// target не найден, вернуть -1
if i == len(nums) || nums[i] != target {
return -1
}
// Найти target и вернуть индекс i
return i
}
/* Бинарный поиск самого правого target */
func binarySearchRightEdge(nums []int, target int) int {
// Преобразовать задачу в поиск самого левого target + 1
i := binarySearchInsertion(nums, target+1)
// j указывает на самый правый target, а i — на первый элемент больше target
j := i - 1
// target не найден, вернуть -1
if j == -1 || nums[j] != target {
return -1
}
// Найти target и вернуть индекс j
return j
}
@@ -0,0 +1,49 @@
// File: binary_search_insertion.go
// Created Time: 2023-08-23
// Author: Reanon (793584285@qq.com)
package chapter_searching
/* Бинарный поиск точки вставки (без повторяющихся элементов) */
func binarySearchInsertionSimple(nums []int, target int) int {
// Инициализировать двусторонне замкнутый интервал [0, n-1]
i, j := 0, len(nums)-1
for i <= j {
// Вычислить индекс середины m
m := i + (j-i)/2
if nums[m] < target {
// target находится в интервале [m+1, j]
i = m + 1
} else if nums[m] > target {
// target находится в интервале [i, m-1]
j = m - 1
} else {
// Найти target и вернуть точку вставки m
return m
}
}
// target не найден, вернуть точку вставки i
return i
}
/* Бинарный поиск точки вставки (с повторяющимися элементами) */
func binarySearchInsertion(nums []int, target int) int {
// Инициализировать двусторонне замкнутый интервал [0, n-1]
i, j := 0, len(nums)-1
for i <= j {
// Вычислить индекс середины m
m := i + (j-i)/2
if nums[m] < target {
// target находится в интервале [m+1, j]
i = m + 1
} else if nums[m] > target {
// target находится в интервале [i, m-1]
j = m - 1
} else {
// Первый элемент меньше target находится в интервале [i, m-1]
j = m - 1
}
}
// Вернуть точку вставки i
return i
}
@@ -0,0 +1,61 @@
// File: binary_search_test.go
// Created Time: 2022-12-05
// Author: Slone123c (274325721@qq.com)
package chapter_searching
import (
"fmt"
"testing"
)
func TestBinarySearch(t *testing.T) {
var (
target = 6
nums = []int{1, 3, 6, 8, 12, 15, 23, 26, 31, 35}
expected = 2
)
// Выполнить бинарный поиск в массиве
actual := binarySearch(nums, target)
fmt.Println("Индекс целевого элемента 6 =", actual)
if actual != expected {
t.Errorf("Индекс целевого элемента 6 = %d, должно быть %d", actual, expected)
}
}
func TestBinarySearchEdge(t *testing.T) {
// Массив с повторяющимися элементами
nums := []int{1, 3, 6, 8, 12, 15, 23, 26, 31, 35}
fmt.Println("\nМассив nums =", nums)
// Бинарный поиск левой и правой границы
for _, target := range []int{6, 7} {
index := binarySearchLeftEdge(nums, target)
fmt.Println("Индекс самого левого элемента", target, "равен", index)
index = binarySearchRightEdge(nums, target)
fmt.Println("Индекс самого правого элемента", target, "равен", index)
}
}
func TestBinarySearchInsertion(t *testing.T) {
// Массив без повторяющихся элементов
nums := []int{1, 3, 6, 8, 12, 15, 23, 26, 31, 35}
fmt.Println("Массив nums =", nums)
// Бинарный поиск точки вставки
for _, target := range []int{6, 9} {
index := binarySearchInsertionSimple(nums, target)
fmt.Println("Индекс позиции вставки элемента", target, "равен", index)
}
// Массив с повторяющимися элементами
nums = []int{1, 3, 6, 6, 6, 6, 6, 10, 12, 15}
fmt.Println("\nМассив nums =", nums)
// Бинарный поиск точки вставки
for _, target := range []int{2, 6, 20} {
index := binarySearchInsertion(nums, target)
fmt.Println("Индекс позиции вставки элемента", target, "равен", index)
}
}
@@ -0,0 +1,29 @@
// File: hashing_search.go
// Created Time: 2022-12-12
// Author: Slone123c (274325721@qq.com)
package chapter_searching
import . "github.com/krahets/hello-algo/pkg"
/* Хеш-поиск (массив) */
func hashingSearchArray(m map[int]int, target int) int {
// key хеш-таблицы: целевой элемент, value: индекс
// Если такого key нет в хеш-таблице, вернуть -1
if index, ok := m[target]; ok {
return index
} else {
return -1
}
}
/* Хеш-поиск (связный список) */
func hashingSearchLinkedList(m map[int]*ListNode, target int) *ListNode {
// key хеш-таблицы: значение целевого узла, value: объект узла
// Если такого key нет в хеш-таблице, вернуть nil
if node, ok := m[target]; ok {
return node
} else {
return nil
}
}
@@ -0,0 +1,36 @@
// File: hashing_search_test.go
// Created Time: 2022-12-12
// Author: Slone123c (274325721@qq.com)
package chapter_searching
import (
"fmt"
"testing"
. "github.com/krahets/hello-algo/pkg"
)
func TestHashingSearch(t *testing.T) {
target := 3
/* Хеш-поиск (массив) */
nums := []int{1, 5, 3, 2, 4, 7, 5, 9, 10, 8}
// Инициализация хеш-таблицы
m := make(map[int]int)
for i := 0; i < len(nums); i++ {
m[nums[i]] = i
}
index := hashingSearchArray(m, target)
fmt.Println("Индекс целевого элемента 3 = ", index)
/* Хеш-поиск (связный список) */
head := ArrayToLinkedList(nums)
// Инициализация хеш-таблицы
m1 := make(map[int]*ListNode)
for head != nil {
m1[head.Val] = head
head = head.Next
}
node := hashingSearchLinkedList(m1, target)
fmt.Println("Объект узла со значением 3 =", node)
}
@@ -0,0 +1,36 @@
// File: linear_search.go
// Created Time: 2022-11-25
// Author: Reanon (793584285@qq.com)
package chapter_searching
import (
. "github.com/krahets/hello-algo/pkg"
)
/* Линейный поиск (массив) */
func linearSearchArray(nums []int, target int) int {
// Обход массива
for i := 0; i < len(nums); 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) */
func linearSearchLinkedList(node *ListNode, target int) *ListNode {
// Обойти связный список
for node != nil {
// Найти целевой узел и вернуть его
if node.Val == target {
return node
}
node = node.Next
}
// Целевой элемент не найден, вернуть nil
return nil
}
@@ -0,0 +1,26 @@
// File: linear_search_test.go
// Created Time: 2022-11-25
// Author: Reanon (793584285@qq.com)
package chapter_searching
import (
"fmt"
"testing"
. "github.com/krahets/hello-algo/pkg"
)
func TestLinearSearch(t *testing.T) {
target := 3
nums := []int{1, 5, 3, 2, 4, 7, 5, 9, 10, 8}
// Выполнить линейный поиск в массиве
index := linearSearchArray(nums, target)
fmt.Println("Индекс целевого элемента 3 =", index)
// Выполнить линейный поиск в связном списке
head := ArrayToLinkedList(nums)
node := linearSearchLinkedList(head, target)
fmt.Println("Объект узла со значением 3 =", node)
}
+33
View File
@@ -0,0 +1,33 @@
// File: two_sum.go
// Created Time: 2022-11-25
// Author: reanon (793584285@qq.com)
package chapter_searching
/* Метод 1: полный перебор */
func twoSumBruteForce(nums []int, target int) []int {
size := len(nums)
// Два вложенных цикла, временная сложность O(n^2)
for i := 0; i < size-1; i++ {
for j := i + 1; j < size; j++ {
if nums[i]+nums[j] == target {
return []int{i, j}
}
}
}
return nil
}
/* Метод 2: вспомогательная хеш-таблица */
func twoSumHashTable(nums []int, target int) []int {
// Вспомогательная хеш-таблица, пространственная сложность O(n)
hashTable := map[int]int{}
// Один цикл, временная сложность O(n)
for idx, val := range nums {
if preIdx, ok := hashTable[target-val]; ok {
return []int{preIdx, idx}
}
hashTable[val] = idx
}
return nil
}
@@ -0,0 +1,24 @@
// File: two_sum_test.go
// Created Time: 2022-11-25
// Author: reanon (793584285@qq.com)
package chapter_searching
import (
"fmt"
"testing"
)
func TestTwoSum(t *testing.T) {
// ======= Test Case =======
nums := []int{2, 7, 11, 15}
target := 13
// ====== Основной код ======
// Метод 1: решение полным перебором
res := twoSumBruteForce(nums, target)
fmt.Println("Результат метода 1 res =", res)
// Способ 2: хеш-таблица
res = twoSumHashTable(nums, target)
fmt.Println("Результат метода 2 res =", res)
}
@@ -0,0 +1,38 @@
// File: bubble_sort.go
// Created Time: 2022-12-06
// Author: Slone123c (274325721@qq.com)
package chapter_sorting
/* Пузырьковая сортировка */
func bubbleSort(nums []int) {
// Внешний цикл: неотсортированный диапазон [0, i]
for i := len(nums) - 1; i > 0; i-- {
// Внутренний цикл: переместить максимальный элемент неотсортированного диапазона [0, i] в его правый конец
for j := 0; j < i; j++ {
if nums[j] > nums[j+1] {
// Поменять местами nums[j] и nums[j + 1]
nums[j], nums[j+1] = nums[j+1], nums[j]
}
}
}
}
/* Пузырьковая сортировка (оптимизация флагом) */
func bubbleSortWithFlag(nums []int) {
// Внешний цикл: неотсортированный диапазон [0, i]
for i := len(nums) - 1; i > 0; i-- {
flag := false // Инициализировать флаг
// Внутренний цикл: переместить максимальный элемент неотсортированного диапазона [0, i] в его правый конец
for j := 0; j < i; j++ {
if nums[j] > nums[j+1] {
// Поменять местами nums[j] и nums[j + 1]
nums[j], nums[j+1] = nums[j+1], nums[j]
flag = true // Записать обмен элементов
}
}
if flag == false { // На этой итерации «всплытия» не было ни одного обмена, сразу выйти
break
}
}
}
@@ -0,0 +1,20 @@
// File: bubble_sort_test.go
// Created Time: 2022-12-06
// Author: Slone123c (274325721@qq.com)
package chapter_sorting
import (
"fmt"
"testing"
)
func TestBubbleSort(t *testing.T) {
nums := []int{4, 1, 3, 1, 5, 2}
bubbleSort(nums)
fmt.Println("После пузырьковой сортировки nums =", nums)
nums1 := []int{4, 1, 3, 1, 5, 2}
bubbleSortWithFlag(nums1)
fmt.Println("После пузырьковой сортировки nums1 =", nums1)
}
@@ -0,0 +1,37 @@
// File: bucket_sort.go
// Created Time: 2023-03-27
// Author: Reanon (793584285@qq.com)
package chapter_sorting
import "sort"
/* Сортировка корзинами */
func bucketSort(nums []float64) {
// Инициализировать k = n/2 корзин, предполагая распределение 2 элементов в каждую корзину
k := len(nums) / 2
buckets := make([][]float64, k)
for i := 0; i < k; i++ {
buckets[i] = make([]float64, 0)
}
// 1. Распределить элементы массива по корзинам
for _, num := range nums {
// Входные данные лежат в диапазоне [0, 1); использовать num * k для отображения в диапазон индексов [0, k-1]
i := int(num * float64(k))
// Добавить num в корзину i
buckets[i] = append(buckets[i], num)
}
// 2. Выполнить сортировку внутри каждой корзины
for i := 0; i < k; i++ {
// Использовать встроенную функцию сортировки среза; ее также можно заменить другим алгоритмом сортировки
sort.Float64s(buckets[i])
}
// 3. Обойти корзины и объединить результаты
i := 0
for _, bucket := range buckets {
for _, num := range bucket {
nums[i] = num
i++
}
}
}
@@ -0,0 +1,17 @@
// File: bucket_sort_test.go
// Created Time: 2023-03-27
// Author: Reanon (793584285@qq.com)
package chapter_sorting
import (
"fmt"
"testing"
)
func TestBucketSort(t *testing.T) {
// Пусть входные данные — числа с плавающей точкой из диапазона [0, 1)
nums := []float64{0.49, 0.96, 0.82, 0.09, 0.57, 0.43, 0.91, 0.75, 0.15, 0.37}
bucketSort(nums)
fmt.Println("После сортировки корзинами nums =", nums)
}
@@ -0,0 +1,68 @@
// File: counting_sort.go
// Created Time: 2023-03-20
// Author: Reanon (793584285@qq.com)
package chapter_sorting
type CountingSort struct{}
/* Сортировка подсчетом */
// Простая реализация, не подходит для сортировки объектов
func countingSortNaive(nums []int) {
// 1. Найти максимальный элемент массива m
m := 0
for _, num := range nums {
if num > m {
m = num
}
}
// 2. Подсчитать число появлений каждой цифры
// counter[num] обозначает число появлений num
counter := make([]int, m+1)
for _, num := range nums {
counter[num]++
}
// 3. Обойти counter и заполнить исходный массив nums элементами
for i, num := 0, 0; num < m+1; num++ {
for j := 0; j < counter[num]; j++ {
nums[i] = num
i++
}
}
}
/* Сортировка подсчетом */
// Полная реализация, позволяет сортировать объекты и является стабильной сортировкой
func countingSort(nums []int) {
// 1. Найти максимальный элемент массива m
m := 0
for _, num := range nums {
if num > m {
m = num
}
}
// 2. Подсчитать число появлений каждой цифры
// counter[num] обозначает число появлений num
counter := make([]int, m+1)
for _, num := range 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 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
n := len(nums)
res := make([]int, n)
for i := n - 1; i >= 0; i-- {
num := nums[i]
// Поместить num по соответствующему индексу
res[counter[num]-1] = num
// Уменьшить префиксную сумму на 1, чтобы получить индекс следующего размещения num
counter[num]--
}
// Перезаписать исходный массив nums массивом результата res
copy(nums, res)
}
@@ -0,0 +1,20 @@
// File: counting_sort_test.go
// Created Time: 2023-03-20
// Author: Reanon (793584285@qq.com)
package chapter_sorting
import (
"fmt"
"testing"
)
func TestCountingSort(t *testing.T) {
nums := []int{1, 0, 1, 2, 0, 4, 0, 2, 2, 4}
countingSortNaive(nums)
fmt.Println("После сортировки подсчетом (объекты не поддерживаются) nums =", nums)
nums1 := []int{1, 0, 1, 2, 0, 4, 0, 2, 2, 4}
countingSort(nums1)
fmt.Println("После сортировки подсчетом nums1 =", nums1)
}
+44
View File
@@ -0,0 +1,44 @@
// File: heap_sort.go
// Created Time: 2023-05-29
// Author: Reanon (793584285@qq.com)
package chapter_sorting
/* Длина кучи равна n; начиная с узла i, выполнить просеивание сверху вниз */
func siftDown(nums *[]int, n, i int) {
for true {
// Определить узел с максимальным значением среди i, l и r и обозначить его как ma
l := 2*i + 1
r := 2*i + 2
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)[i], (*nums)[ma] = (*nums)[ma], (*nums)[i]
// Циклическое просеивание вниз
i = ma
}
}
/* Сортировка кучей */
func heapSort(nums *[]int) {
// Построение кучи: выполнить heapify для всех узлов, кроме листовых
for i := len(*nums)/2 - 1; i >= 0; i-- {
siftDown(nums, len(*nums), i)
}
// Извлекать максимальный элемент из кучи в течение n-1 итераций
for i := len(*nums) - 1; i > 0; i-- {
// Поменять корневой узел с самым правым листом местами (поменять первый и последний элементы)
(*nums)[0], (*nums)[i] = (*nums)[i], (*nums)[0]
// Начиная с корневого узла, выполнить просеивание сверху вниз
siftDown(nums, i, 0)
}
}
@@ -0,0 +1,16 @@
// File: heap_sort_test.go
// Created Time: 2023-05-29
// Author: Reanon (793584285@qq.com)
package chapter_sorting
import (
"fmt"
"testing"
)
func TestHeapSort(t *testing.T) {
nums := []int{4, 1, 3, 1, 5, 2}
heapSort(&nums)
fmt.Println("После сортировки кучей nums =", nums)
}
@@ -0,0 +1,20 @@
// File: insertion_sort.go
// Created Time: 2022-12-12
// Author: msk397 (machangxinq@gmail.com)
package chapter_sorting
/* Сортировка вставками */
func insertionSort(nums []int) {
// Внешний цикл: отсортированный диапазон [0, i-1]
for i := 1; i < len(nums); i++ {
base := nums[i]
j := i - 1
// Внутренний цикл: вставить base в правильную позицию отсортированного диапазона [0, i-1]
for j >= 0 && nums[j] > base {
nums[j+1] = nums[j] // Сдвинуть nums[j] на одну позицию вправо
j--
}
nums[j+1] = base // Поместить base в правильную позицию
}
}

Some files were not shown because too many files have changed in this diff Show More