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* Retranslate Japanese docs with GPT-5.4

* Retranslate Japanese code with GPT-5.4
This commit is contained in:
Yudong Jin
2026-03-30 07:30:15 +08:00
committed by GitHub
parent fe6443235b
commit d7b2277d2b
1444 changed files with 83312 additions and 8363 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"
)
/* 要素へランダムアクセス */
func randomAccess(nums []int) (randomNum int) {
// 区間 [0, nums.length) からランダムに 1 つの数を選ぶ
randomIndex := rand.Intn(len(nums))
// ランダムな要素を取得して返す
randomNum = nums[randomIndex]
return
}
/* 配列長を拡張する */
func extend(nums []int, enlarge int) []int {
// 拡張後の長さを持つ配列を初期化する
res := make([]int, len(nums)+enlarge)
// 元の配列の全要素を新しい配列にコピー
for i, num := range nums {
res[i] = num
}
// 拡張後の新しい配列を返す
return res
}
/* 配列の index 番目に要素 num を挿入 */
func insert(nums []int, num int, index int) {
// インデックス index 以降の全要素を 1 つ後ろへ移動する
for i := len(nums) - 1; i > index; i-- {
nums[i] = nums[i-1]
}
// index の要素に num を代入する
nums[index] = num
}
/* index の要素を削除する */
func remove(nums []int, index int) {
// インデックス index より後ろの全要素を 1 つ前へ移動する
for i := index; i < len(nums)-1; i++ {
nums[i] = nums[i+1]
}
}
/* 配列を走査 */
func traverse(nums []int) {
count := 0
// インデックスで配列を走査
for i := 0; i < len(nums); i++ {
count += nums[i]
}
count = 0
// 配列要素を直接走査
for _, num := range nums {
count += num
}
// データのインデックスと要素を同時に走査する
for i, num := range nums {
count += nums[i]
count += num
}
}
/* 配列内で指定要素を探す */
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
/**
* ここでは Go の Slice を Array 配列とみなします。これは
* 理解コストを下げ、データ構造とアルゴリズムに集中しやすくするためです。
*/
import (
"fmt"
"testing"
)
/* Driver Code */
func TestArray(t *testing.T) {
/* 配列を初期化 */
var arr [5]int
fmt.Println("配列 arr =", arr)
// Go では、長さを指定する場合([5]int)は配列、指定しない場合([]int)はスライスである
// Go の配列はコンパイル時に長さが確定するよう設計されているため、長さには定数しか使えない
// extend() 関数を実装しやすくするため、以下ではスライス(Slice)を配列(Array)として扱う
nums := []int{1, 3, 2, 5, 4}
fmt.Println("配列 nums =", nums)
/* ランダムアクセス */
randomNum := randomAccess(nums)
fmt.Println("nums からランダムな要素を取得", randomNum)
/* 長さを拡張 */
nums = extend(nums, 3)
fmt.Println("配列の長さを 8 に拡張し,nums =", nums)
/* 要素を挿入する */
insert(nums, 6, 3)
fmt.Println("インデックス 3 に数値 6 を挿入し,nums =", nums)
/* 要素を削除 */
remove(nums, 2)
fmt.Println("インデックス 2 の要素を削除すると、nums =", nums)
/* 配列を走査 */
traverse(nums)
/* 要素を探索する */
index := find(nums, 3)
fmt.Println("nums 内で要素 3 を検索すると、インデックス =", 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"
)
/* 連結リストでノード n0 の後ろにノード P を挿入する */
func insertNode(n0 *ListNode, P *ListNode) {
n1 := n0.Next
P.Next = n1
n0.Next = P
}
/* 連結リストでノード n0 の直後のノードを削除する */
func removeItem(n0 *ListNode) {
if n0.Next == nil {
return
}
// n0 -> P -> n1
P := n0.Next
n1 := P.Next
n0.Next = n1
}
/* 連結リスト内で index 番目のノードにアクセス */
func access(head *ListNode, index int) *ListNode {
for i := 0; i < index; i++ {
if head == nil {
return nil
}
head = head.Next
}
return head
}
/* 連結リストで値が target の最初のノードを探す */
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) {
/* 連結リスト 1 -> 3 -> 2 -> 5 -> 4 を初期化する */
// 各ノードを初期化
n0 := NewListNode(1)
n1 := NewListNode(3)
n2 := NewListNode(2)
n3 := NewListNode(5)
n4 := NewListNode(4)
// ノード間の参照を構築する
n0.Next = n1
n1.Next = n2
n2.Next = n3
n3.Next = n4
fmt.Println("初期化した連結リストは")
PrintLinkedList(n0)
/* ノードを挿入 */
insertNode(n0, NewListNode(0))
fmt.Println("ノード挿入後の連結リストは")
PrintLinkedList(n0)
/* ノードを削除 */
removeItem(n0)
fmt.Println("ノード削除後の連結リストは")
PrintLinkedList(n0)
/* ノードにアクセス */
node := access(n0, 3)
fmt.Println("連結リスト内のインデックス 3 のノードの値 =", node)
/* ノードを探索 */
index := findNode(n0, 2)
fmt.Println("連結リスト内で値が 2 のノードのインデックス =", 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) {
/* リストを初期化 */
nums := []int{1, 3, 2, 5, 4}
fmt.Println("リスト nums =", nums)
/* 要素にアクセス */
num := nums[1] // インデックス 1 の要素にアクセス
fmt.Println("インデックス 1 の要素にアクセスすると、num =", num)
/* 要素を更新 */
nums[1] = 0 // 添字 1 の要素を 0 に更新
fmt.Println("インデックス 1 の要素を 0 に更新すると、nums =", nums)
/* リストを空にする */
nums = nil
fmt.Println("リストを空にした後の nums =", nums)
/* 末尾に要素を追加 */
nums = append(nums, 1)
nums = append(nums, 3)
nums = append(nums, 2)
nums = append(nums, 5)
nums = append(nums, 4)
fmt.Println("要素追加後の nums =", nums)
/* 中間に要素を挿入 */
nums = append(nums[:3], append([]int{6}, nums[3:]...)...) // 添字 3 に数字 6 を挿入
fmt.Println("インデックス 3 に数値 6 を挿入し,nums =", nums)
/* 要素を削除 */
nums = append(nums[:3], nums[4:]...) // インデックス 3 の要素を削除する
fmt.Println("インデックス 3 の要素を削除すると、nums =", nums)
/* インデックスでリストを走査 */
count := 0
for i := 0; i < len(nums); i++ {
count += nums[i]
}
/* リスト要素を直接走査 */
count = 0
for _, x := range nums {
count += x
}
/* 2 つのリストを連結する */
nums1 := []int{6, 8, 7, 10, 9}
nums = append(nums, nums1...) // リスト nums1 を nums の後ろに連結
fmt.Println("リスト nums1 を nums の後ろに連結すると、nums =", nums)
/* リストをソート */
sort.Ints(nums) // ソート後、リスト要素は小さい順に並ぶ
fmt.Println("リストをソートすると、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
/* リストクラス */
type myList struct {
arrCapacity int
arr []int
arrSize int
extendRatio int
}
/* コンストラクタ */
func newMyList() *myList {
return &myList{
arrCapacity: 10, // リスト容量
arr: make([]int, 10), // 配列(リスト要素を格納)
arrSize: 0, // リストの長さ(現在の要素数)
extendRatio: 2, // リスト拡張時の増加倍率
}
}
/* リストの長さを取得(現在の要素数) */
func (l *myList) size() int {
return l.arrSize
}
/* リスト容量を取得する */
func (l *myList) capacity() int {
return l.arrCapacity
}
/* 要素にアクセス */
func (l *myList) get(index int) int {
// インデックスが範囲外なら例外を送出する。以下同様
if index < 0 || index >= l.arrSize {
panic("インデックスが範囲外です")
}
return l.arr[index]
}
/* 要素を更新 */
func (l *myList) set(num, index int) {
if index < 0 || index >= l.arrSize {
panic("インデックスが範囲外です")
}
l.arr[index] = num
}
/* 末尾に要素を追加 */
func (l *myList) add(num int) {
// 要素数が容量を超えると、拡張機構が発動する
if l.arrSize == l.arrCapacity {
l.extendCapacity()
}
l.arr[l.arrSize] = num
// 要素数を更新
l.arrSize++
}
/* 中間に要素を挿入 */
func (l *myList) insert(num, index int) {
if index < 0 || index >= l.arrSize {
panic("インデックスが範囲外です")
}
// 要素数が容量を超えると、拡張機構が発動する
if l.arrSize == l.arrCapacity {
l.extendCapacity()
}
// index 以降の要素をすべて 1 つ後ろへずらす
for j := l.arrSize - 1; j >= index; j-- {
l.arr[j+1] = l.arr[j]
}
l.arr[index] = num
// 要素数を更新
l.arrSize++
}
/* 要素を削除 */
func (l *myList) remove(index int) int {
if index < 0 || index >= l.arrSize {
panic("インデックスが範囲外です")
}
num := l.arr[index]
// インデックス index より後の要素をすべて 1 つ前に移動する
for j := index; j < l.arrSize-1; j++ {
l.arr[j] = l.arr[j+1]
}
// 要素数を更新
l.arrSize--
// 削除された要素を返す
return num
}
/* リストの拡張 */
func (l *myList) extendCapacity() {
// 元の配列の extendRatio 倍の長さを持つ新しい配列を作成し、元の配列をコピーする
l.arr = append(l.arr, make([]int, l.arrCapacity*(l.extendRatio-1))...)
// リストの容量を更新
l.arrCapacity = len(l.arr)
}
/* 有効長のリストを返す */
func (l *myList) toArray() []int {
// 有効長の範囲内のリスト要素のみを変換
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) {
/* リストを初期化 */
nums := newMyList()
/* 末尾に要素を追加 */
nums.add(1)
nums.add(3)
nums.add(2)
nums.add(5)
nums.add(4)
fmt.Printf("リスト nums = %v 、容量 = %v 、長さ = %v\n", nums.toArray(), nums.capacity(), nums.size())
/* 中間に要素を挿入 */
nums.insert(6, 3)
fmt.Printf("インデックス 3 に数字 6 を挿入すると、nums = %v\n", nums.toArray())
/* 要素を削除 */
nums.remove(3)
fmt.Printf("インデックス 3 の要素を削除すると、nums = %v\n", nums.toArray())
/* 要素にアクセス */
num := nums.get(1)
fmt.Printf("インデックス 1 の要素にアクセスすると、num = %v\n", num)
/* 要素を更新 */
nums.set(0, 1)
fmt.Printf("インデックス 1 の要素を 0 に更新すると、nums = %v\n", nums.toArray())
/* 拡張機構をテストする */
for i := 0; i < 10; i++ {
// i = 5 のとき、リスト長が容量を超えるため、この時点で拡張機構が発動する
nums.add(i)
}
fmt.Printf("拡張後のリスト nums = %v 、容量 = %v 、長さ = %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
/* バックトラッキング:N クイーン */
func backtrack(row, n int, state *[][]string, res *[][][]string, cols, diags1, diags2 *[]bool) {
// すべての行への配置が完了したら、解を記録する
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
}
// すべての列を走査
for col := 0; col < n; col++ {
// このマスに対応する主対角線と副対角線を計算
diag1 := row - col + n - 1
diag2 := row + col
// 枝刈り:そのマスの列、主対角線、副対角線にクイーンがあってはならない
if !(*cols)[col] && !(*diags1)[diag1] && !(*diags2)[diag2] {
// 試行:そのマスにクイーンを置く
(*state)[row][col] = "Q"
(*cols)[col], (*diags1)[diag1], (*diags2)[diag2] = true, true, true
// 次の行に配置する
backtrack(row+1, n, state, res, cols, diags1, diags2)
// 戻す:そのマスを空きマスに戻す
(*state)[row][col] = "#"
(*cols)[col], (*diags1)[diag1], (*diags2)[diag2] = false, false, false
}
}
}
/* N クイーンを解く */
func nQueens(n int) [][][]string {
// n*n の盤面を初期化する。'Q' はクイーン、'#' は空きマスを表す
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
}
// 列にクイーンがあるか記録
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("入力された盤面の縦横は ", n)
fmt.Println("クイーンの配置パターンは ", len(res), " 通り")
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) {
/* 全順列 I */
nums := []int{1, 2, 3}
fmt.Printf("入力配列 nums = ")
PrintSlice(nums)
res := permutationsI(nums)
fmt.Printf("すべての順列 res = ")
fmt.Println(res)
}
func TestPermutationII(t *testing.T) {
nums := []int{1, 2, 2}
fmt.Printf("入力配列 nums = ")
PrintSlice(nums)
res := permutationsII(nums)
fmt.Printf("すべての順列 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
/* バックトラッキング:順列 I */
func backtrackI(state *[]int, choices *[]int, selected *[]bool, res *[][]int) {
// 状態の長さが要素数に等しければ、解を記録
if len(*state) == len(*choices) {
newState := append([]int{}, *state...)
*res = append(*res, newState)
}
// すべての選択肢を走査
for i := 0; i < len(*choices); i++ {
choice := (*choices)[i]
// 枝刈り:要素の重複選択を許可しない
if !(*selected)[i] {
// 試行: 選択を行い、状態を更新
(*selected)[i] = true
*state = append(*state, choice)
// 次の選択へ進む
backtrackI(state, choices, selected, res)
// バックトラック:選択を取り消し、前の状態に戻す
(*selected)[i] = false
*state = (*state)[:len(*state)-1]
}
}
}
/* 全順列 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
/* バックトラッキング:順列 II */
func backtrackII(state *[]int, choices *[]int, selected *[]bool, res *[][]int) {
// 状態の長さが要素数に等しければ、解を記録
if len(*state) == len(*choices) {
newState := append([]int{}, *state...)
*res = append(*res, newState)
}
// すべての選択肢を走査
duplicated := make(map[int]struct{}, 0)
for i := 0; i < len(*choices); i++ {
choice := (*choices)[i]
// 枝刈り:要素の重複選択を許可せず、同値要素の重複選択も許可しない
if _, ok := duplicated[choice]; !ok && !(*selected)[i] {
// 試す: 選択を行って状態を更新
// 選択済みの要素値を記録
duplicated[choice] = struct{}{}
(*selected)[i] = true
*state = append(*state, choice)
// 次の選択へ進む
backtrackII(state, choices, selected, res)
// バックトラック:選択を取り消し、前の状態に戻す
(*selected)[i] = false
*state = (*state)[:len(*state)-1]
}
}
}
/* 全順列 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"
)
/* 前順走査:例題 1 */
func preOrderI(root *TreeNode, res *[]*TreeNode) {
if root == nil {
return
}
if (root.Val).(int) == 7 {
// 解を記録
*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"
)
/* 前順走査:例題 2 */
func preOrderII(root *TreeNode, res *[][]*TreeNode, path *[]*TreeNode) {
if root == nil {
return
}
// 試す
*path = append(*path, root)
if root.Val.(int) == 7 {
// 解を記録
*res = append(*res, append([]*TreeNode{}, *path...))
}
preOrderII(root.Left, res, path)
preOrderII(root.Right, res, path)
// バックトラック
*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"
)
/* 前順走査:例題 3 */
func preOrderIII(root *TreeNode, res *[][]*TreeNode, path *[]*TreeNode) {
// 枝刈り
if root == nil || root.Val == 3 {
return
}
// 試す
*path = append(*path, root)
if root.Val.(int) == 7 {
// 解を記録
*res = append(*res, append([]*TreeNode{}, *path...))
}
preOrderIII(root.Left, res, path)
preOrderIII(root.Right, res, path)
// バックトラック
*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"
)
/* 現在の状態が解かどうかを判定 */
func isSolution(state *[]*TreeNode) bool {
return len(*state) != 0 && (*state)[len(*state)-1].Val == 7
}
/* 解を記録 */
func recordSolution(state *[]*TreeNode, res *[][]*TreeNode) {
*res = append(*res, append([]*TreeNode{}, *state...))
}
/* 現在の状態で、この選択が有効かどうかを判定 */
func isValid(state *[]*TreeNode, choice *TreeNode) bool {
return choice != nil && choice.Val != 3
}
/* 状態を更新 */
func makeChoice(state *[]*TreeNode, choice *TreeNode) {
*state = append(*state, choice)
}
/* 状態を元に戻す */
func undoChoice(state *[]*TreeNode, choice *TreeNode) {
*state = (*state)[:len(*state)-1]
}
/* バックトラッキング:例題 3 */
func backtrackIII(state *[]*TreeNode, choices *[]*TreeNode, res *[][]*TreeNode) {
// 解かどうかを確認
if isSolution(state) {
// 解を記録
recordSolution(state, res)
}
// すべての選択肢を走査
for _, choice := range *choices {
// 枝刈り:選択が妥当かを確認する
if isValid(state, choice) {
// 試行: 選択を行い、状態を更新
makeChoice(state, choice)
// 次の選択へ進む
temp := make([]*TreeNode, 0)
temp = append(temp, choice.Left, choice.Right)
backtrackIII(state, &temp, res)
// バックトラック:選択を取り消し、前の状態に戻す
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) {
/* 二分木を初期化 */
root := SliceToTree([]any{1, 7, 3, 4, 5, 6, 7})
fmt.Println("\n二分木を初期化")
PrintTree(root)
// 先行順走査
res := make([]*TreeNode, 0)
preOrderI(root, &res)
fmt.Println("\n値が 7 のノードをすべて出力")
for _, node := range res {
fmt.Printf("%v ", node.Val)
}
fmt.Println()
}
func TestPreorderTraversalIICompact(t *testing.T) {
/* 二分木を初期化 */
root := SliceToTree([]any{1, 7, 3, 4, 5, 6, 7})
fmt.Println("\n二分木を初期化")
PrintTree(root)
// 先行順走査
path := make([]*TreeNode, 0)
res := make([][]*TreeNode, 0)
preOrderII(root, &res, &path)
fmt.Println("\n根ノードからノード 7 までの経路をすべて出力")
for _, path := range res {
for _, node := range path {
fmt.Printf("%v ", node.Val)
}
fmt.Println()
}
}
func TestPreorderTraversalIIICompact(t *testing.T) {
/* 二分木を初期化 */
root := SliceToTree([]any{1, 7, 3, 4, 5, 6, 7})
fmt.Println("\n二分木を初期化")
PrintTree(root)
// 先行順走査
path := make([]*TreeNode, 0)
res := make([][]*TreeNode, 0)
preOrderIII(root, &res, &path)
fmt.Println("\n根ノードからノード 7 までの経路をすべて出力(経路に値が 3 のノードを含まない)")
for _, path := range res {
for _, node := range path {
fmt.Printf("%v ", node.Val)
}
fmt.Println()
}
}
func TestPreorderTraversalIIITemplate(t *testing.T) {
/* 二分木を初期化 */
root := SliceToTree([]any{1, 7, 3, 4, 5, 6, 7})
fmt.Println("\n二分木を初期化")
PrintTree(root)
// バックトラッキング法
res := make([][]*TreeNode, 0)
state := make([]*TreeNode, 0)
choices := make([]*TreeNode, 0)
choices = append(choices, root)
backtrackIII(&state, &choices, &res)
fmt.Println("\n根ノードからノード 7 までの経路をすべて出力(経路に値が 3 のノードを含まない)")
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"
/* バックトラッキング:部分和 I */
func backtrackSubsetSumI(start, target int, state, choices *[]int, res *[][]int) {
// 部分集合の和が target に等しければ、解を記録
if target == 0 {
newState := append([]int{}, *state...)
*res = append(*res, newState)
return
}
// すべての選択肢を走査
// 枝刈り 2: start から走査し、重複する部分集合の生成を避ける
for i := start; i < len(*choices); i++ {
// 枝刈り1:部分集合の和が target を超えたら、直ちにループを終了する
// 配列はソート済みで後続要素のほうが大きく、部分集合の和は必ず target を超えるため
if target-(*choices)[i] < 0 {
break
}
// 試す:選択を行い、target と start を更新
*state = append(*state, (*choices)[i])
// 次の選択へ進む
backtrackSubsetSumI(i, target-(*choices)[i], state, choices, res)
// バックトラック:選択を取り消し、前の状態に戻す
*state = (*state)[:len(*state)-1]
}
}
/* 部分和 I を解く */
func subsetSumI(nums []int, target int) [][]int {
state := make([]int, 0) // 状態(部分集合)
sort.Ints(nums) // nums をソート
start := 0 // 開始点を走査
res := make([][]int, 0) // 結果リスト(部分集合のリスト)
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
/* バックトラッキング:部分和 I */
func backtrackSubsetSumINaive(total, target int, state, choices *[]int, res *[][]int) {
// 部分集合の和が target に等しければ、解を記録
if target == total {
newState := append([]int{}, *state...)
*res = append(*res, newState)
return
}
// すべての選択肢を走査
for i := 0; i < len(*choices); i++ {
// 枝刈り:部分和が target を超える場合はその選択をスキップする
if total+(*choices)[i] > target {
continue
}
// 試行:選択を行い、要素と total を更新する
*state = append(*state, (*choices)[i])
// 次の選択へ進む
backtrackSubsetSumINaive(total+(*choices)[i], target, state, choices, res)
// バックトラック:選択を取り消し、前の状態に戻す
*state = (*state)[:len(*state)-1]
}
}
/* 部分和 I を解く(重複部分集合を含む) */
func subsetSumINaive(nums []int, target int) [][]int {
state := make([]int, 0) // 状態(部分集合)
total := 0 // 部分和
res := make([][]int, 0) // 結果リスト(部分集合のリスト)
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"
/* バックトラッキング:部分和 II */
func backtrackSubsetSumII(start, target int, state, choices *[]int, res *[][]int) {
// 部分集合の和が target に等しければ、解を記録
if target == 0 {
newState := append([]int{}, *state...)
*res = append(*res, newState)
return
}
// すべての選択肢を走査
// 枝刈り 2: start から走査し、重複する部分集合の生成を避ける
// 枝刈り 3: start から走査し、同じ要素の重複選択を避ける
for i := start; i < len(*choices); i++ {
// 枝刈り1:部分集合の和が target を超えたら、直ちにループを終了する
// 配列はソート済みで後続要素のほうが大きく、部分集合の和は必ず target を超えるため
if target-(*choices)[i] < 0 {
break
}
// 枝刈り4:この要素が左隣の要素と等しければ、その探索分岐は重複しているためスキップする
if i > start && (*choices)[i] == (*choices)[i-1] {
continue
}
// 試す:選択を行い、target と start を更新
*state = append(*state, (*choices)[i])
// 次の選択へ進む
backtrackSubsetSumII(i+1, target-(*choices)[i], state, choices, res)
// バックトラック:選択を取り消し、前の状態に戻す
*state = (*state)[:len(*state)-1]
}
}
/* 部分和 II を解く */
func subsetSumII(nums []int, target int) [][]int {
state := make([]int, 0) // 状態(部分集合)
sort.Ints(nums) // nums をソート
start := 0 // 開始点を走査
res := make([][]int, 0) // 結果リスト(部分集合のリスト)
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) + ", 入力配列 nums = ")
PrintSlice(nums)
fmt.Println("合計が " + strconv.Itoa(target) + " に等しい部分集合 res = ")
for i := range res {
PrintSlice(res[i])
}
fmt.Println("この方法の出力結果には重複した集合が含まれることに注意してください")
}
func TestSubsetSumI(t *testing.T) {
nums := []int{3, 4, 5}
target := 9
res := subsetSumI(nums, target)
fmt.Printf("target = " + strconv.Itoa(target) + ", 入力配列 nums = ")
PrintSlice(nums)
fmt.Println("合計が " + strconv.Itoa(target) + " に等しい部分集合 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) + ", 入力配列 nums = ")
PrintSlice(nums)
fmt.Println("合計が " + strconv.Itoa(target) + " に等しい部分集合 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"
/* for ループ */
func forLoop(n int) int {
res := 0
// 1, 2, ..., n-1, n を順に加算する
for i := 1; i <= n; i++ {
res += i
}
return res
}
/* while ループ */
func whileLoop(n int) int {
res := 0
// 条件変数を初期化する
i := 1
// 1, 2, ..., n-1, n を順に加算する
for i <= n {
res += i
// 条件変数を更新する
i++
}
return res
}
/* while ループ(2回更新) */
func whileLoopII(n int) int {
res := 0
// 条件変数を初期化する
i := 1
// 1, 4, 10, ... を順に加算する
for i <= n {
res += i
// 条件変数を更新する
i++
i *= 2
}
return res
}
/* 二重 for ループ */
func nestedForLoop(n int) string {
res := ""
// i = 1, 2, ..., n-1, n とループする
for i := 1; i <= n; i++ {
for j := 1; j <= n; j++ {
// j = 1, 2, ..., n-1, n とループする
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("\nfor ループの合計結果 res = ", res)
res = whileLoop(n)
fmt.Println("\nwhile ループの合計結果 res = ", res)
res = whileLoopII(n)
fmt.Println("\nwhile ループ(2 回更新)の合計結果 res = ", res)
resStr := nestedForLoop(n)
fmt.Println("\n二重 for ループの走査結果 ", 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"
/* 再帰 */
func recur(n int) int {
// 終了条件
if n == 1 {
return 1
}
// 再帰:再帰呼び出し
res := recur(n - 1)
// 帰りがけ:結果を返す
return n + res
}
/* 反復で再帰を模擬する */
func forLoopRecur(n int) int {
// 明示的なスタックを使ってシステムコールスタックを模擬する
stack := list.New()
res := 0
// 再帰:再帰呼び出し
for i := n; i > 0; i-- {
// 「スタックへのプッシュ」で「再帰」を模擬する
stack.PushBack(i)
}
// 帰りがけ:結果を返す
for stack.Len() != 0 {
// 「スタックから取り出す操作」で「帰り」をシミュレート
res += stack.Back().Value.(int)
stack.Remove(stack.Back())
}
// res = 1+2+3+...+n
return res
}
/* 末尾再帰 */
func tailRecur(n int, res int) int {
// 終了条件
if n == 0 {
return res
}
// 末尾再帰呼び出し
return tailRecur(n-1, res+n)
}
/* フィボナッチ数列:再帰 */
func fib(n int) int {
// 終了条件 f(1) = 0, f(2) = 1
if n == 1 || n == 2 {
return n - 1
}
// f(n) = f(n-1) + f(n-2) を再帰的に呼び出す
res := fib(n-1) + fib(n-2)
// 結果 f(n) を返す
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("\n再帰関数の合計結果 res = ", res)
res = forLoopRecur(n)
fmt.Println("\n反復で再帰をシミュレートした合計結果 res = ", res)
res = tailRecur(n, 0)
fmt.Println("\n末尾再帰関数の合計結果 res = ", res)
res = fib(n)
fmt.Println("\nフィボナッチ数列の第", n, "項は", 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"
)
/* 構造体 */
type node struct {
val int
next *node
}
/* node 構造体を作成する */
func newNode(val int) *node {
return &node{val: val}
}
/* 関数 */
func function() int {
// いくつかの操作を実行...
return 0
}
/* 定数階 */
func spaceConstant(n int) {
// 定数、変数、オブジェクトは O(1) の空間を占める
const a = 0
b := 0
nums := make([]int, 10000)
node := newNode(0)
// ループ内の変数は O(1) の空間を占める
var c int
for i := 0; i < n; i++ {
c = 0
}
// ループ内の関数は O(1) の空間を占める
for i := 0; i < n; i++ {
function()
}
b += 0
c += 0
nums[0] = 0
node.val = 0
}
/* 線形階 */
func spaceLinear(n int) {
// 長さ n の配列は O(n) の空間を使用
_ = make([]int, n)
// 長さ n のリストは O(n) の空間を使用
var nodes []*node
for i := 0; i < n; i++ {
nodes = append(nodes, newNode(i))
}
// 長さ n のハッシュテーブルは O(n) の空間を使用
m := make(map[int]string, n)
for i := 0; i < n; i++ {
m[i] = strconv.Itoa(i)
}
}
/* 線形時間(再帰実装) */
func spaceLinearRecur(n int) {
fmt.Println("再帰 n =", n)
if n == 1 {
return
}
spaceLinearRecur(n - 1)
}
/* 二乗階 */
func spaceQuadratic(n int) {
// 行列は O(n^2) の空間を使用する
numMatrix := make([][]int, n)
for i := 0; i < n; i++ {
numMatrix[i] = make([]int, n)
}
}
/* 二次時間(再帰実装) */
func spaceQuadraticRecur(n int) int {
if n <= 0 {
return 0
}
nums := make([]int, n)
fmt.Printf("再帰 n = %d における nums の長さ = %d \n", n, len(nums))
return spaceQuadraticRecur(n - 1)
}
/* 指数時間(完全二分木の構築) */
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
// 定数階
spaceConstant(n)
// 線形階
spaceLinear(n)
spaceLinearRecur(n)
// 二乗階
spaceQuadratic(n)
spaceQuadraticRecur(n)
// 指数オーダー
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
/* 定数階 */
func constant(n int) int {
count := 0
size := 100000
for i := 0; i < size; i++ {
count++
}
return count
}
/* 線形階 */
func linear(n int) int {
count := 0
for i := 0; i < n; i++ {
count++
}
return count
}
/* 線形時間(配列を走査) */
func arrayTraversal(nums []int) int {
count := 0
// ループ回数は配列長に比例する
for range nums {
count++
}
return count
}
/* 二乗階 */
func quadratic(n int) int {
count := 0
// ループ回数はデータサイズ n の二乗に比例する
for i := 0; i < n; i++ {
for j := 0; j < n; j++ {
count++
}
}
return count
}
/* 二次時間(バブルソート) */
func bubbleSort(nums []int) int {
count := 0 // カウンタ
// 外側のループ:未ソート区間は [0, i]
for i := len(nums) - 1; i > 0; i-- {
// 内側のループ:未ソート区間 [0, i] の最大要素をその区間の最右端へ交換
for j := 0; j < i; j++ {
if nums[j] > nums[j+1] {
// nums[j] と nums[j + 1] を交換
tmp := nums[j]
nums[j] = nums[j+1]
nums[j+1] = tmp
count += 3 // 要素交換には 3 回の単位操作が含まれる
}
}
}
return count
}
/* 指数時間(ループ実装) */
func exponential(n int) int {
count, base := 0, 1
// 細胞は各ラウンドで 2 つに分裂し、数列 1, 2, 4, 8, ..., 2^(n-1) を形成する
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
}
/* 指数時間(再帰実装) */
func expRecur(n int) int {
if n == 1 {
return 1
}
return expRecur(n-1) + expRecur(n-1) + 1
}
/* 対数時間(ループ実装) */
func logarithmic(n int) int {
count := 0
for n > 1 {
n = n / 2
count++
}
return count
}
/* 対数時間(再帰実装) */
func logRecur(n int) int {
if n <= 1 {
return 0
}
return logRecur(n/2) + 1
}
/* 線形対数時間 */
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
}
/* 階乗時間(再帰実装) */
func factorialRecur(n int) int {
if n == 0 {
return 1
}
count := 0
// 1個から n 個に分裂
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("入力データサイズ n =", n)
count := constant(n)
fmt.Println("定数時間の操作回数 =", count)
count = linear(n)
fmt.Println("線形時間の操作回数 =", count)
count = arrayTraversal(make([]int, n))
fmt.Println("線形時間(配列走査)の操作回数 =", count)
count = quadratic(n)
fmt.Println("二乗時間の操作回数 =", count)
nums := make([]int, n)
for i := 0; i < n; i++ {
nums[i] = n - i
}
count = bubbleSort(nums)
fmt.Println("二乗時間(バブルソート)の操作回数 =", count)
count = exponential(n)
fmt.Println("指数時間(ループ実装)の操作回数 =", count)
count = expRecur(n)
fmt.Println("指数時間(再帰実装)の操作回数 =", count)
count = logarithmic(n)
fmt.Println("対数時間(ループ実装)の操作回数 =", count)
count = logRecur(n)
fmt.Println("対数時間(再帰実装)の操作回数 =", count)
count = linearLogRecur(n)
fmt.Println("線形対数時間(再帰実装)の操作回数 =", count)
count = factorialRecur(n)
fmt.Println("階乗時間(再帰実装)の操作回数 =", 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"
)
/* 要素が { 1, 2, ..., n } で、順序がシャッフルされた配列を生成 */
func randomNumbers(n int) []int {
nums := make([]int, n)
// 配列 nums = { 1, 2, 3, ..., n } を生成
for i := 0; i < n; i++ {
nums[i] = i + 1
}
// 配列要素をランダムにシャッフル
rand.Shuffle(len(nums), func(i, j int) {
nums[i], nums[j] = nums[j], nums[i]
})
return nums
}
/* 配列 nums 内で数値 1 のインデックスを探す */
func findOne(nums []int) int {
for i := 0; i < len(nums); i++ {
// 要素 1 が配列の先頭にあるとき、最良時間計算量 O(1) となる
// 要素 1 が配列の末尾にあるとき、最悪時間計算量 O(n) となる
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("\n配列 [ 1, 2, ..., n ] をシャッフルした後 =", nums)
fmt.Println("数字 1 のインデックスは", 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
/* 二分探索:問題 f(i, j) */
func dfs(nums []int, target, i, j int) int {
// 区間が空なら対象要素は存在しないため、-1 を返す
if i > j {
return -1
}
// 中点インデックスを計算する
m := i + ((j - i) >> 1)
// 中点の要素と目標要素の大小を判定する
if nums[m] < target {
// 小さければ右半分の配列を再帰
// 部分問題 f(m+1, j) を解く
return dfs(nums, target, m+1, j)
} else if nums[m] > target {
// 大きければ左半分の配列を再帰
// 部分問題 f(i, m-1) を解く
return dfs(nums, target, i, m-1)
} else {
// 目標要素が見つかったらそのインデックスを返す
return m
}
}
/* 二分探索 */
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("対象要素 6 のインデックス = ", targetIndex)
noTargetIndex := binarySearch(nums, noTarget)
fmt.Println("対象要素が存在しないときのインデックス = ", 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"
/* 二分木を構築:分割統治 */
func dfsBuildTree(preorder []int, inorderMap map[int]int, i, l, r int) *TreeNode {
// 部分木区間が空なら終了する
if r-l < 0 {
return nil
}
// ルートノードを初期化する
root := NewTreeNode(preorder[i])
// m を求めて左右部分木を分割する
m := inorderMap[preorder[i]]
// 部分問題:左部分木を構築する
root.Left = dfsBuildTree(preorder, inorderMap, i+1, l, m-1)
// 部分問題:右部分木を構築する
root.Right = dfsBuildTree(preorder, inorderMap, i+1+m-l, m+1, r)
// 根ノードを返す
return root
}
/* 二分木を構築 */
func buildTree(preorder, inorder []int) *TreeNode {
// inorder の要素からインデックスへの対応を格納するハッシュテーブルを初期化する
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("前順走査 = ")
PrintSlice(preorder)
fmt.Print("中順走査 = ")
PrintSlice(inorder)
root := buildTree(preorder, inorder)
fmt.Println("構築した二分木は:")
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"
/* 円盤を 1 枚移動 */
func move(src, tar *list.List) {
// src の上から円盤を1枚取り出す
pan := src.Back()
// 円盤を tar の上に置く
tar.PushBack(pan.Value)
// `src` の最上部の円盤を取り外す
src.Remove(pan)
}
/* ハノイの塔の問題 f(i) を解く */
func dfsHanota(i int, src, buf, tar *list.List) {
// src に円盤が 1 枚だけ残っている場合は、そのまま tar へ移す
if i == 1 {
move(src, tar)
return
}
// 部分問題 f(i-1)src の上部 i-1 枚の円盤を tar を補助にして buf へ移す
dfsHanota(i-1, src, tar, buf)
// 部分問題 f(1):src に残る 1 枚の円盤を tar に移す
move(src, tar)
// 部分問題 f(i-1)buf の上部 i-1 枚の円盤を src を補助にして tar へ移す
dfsHanota(i-1, buf, src, tar)
}
/* ハノイの塔を解く */
func solveHanota(A, B, C *list.List) {
n := A.Len()
// A の上から n 枚の円盤を B を介して C へ移す
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) {
// リスト末尾が柱の頂上
A := list.New()
for i := 5; i > 0; i-- {
A.PushBack(i)
}
B := list.New()
C := list.New()
fmt.Println("初期状態:")
fmt.Print("A = ")
PrintList(A)
fmt.Print("B = ")
PrintList(B)
fmt.Print("C = ")
PrintList(C)
solveHanota(A, B, C)
fmt.Println("円盤の移動完了後:")
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
/* バックトラッキング */
func backtrack(choices []int, state, n int, res []int) {
// 第 n 段に到達したら、方法数を 1 増やす
if state == n {
res[0] = res[0] + 1
}
// すべての選択肢を走査
for _, choice := range choices {
// 枝刈り: 第 n 段を超えないようにする
if state+choice > n {
continue
}
// 試行: 選択を行い、状態を更新
backtrack(choices, state+choice, n, res)
// バックトラック
}
}
/* 階段登り:バックトラッキング */
func climbingStairsBacktrack(n int) int {
// 1 段または 2 段上ることを選べる
choices := []int{1, 2}
// 第 0 段から上り始める
state := 0
res := make([]int, 1)
// res[0] を使って方法数を記録する
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
/* 制約付き階段登り:動的計画法 */
func climbingStairsConstraintDP(n int) int {
if n == 1 || n == 2 {
return 1
}
// 部分問題の解を保存するために dp テーブルを初期化
dp := make([][3]int, n+1)
// 初期状態:最小部分問題の解をあらかじめ設定
dp[1][1] = 1
dp[1][2] = 0
dp[2][1] = 0
dp[2][2] = 1
// 状態遷移:小さい部分問題から大きい部分問題へ順に解く
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
/* 検索 */
func dfs(i int) int {
// dp[1] と dp[2] は既知なので返す
if i == 1 || i == 2 {
return i
}
// dp[i] = dp[i-1] + dp[i-2]
count := dfs(i-1) + dfs(i-2)
return count
}
/* 階段登り:探索 */
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
/* メモ化探索 */
func dfsMem(i int, mem []int) int {
// dp[1] と dp[2] は既知なので返す
if i == 1 || i == 2 {
return i
}
// dp[i] の記録があれば、それをそのまま返す
if mem[i] != -1 {
return mem[i]
}
// dp[i] = dp[i-1] + dp[i-2]
count := dfsMem(i-1, mem) + dfsMem(i-2, mem)
// dp[i] を記録する
mem[i] = count
return count
}
/* 階段登り:メモ化探索 */
func climbingStairsDFSMem(n int) int {
// mem[i] は第 i 段まで上る方法の総数を記録し、-1 は未記録を表す
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
/* 階段登り:動的計画法 */
func climbingStairsDP(n int) int {
if n == 1 || n == 2 {
return n
}
// 部分問題の解を保存するために dp テーブルを初期化
dp := make([]int, n+1)
// 初期状態:最小部分問題の解をあらかじめ設定
dp[1] = 1
dp[2] = 2
// 状態遷移:小さい部分問題から大きい部分問題へ順に解く
for i := 3; i <= n; i++ {
dp[i] = dp[i-1] + dp[i-2]
}
return dp[n]
}
/* 階段登り:空間最適化した動的計画法 */
func climbingStairsDPComp(n int) int {
if n == 1 || n == 2 {
return n
}
a, b := 1, 2
// 状態遷移:小さい部分問題から大きい部分問題へ順に解く
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("%d 段の階段を登る方法は %d 通り\n", n, res)
}
func TestClimbingStairsDFS(t *testing.T) {
n := 9
res := climbingStairsDFS(n)
fmt.Printf("%d 段の階段を登る方法は %d 通り\n", n, res)
}
func TestClimbingStairsDFSMem(t *testing.T) {
n := 9
res := climbingStairsDFSMem(n)
fmt.Printf("%d 段の階段を登る方法は %d 通り\n", n, res)
}
func TestClimbingStairsDP(t *testing.T) {
n := 9
res := climbingStairsDP(n)
fmt.Printf("%d 段の階段を登る方法は %d 通り\n", n, res)
}
func TestClimbingStairsDPComp(t *testing.T) {
n := 9
res := climbingStairsDPComp(n)
fmt.Printf("%d 段の階段を登る方法は %d 通り\n", n, res)
}
func TestClimbingStairsConstraintDP(t *testing.T) {
n := 9
res := climbingStairsConstraintDP(n)
fmt.Printf("%d 段の階段を登る方法は %d 通り\n", n, res)
}
func TestMinCostClimbingStairsDPComp(t *testing.T) {
cost := []int{0, 1, 10, 1, 1, 1, 10, 1, 1, 10, 1}
fmt.Printf("入力された階段のコストリストは %v\n", cost)
res := minCostClimbingStairsDP(cost)
fmt.Printf("階段を登り切る最小コストは %d\n", res)
res = minCostClimbingStairsDPComp(cost)
fmt.Printf("階段を登り切る最小コストは %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"
/* コイン両替:動的計画法 */
func coinChangeDP(coins []int, amt int) int {
n := len(coins)
max := amt + 1
// dp テーブルを初期化
dp := make([][]int, n+1)
for i := 0; i <= n; i++ {
dp[i] = make([]int, amt+1)
}
// 状態遷移:先頭行と先頭列
for a := 1; a <= amt; a++ {
dp[0][a] = max
}
// 状態遷移: 残りの行と列
for i := 1; i <= n; i++ {
for a := 1; a <= amt; a++ {
if coins[i-1] > a {
// 目標金額を超えるなら硬貨 i は選ばない
dp[i][a] = dp[i-1][a]
} else {
// 硬貨 i を選ばない場合と選ぶ場合の小さい方
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
}
/* コイン両替:動的計画法 */
func coinChangeDPComp(coins []int, amt int) int {
n := len(coins)
max := amt + 1
// dp テーブルを初期化
dp := make([]int, amt+1)
for i := 1; i <= amt; i++ {
dp[i] = max
}
// 状態遷移
for i := 1; i <= n; i++ {
// 順方向に走査する
for a := 1; a <= amt; a++ {
if coins[i-1] > a {
// 目標金額を超えるなら硬貨 i は選ばない
dp[a] = dp[a]
} else {
// 硬貨 i を選ばない場合と選ぶ場合の小さい方
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
/* コイン両替 II:動的計画法 */
func coinChangeIIDP(coins []int, amt int) int {
n := len(coins)
// dp テーブルを初期化
dp := make([][]int, n+1)
for i := 0; i <= n; i++ {
dp[i] = make([]int, amt+1)
}
// 先頭列を初期化する
for i := 0; i <= n; i++ {
dp[i][0] = 1
}
// 状態遷移: 残りの行と列
for i := 1; i <= n; i++ {
for a := 1; a <= amt; a++ {
if coins[i-1] > a {
// 目標金額を超えるなら硬貨 i は選ばない
dp[i][a] = dp[i-1][a]
} else {
// コイン i を選ばない場合と選ぶ場合の和
dp[i][a] = dp[i-1][a] + dp[i][a-coins[i-1]]
}
}
}
return dp[n][amt]
}
/* コイン両替 II:空間最適化した動的計画法 */
func coinChangeIIDPComp(coins []int, amt int) int {
n := len(coins)
// dp テーブルを初期化
dp := make([]int, amt+1)
dp[0] = 1
// 状態遷移
for i := 1; i <= n; i++ {
// 順方向に走査する
for a := 1; a <= amt; a++ {
if coins[i-1] > a {
// 目標金額を超えるなら硬貨 i は選ばない
dp[a] = dp[a]
} else {
// コイン i を選ばない場合と選ぶ場合の和
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
// 動的計画法
res := coinChangeDP(coins, amt)
fmt.Printf("目標金額を作るのに必要な最小硬貨枚数は %d\n", res)
// 空間最適化後の動的計画法
res = coinChangeDPComp(coins, amt)
fmt.Printf("目標金額を作るのに必要な最小硬貨枚数は %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
/* 編集距離:総当たり探索 */
func editDistanceDFS(s string, t string, i int, j int) int {
// s と t がともに空なら 0 を返す
if i == 0 && j == 0 {
return 0
}
// s が空なら t の長さを返す
if i == 0 {
return j
}
// t が空なら s の長さを返す
if j == 0 {
return i
}
// 2 つの文字が等しければ、その 2 文字をそのままスキップする
if s[i-1] == t[j-1] {
return editDistanceDFS(s, t, i-1, j-1)
}
// 最小編集回数 = 挿入・削除・置換の 3 操作における最小編集回数 + 1
insert := editDistanceDFS(s, t, i, j-1)
deleted := editDistanceDFS(s, t, i-1, j)
replace := editDistanceDFS(s, t, i-1, j-1)
// 最小編集回数を返す
return MinInt(MinInt(insert, deleted), replace) + 1
}
/* 編集距離:メモ化探索 */
func editDistanceDFSMem(s string, t string, mem [][]int, i int, j int) int {
// s と t がともに空なら 0 を返す
if i == 0 && j == 0 {
return 0
}
// s が空なら t の長さを返す
if i == 0 {
return j
}
// t が空なら s の長さを返す
if j == 0 {
return i
}
// 記録済みなら、それをそのまま返す
if mem[i][j] != -1 {
return mem[i][j]
}
// 2 つの文字が等しければ、その 2 文字をそのままスキップする
if s[i-1] == t[j-1] {
return editDistanceDFSMem(s, t, mem, i-1, j-1)
}
// 最小編集回数 = 挿入・削除・置換の 3 操作における最小編集回数 + 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)
// 最小編集回数を記録して返す
mem[i][j] = MinInt(MinInt(insert, deleted), replace) + 1
return mem[i][j]
}
/* 編集距離:動的計画法 */
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)
}
// 状態遷移:先頭行と先頭列
for i := 1; i <= n; i++ {
dp[i][0] = i
}
for j := 1; j <= m; j++ {
dp[0][j] = j
}
// 状態遷移: 残りの行と列
for i := 1; i <= n; i++ {
for j := 1; j <= m; j++ {
if s[i-1] == t[j-1] {
// 2 つの文字が等しければ、その 2 文字をそのままスキップする
dp[i][j] = dp[i-1][j-1]
} else {
// 最小編集回数 = 挿入・削除・置換の 3 操作における最小編集回数 + 1
dp[i][j] = MinInt(MinInt(dp[i][j-1], dp[i-1][j]), dp[i-1][j-1]) + 1
}
}
}
return dp[n][m]
}
/* 編集距離:空間最適化した動的計画法 */
func editDistanceDPComp(s string, t string) int {
n := len(s)
m := len(t)
dp := make([]int, m+1)
// 状態遷移:先頭行
for j := 1; j <= m; j++ {
dp[j] = j
}
// 状態遷移:残りの行
for i := 1; i <= n; i++ {
// 状態遷移:先頭列
leftUp := dp[0] // dp[i-1, j-1] を一時保存する
dp[0] = i
// 状態遷移:残りの列
for j := 1; j <= m; j++ {
temp := dp[j]
if s[i-1] == t[j-1] {
// 2 つの文字が等しければ、その 2 文字をそのままスキップする
dp[j] = leftUp
} else {
// 最小編集回数 = 挿入・削除・置換の 3 操作における最小編集回数 + 1
dp[j] = MinInt(MinInt(dp[j-1], dp[j]), leftUp) + 1
}
leftUp = temp // 次の反復の dp[i-1, j-1] に更新する
}
}
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)
// 全探索
res := editDistanceDFS(s, t, n, m)
fmt.Printf("%s を %s に変更するには最低 %d 回の編集が必要です\n", s, t, res)
// メモ化探索
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("%s を %s に変更するには最低 %d 回の編集が必要です\n", s, t, res)
// 動的計画法
res = editDistanceDP(s, t)
fmt.Printf("%s を %s に変更するには最低 %d 回の編集が必要です\n", s, t, res)
// 空間最適化後の動的計画法
res = editDistanceDPComp(s, t)
fmt.Printf("%s を %s に変更するには最低 %d 回の編集が必要です\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"
/* 0-1 ナップサック:総当たり探索 */
func knapsackDFS(wgt, val []int, i, c int) int {
// すべての品物を選び終えたか、ナップサックに残り容量がなければ、価値 0 を返す
if i == 0 || c == 0 {
return 0
}
// ナップサック容量を超える場合は、入れない選択しかできない
if wgt[i-1] > c {
return knapsackDFS(wgt, val, i-1, c)
}
// 品物 i を入れない場合と入れる場合の最大価値を計算する
no := knapsackDFS(wgt, val, i-1, c)
yes := knapsackDFS(wgt, val, i-1, c-wgt[i-1]) + val[i-1]
// 2つの案のうち価値が大きいほうを返す
return int(math.Max(float64(no), float64(yes)))
}
/* 0-1 ナップサック:メモ化探索 */
func knapsackDFSMem(wgt, val []int, mem [][]int, i, c int) int {
// すべての品物を選び終えたか、ナップサックに残り容量がなければ、価値 0 を返す
if i == 0 || c == 0 {
return 0
}
// 既に記録があればそのまま返す
if mem[i][c] != -1 {
return mem[i][c]
}
// ナップサック容量を超える場合は、入れない選択しかできない
if wgt[i-1] > c {
return knapsackDFSMem(wgt, val, mem, i-1, c)
}
// 品物 i を入れない場合と入れる場合の最大価値を計算する
no := knapsackDFSMem(wgt, val, mem, i-1, c)
yes := knapsackDFSMem(wgt, val, mem, i-1, c-wgt[i-1]) + val[i-1]
// 2つの案のうち価値が大きいほうを返す
mem[i][c] = int(math.Max(float64(no), float64(yes)))
return mem[i][c]
}
/* 0-1 ナップサック:動的計画法 */
func knapsackDP(wgt, val []int, cap int) int {
n := len(wgt)
// dp テーブルを初期化
dp := make([][]int, n+1)
for i := 0; i <= n; i++ {
dp[i] = make([]int, cap+1)
}
// 状態遷移
for i := 1; i <= n; i++ {
for c := 1; c <= cap; c++ {
if wgt[i-1] > c {
// ナップサック容量を超えるなら品物 i は選ばない
dp[i][c] = dp[i-1][c]
} else {
// 品物 i を選ばない場合と選ぶ場合の大きい方
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]
}
/* 0-1 ナップサック:空間最適化後の動的計画法 */
func knapsackDPComp(wgt, val []int, cap int) int {
n := len(wgt)
// dp テーブルを初期化
dp := make([]int, cap+1)
// 状態遷移
for i := 1; i <= n; i++ {
// 逆順に走査する
for c := cap; c >= 1; c-- {
if wgt[i-1] <= c {
// 品物 i を選ばない場合と選ぶ場合の大きい方
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)
// 全探索
res := knapsackDFS(wgt, val, n, c)
fmt.Printf("ナップサック容量を超えない最大価値は %d\n", res)
// メモ化探索
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("ナップサック容量を超えない最大価値は %d\n", res)
// 動的計画法
res = knapsackDP(wgt, val, c)
fmt.Printf("ナップサック容量を超えない最大価値は %d\n", res)
// 空間最適化後の動的計画法
res = knapsackDPComp(wgt, val, c)
fmt.Printf("ナップサック容量を超えない最大価値は %d\n", res)
}
func TestUnboundedKnapsack(t *testing.T) {
wgt := []int{1, 2, 3}
val := []int{5, 11, 15}
c := 4
// 動的計画法
res := unboundedKnapsackDP(wgt, val, c)
fmt.Printf("ナップサック容量を超えない最大価値は %d\n", res)
// 空間最適化後の動的計画法
res = unboundedKnapsackDPComp(wgt, val, c)
fmt.Printf("ナップサック容量を超えない最大価値は %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
/* 階段登りの最小コスト:動的計画法 */
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
}
// 部分問題の解を保存するために dp テーブルを初期化
dp := make([]int, n+1)
// 初期状態:最小部分問題の解をあらかじめ設定
dp[1] = cost[1]
dp[2] = cost[2]
// 状態遷移:小さい部分問題から大きい部分問題へ順に解く
for i := 3; i <= n; i++ {
dp[i] = min(dp[i-1], dp[i-2]) + cost[i]
}
return dp[n]
}
/* 階段昇りの最小コスト:空間最適化後の動的計画法 */
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
}
// 初期状態:最小部分問題の解をあらかじめ設定
a, b := cost[1], cost[2]
// 状態遷移:小さい部分問題から大きい部分問題へ順に解く
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"
/* 最小経路和:全探索 */
func minPathSumDFS(grid [][]int, i, j int) int {
// 左上のセルなら探索を終了する
if i == 0 && j == 0 {
return grid[0][0]
}
// 行または列のインデックスが範囲外なら、コスト +∞ を返す
if i < 0 || j < 0 {
return math.MaxInt
}
// 左上から (i-1, j) および (i, j-1) までの最小経路コストを計算する
up := minPathSumDFS(grid, i-1, j)
left := minPathSumDFS(grid, i, j-1)
// 左上隅から (i, j) までの最小経路コストを返す
return int(math.Min(float64(left), float64(up))) + grid[i][j]
}
/* 最小経路和:メモ化探索 */
func minPathSumDFSMem(grid, mem [][]int, i, j int) int {
// 左上のセルなら探索を終了する
if i == 0 && j == 0 {
return grid[0][0]
}
// 行または列のインデックスが範囲外なら、コスト +∞ を返す
if i < 0 || j < 0 {
return math.MaxInt
}
// 既に記録があればそのまま返す
if mem[i][j] != -1 {
return mem[i][j]
}
// 左と上のセルからの最小経路コスト
up := minPathSumDFSMem(grid, mem, i-1, j)
left := minPathSumDFSMem(grid, mem, i, j-1)
// 左上から (i, j) までの最小経路コストを記録して返す
mem[i][j] = int(math.Min(float64(left), float64(up))) + grid[i][j]
return mem[i][j]
}
/* 最小経路和:動的計画法 */
func minPathSumDP(grid [][]int) int {
n, m := len(grid), len(grid[0])
// dp テーブルを初期化
dp := make([][]int, n)
for i := 0; i < n; i++ {
dp[i] = make([]int, m)
}
dp[0][0] = grid[0][0]
// 状態遷移:先頭行
for j := 1; j < m; j++ {
dp[0][j] = dp[0][j-1] + grid[0][j]
}
// 状態遷移:先頭列
for i := 1; i < n; i++ {
dp[i][0] = dp[i-1][0] + grid[i][0]
}
// 状態遷移: 残りの行と列
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]
}
/* 最小経路和:空間最適化後の動的計画法 */
func minPathSumDPComp(grid [][]int) int {
n, m := len(grid), len(grid[0])
// dp テーブルを初期化
dp := make([]int, m)
// 状態遷移:先頭行
dp[0] = grid[0][0]
for j := 1; j < m; j++ {
dp[j] = dp[j-1] + grid[0][j]
}
// 状態遷移: 残りの行と列
for i := 1; i < n; i++ {
// 状態遷移:先頭列
dp[0] = dp[0] + grid[i][0]
// 状態遷移:残りの列
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])
// 全探索
res := minPathSumDFS(grid, n-1, m-1)
fmt.Printf("左上から右下までの最小経路和は %d\n", res)
// メモ化探索
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("左上から右下までの最小経路和は %d\n", res)
// 動的計画法
res = minPathSumDP(grid)
fmt.Printf("左上から右下までの最小経路和は %d\n", res)
// 空間最適化後の動的計画法
res = minPathSumDPComp(grid)
fmt.Printf("左上から右下までの最小経路和は %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"
/* 完全ナップサック問題:動的計画法 */
func unboundedKnapsackDP(wgt, val []int, cap int) int {
n := len(wgt)
// dp テーブルを初期化
dp := make([][]int, n+1)
for i := 0; i <= n; i++ {
dp[i] = make([]int, cap+1)
}
// 状態遷移
for i := 1; i <= n; i++ {
for c := 1; c <= cap; c++ {
if wgt[i-1] > c {
// ナップサック容量を超えるなら品物 i は選ばない
dp[i][c] = dp[i-1][c]
} else {
// 品物 i を選ばない場合と選ぶ場合の大きい方
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]
}
/* 完全ナップサック問題:空間最適化後の動的計画法 */
func unboundedKnapsackDPComp(wgt, val []int, cap int) int {
n := len(wgt)
// dp テーブルを初期化
dp := make([]int, cap+1)
// 状態遷移
for i := 1; i <= n; i++ {
for c := 1; c <= cap; c++ {
if wgt[i-1] > c {
// ナップサック容量を超えるなら品物 i は選ばない
dp[c] = dp[c]
} else {
// 品物 i を選ばない場合と選ぶ場合の大きい方
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"
)
/* 隣接リストに基づく無向グラフクラス */
type graphAdjList struct {
// 隣接リスト。key は頂点、value はその頂点に隣接する全頂点
adjList map[Vertex][]Vertex
}
/* コンストラクタ */
func newGraphAdjList(edges [][]Vertex) *graphAdjList {
g := &graphAdjList{
adjList: make(map[Vertex][]Vertex),
}
// すべての頂点と辺を追加
for _, edge := range edges {
g.addVertex(edge[0])
g.addVertex(edge[1])
g.addEdge(edge[0], edge[1])
}
return g
}
/* 頂点数を取得 */
func (g *graphAdjList) size() int {
return len(g.adjList)
}
/* 辺を追加 */
func (g *graphAdjList) addEdge(vet1 Vertex, vet2 Vertex) {
_, ok1 := g.adjList[vet1]
_, ok2 := g.adjList[vet2]
if !ok1 || !ok2 || vet1 == vet2 {
panic("error")
}
// 辺 `vet1 - vet2` を追加し、無名 `struct{}` を追加する
g.adjList[vet1] = append(g.adjList[vet1], vet2)
g.adjList[vet2] = append(g.adjList[vet2], vet1)
}
/* 辺を削除 */
func (g *graphAdjList) removeEdge(vet1 Vertex, vet2 Vertex) {
_, ok1 := g.adjList[vet1]
_, ok2 := g.adjList[vet2]
if !ok1 || !ok2 || vet1 == vet2 {
panic("error")
}
// 辺 vet1 - vet2 を削除
g.adjList[vet1] = DeleteSliceElms(g.adjList[vet1], vet2)
g.adjList[vet2] = DeleteSliceElms(g.adjList[vet2], vet1)
}
/* 頂点を追加 */
func (g *graphAdjList) addVertex(vet Vertex) {
_, ok := g.adjList[vet]
if ok {
return
}
// 隣接リストに新しいリストを追加
g.adjList[vet] = make([]Vertex, 0)
}
/* 頂点を削除 */
func (g *graphAdjList) removeVertex(vet Vertex) {
_, ok := g.adjList[vet]
if !ok {
panic("error")
}
// 隣接リストから頂点 vet に対応するリストを削除
delete(g.adjList, vet)
// 他の頂点のリストを走査し、vet を含むすべての辺を削除
for v, list := range g.adjList {
g.adjList[v] = DeleteSliceElms(list, vet)
}
}
/* 隣接リストを出力 */
func (g *graphAdjList) print() {
var builder strings.Builder
fmt.Printf("隣接リスト = \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) {
/* 無向グラフを初期化 */
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("初期化後、グラフは:")
graph.print()
/* 辺を追加 */
// 頂点 1, 2 は v[0], v[2]
graph.addEdge(v[0], v[2])
fmt.Println("\n辺 1-2 を追加後、グラフは")
graph.print()
/* 辺を削除 */
// 頂点 1, 3 は v[0], v[1]
graph.removeEdge(v[0], v[1])
fmt.Println("\n辺 1-3 を削除後、グラフは")
graph.print()
/* 頂点を追加 */
v5 := NewVertex(6)
graph.addVertex(v5)
fmt.Println("\n頂点 6 を追加後、グラフは")
graph.print()
/* 頂点を削除 */
// 頂点 3 は v[1]
graph.removeVertex(v[1])
fmt.Println("\n頂点 3 を削除後、グラフは")
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"
/* 隣接行列に基づく無向グラフクラス */
type graphAdjMat struct {
// 頂点リスト。要素は「頂点値」、インデックスは「頂点インデックス」を表す
vertices []int
// 隣接行列。行・列のインデックスは「頂点インデックス」に対応
adjMat [][]int
}
/* コンストラクタ */
func newGraphAdjMat(vertices []int, edges [][]int) *graphAdjMat {
// 頂点を追加
n := len(vertices)
adjMat := make([][]int, n)
for i := range adjMat {
adjMat[i] = make([]int, n)
}
// グラフを初期化する
g := &graphAdjMat{
vertices: vertices,
adjMat: adjMat,
}
// 辺を追加
// 注意:edges の各要素は頂点インデックスを表し、vertices の要素インデックスに対応する
for i := range edges {
g.addEdge(edges[i][0], edges[i][1])
}
return g
}
/* 頂点数を取得 */
func (g *graphAdjMat) size() int {
return len(g.vertices)
}
/* 頂点を追加 */
func (g *graphAdjMat) addVertex(val int) {
n := g.size()
// 頂点リストに新しい頂点の値を追加
g.vertices = append(g.vertices, val)
// 隣接行列に 1 行追加
newRow := make([]int, n)
g.adjMat = append(g.adjMat, newRow)
// 隣接行列に 1 列追加
for i := range g.adjMat {
g.adjMat[i] = append(g.adjMat[i], 0)
}
}
/* 頂点を削除 */
func (g *graphAdjMat) removeVertex(index int) {
if index >= g.size() {
return
}
// 頂点リストから index の頂点を削除する
g.vertices = append(g.vertices[:index], g.vertices[index+1:]...)
// 隣接行列で index 行を削除する
g.adjMat = append(g.adjMat[:index], g.adjMat[index+1:]...)
// 隣接行列で index 列を削除する
for i := range g.adjMat {
g.adjMat[i] = append(g.adjMat[i][:index], g.adjMat[i][index+1:]...)
}
}
/* 辺を追加 */
// 引数 i, j は vertices の要素インデックスに対応する
func (g *graphAdjMat) addEdge(i, j int) {
// インデックスの範囲外と等値の処理
if i < 0 || j < 0 || i >= g.size() || j >= g.size() || i == j {
fmt.Errorf("%s", "Index Out Of Bounds Exception")
}
// 無向グラフでは、隣接行列は主対角線に関して対称、すなわち (i, j) == (j, i) を満たす
g.adjMat[i][j] = 1
g.adjMat[j][i] = 1
}
/* 辺を削除 */
// 引数 i, j は vertices の要素インデックスに対応する
func (g *graphAdjMat) removeEdge(i, j int) {
// インデックスの範囲外と等値の処理
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
}
/* 隣接行列を出力 */
func (g *graphAdjMat) print() {
fmt.Printf("\t頂点リスト = %v\n", g.vertices)
fmt.Printf("\t隣接行列 = \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) {
/* 無向グラフを初期化 */
// edges の要素は頂点インデックス、すなわち vertices の要素インデックスに対応する点に注意
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("初期化後、グラフは:")
graph.print()
/* 辺を追加 */
// 頂点 1, 2 のインデックスはそれぞれ 0, 2
graph.addEdge(0, 2)
fmt.Println("辺 1-2 を追加後、グラフは")
graph.print()
/* 辺を削除 */
// 頂点 1, 3 のインデックスはそれぞれ 0, 1
graph.removeEdge(0, 1)
fmt.Println("辺 1-3 を削除後、グラフは")
graph.print()
/* 頂点を追加 */
graph.addVertex(6)
fmt.Println("頂点 6 を追加後、グラフは")
graph.print()
/* 頂点を削除 */
// 頂点 3 のインデックスは 1
graph.removeVertex(1)
fmt.Println("頂点 3 を削除後、グラフは")
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"
)
/* 幅優先探索 */
// グラフを隣接リストで表し、指定した頂点の隣接頂点をすべて取得できるようにする
func graphBFS(g *graphAdjList, startVet Vertex) []Vertex {
// 頂点の走査順序
res := make([]Vertex, 0)
// 訪問済み頂点を記録するためのハッシュ集合
visited := make(map[Vertex]struct{})
visited[startVet] = struct{}{}
// キューは BFS の実装に用い、スライスでキューをシミュレートする
queue := make([]Vertex, 0)
queue = append(queue, startVet)
// 頂点 vet を起点に、すべての頂点を訪問し終えるまで繰り返す
for len(queue) > 0 {
// 先頭の頂点をデキュー
vet := queue[0]
queue = queue[1:]
// 訪問した頂点を記録
res = append(res, vet)
// この頂点のすべての隣接頂点を走査
for _, adjVet := range g.adjList[vet] {
_, isExist := visited[adjVet]
// 未訪問の頂点のみをキューに追加
if !isExist {
queue = append(queue, adjVet)
visited[adjVet] = struct{}{}
}
}
}
// 頂点の走査順を返す
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) {
/* 無向グラフを初期化 */
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("初期化後、グラフは:")
graph.print()
/* 幅優先探索 */
res := graphBFS(graph, vets[0])
fmt.Println("幅優先探索(BFS)の頂点列:")
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"
)
/* 深さ優先走査の補助関数 */
func dfs(g *graphAdjList, visited map[Vertex]struct{}, res *[]Vertex, vet Vertex) {
// append 操作は新しい参照を返すため、元の参照を新しい slice の参照で再代入する必要がある
*res = append(*res, vet)
visited[vet] = struct{}{}
// この頂点のすべての隣接頂点を走査
for _, adjVet := range g.adjList[vet] {
_, isExist := visited[adjVet]
// 隣接頂点を再帰的に訪問
if !isExist {
dfs(g, visited, res, adjVet)
}
}
}
/* 深さ優先探索 */
// グラフを隣接リストで表し、指定した頂点の隣接頂点をすべて取得できるようにする
func graphDFS(g *graphAdjList, startVet Vertex) []Vertex {
// 頂点の走査順序
res := make([]Vertex, 0)
// 訪問済み頂点を記録するためのハッシュ集合
visited := make(map[Vertex]struct{})
dfs(g, visited, &res, startVet)
// 頂点の走査順を返す
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) {
/* 無向グラフを初期化 */
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("初期化後、グラフは:")
graph.print()
/* 深さ優先探索 */
res := graphDFS(graph, vets[0])
fmt.Println("深さ優先探索(DFS)の頂点列:")
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
/* コイン交換:貪欲法 */
func coinChangeGreedy(coins []int, amt int) int {
// coins リストはソート済みと仮定する
i := len(coins) - 1
count := 0
// 残額がなくなるまで貪欲選択を繰り返す
for amt > 0 {
// 残額以下で最も近い硬貨を見つける
for i > 0 && coins[i] > amt {
i--
}
// coins[i] を選択する
amt -= coins[i]
count++
}
// 実行可能な解が見つからなければ -1 を返す
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) {
// 貪欲法:大域最適解を保証できる
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("%d を作るのに必要な最小硬貨枚数は %d\n", amt, res)
// 貪欲法:大域最適解を保証できない
coins = []int{1, 20, 50}
amt = 60
res = coinChangeGreedy(coins, amt)
fmt.Printf("coins = %v, amt = %d\n", coins, amt)
fmt.Printf("%d を作るのに必要な最小硬貨枚数は %d\n", amt, res)
fmt.Println("実際に必要な最小枚数は 3、つまり 20 + 20 + 20")
// 貪欲法:大域最適解を保証できない
coins = []int{1, 49, 50}
amt = 98
res = coinChangeGreedy(coins, amt)
fmt.Printf("coins = %v, amt = %d\n", coins, amt)
fmt.Printf("%d を作るのに必要な最小硬貨枚数は %d\n", amt, res)
fmt.Println("実際に必要な最小枚数は 2、つまり 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"
/* 品物 */
type Item struct {
w int // 品物の重さ
v int // 品物の価値
}
/* 分数ナップサック:貪欲法 */
func fractionalKnapsack(wgt []int, val []int, cap int) float64 {
// 重さと価値の 2 属性を持つ品物リストを作成
items := make([]Item, len(wgt))
for i := 0; i < len(wgt); i++ {
items[i] = Item{wgt[i], val[i]}
}
// 単位価値 item.v / item.w の高い順にソートする
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)
})
// 貪欲選択を繰り返す
res := 0.0
for _, item := range items {
if item.w <= cap {
// 残り容量が十分なら、現在の品物を丸ごとナップサックに入れる
res += float64(item.v)
cap -= item.w
} else {
// 残り容量が足りない場合は、現在の品物の一部だけをナップサックに入れる
res += float64(item.v) / float64(item.w) * float64(cap)
// 残り容量がないため、ループを抜ける
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
// 貪欲法
res := fractionalKnapsack(wgt, val, capacity)
fmt.Println("ナップサック容量を超えない最大価値は", res)
}
@@ -0,0 +1,28 @@
// File: max_capacity.go
// Created Time: 2023-07-23
// Author: Reanon (793584285@qq.com)
package chapter_greedy
import "math"
/* 最大容量:貪欲法 */
func maxCapacity(ht []int) int {
// i, j を初期化し、それぞれ配列の両端に置く
i, j := 0, len(ht)-1
// 初期の最大容量は 0
res := 0
// 2 枚の板が出会うまで貪欲選択を繰り返す
for i < j {
// 最大容量を更新する
capacity := int(math.Min(float64(ht[i]), float64(ht[j]))) * (j - i)
res = int(math.Max(float64(res), float64(capacity)))
// 短い方を内側へ動かす
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}
// 貪欲法
res := maxCapacity(ht)
fmt.Println("最大容量は", 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"
/* 最大切断積:貪欲法 */
func maxProductCutting(n int) int {
// n <= 3 のときは、必ず 1 を切り出す
if n <= 3 {
return 1 * (n - 1)
}
// 貪欲に 3 を切り出し、a を 3 の個数、b を余りとする
a := n / 3
b := n % 3
if b == 1 {
// 余りが 1 のときは、1 * 3 を 2 * 2 に変える
return int(math.Pow(3, float64(a-1))) * 2 * 2
}
if b == 2 {
// 余りが 2 のときは、そのままにする
return int(math.Pow(3, float64(a))) * 2
}
// 余りが 0 のときは、そのままにする
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
// 貪欲法
res := maxProductCutting(n)
fmt.Println("最大分割積は", 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"
/* キーと値の組 */
type pair struct {
key int
val string
}
/* 配列ベースのハッシュテーブル */
type arrayHashMap struct {
buckets []*pair
}
/* ハッシュテーブルを初期化 */
func newArrayHashMap() *arrayHashMap {
// 100 個のバケットを含む配列を初期化
buckets := make([]*pair, 100)
return &arrayHashMap{buckets: buckets}
}
/* ハッシュ関数 */
func (a *arrayHashMap) hashFunc(key int) int {
index := key % 100
return index
}
/* 検索操作 */
func (a *arrayHashMap) get(key int) string {
index := a.hashFunc(key)
pair := a.buckets[index]
if pair == nil {
return "Not Found"
}
return pair.val
}
/* 追加操作 */
func (a *arrayHashMap) put(key int, val string) {
pair := &pair{key: key, val: val}
index := a.hashFunc(key)
a.buckets[index] = pair
}
/* 削除操作 */
func (a *arrayHashMap) remove(key int) {
index := a.hashFunc(key)
// nil に設定し、削除を表す
a.buckets[index] = nil
}
/* すべてのキーのペアを取得する */
func (a *arrayHashMap) pairSet() []*pair {
var pairs []*pair
for _, pair := range a.buckets {
if pair != nil {
pairs = append(pairs, pair)
}
}
return pairs
}
/* すべてのキーを取得 */
func (a *arrayHashMap) keySet() []int {
var keys []int
for _, pair := range a.buckets {
if pair != nil {
keys = append(keys, pair.key)
}
}
return keys
}
/* すべての値を取得 */
func (a *arrayHashMap) valueSet() []string {
var values []string
for _, pair := range a.buckets {
if pair != nil {
values = append(values, pair.val)
}
}
return values
}
/* ハッシュテーブルを出力 */
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) {
/* ハッシュテーブルを初期化 */
hmap := newArrayHashMap()
/* 追加操作 */
// ハッシュテーブルにキーと値のペア (key, value) を追加
hmap.put(12836, "シャオハー")
hmap.put(15937, "シャオルオ")
hmap.put(16750, "シャオスワン")
hmap.put(13276, "シャオファー")
hmap.put(10583, "シャオヤ")
fmt.Println("\n追加後、ハッシュ表は\nKey -> Value")
hmap.print()
/* 検索操作 */
// キー key をハッシュテーブルに渡し、値 value を取得
name := hmap.get(15937)
fmt.Println("\n学籍番号 15937 を入力し、見つかった名前は " + name)
/* 削除操作 */
// ハッシュテーブルからキーと値のペア (key, value) を削除
hmap.remove(10583)
fmt.Println("\n10583 を削除後、ハッシュ表は\nKey -> Value")
hmap.print()
/* ハッシュテーブルを走査 */
fmt.Println("\nキーと値の組 Key->Value を走査")
for _, kv := range hmap.pairSet() {
fmt.Println(kv.key, " -> ", kv.val)
}
fmt.Println("\nキー Key を個別に走査")
for _, key := range hmap.keySet() {
fmt.Println(key)
}
fmt.Println("\n値 Value を個別に走査")
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) {
/* ハッシュテーブルを初期化 */
hmap := newHashMapChaining()
/* 追加操作 */
// ハッシュテーブルにキーと値のペア (key, value) を追加
hmap.put(12836, "シャオハー")
hmap.put(15937, "シャオルオ")
hmap.put(16750, "シャオスワン")
hmap.put(13276, "シャオファー")
hmap.put(10583, "シャオヤ")
fmt.Println("\n追加後、ハッシュ表は\nKey -> Value")
hmap.print()
/* 検索操作 */
// キー key をハッシュテーブルに渡し、値 value を取得
name := hmap.get(15937)
fmt.Println("\n学籍番号 15937 を入力し、見つかった名前は", name)
/* 削除操作 */
// ハッシュテーブルからキーと値のペア (key, value) を削除
hmap.remove(12836)
fmt.Println("\n12836 を削除後、ハッシュ表は\nKey -> Value")
hmap.print()
}
func TestHashMapOpenAddressing(t *testing.T) {
/* ハッシュテーブルを初期化 */
hmap := newHashMapOpenAddressing()
/* 追加操作 */
// ハッシュテーブルにキーと値のペア (key, value) を追加
hmap.put(12836, "シャオハー")
hmap.put(15937, "シャオルオ")
hmap.put(16750, "シャオスワン")
hmap.put(13276, "シャオファー")
hmap.put(10583, "シャオヤ")
fmt.Println("\n追加後、ハッシュ表は\nKey -> Value")
hmap.print()
/* 検索操作 */
// キー key をハッシュテーブルに渡し、値 value を取得
name := hmap.get(13276)
fmt.Println("\n学籍番号 13276 を入力し、見つかった名前は ", name)
/* 削除操作 */
// ハッシュテーブルからキーと値のペア (key, value) を削除
hmap.remove(16750)
fmt.Println("\n16750 を削除後、ハッシュ表は\nKey -> Value")
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"
)
/* チェイン法ハッシュテーブル */
type hashMapChaining struct {
size int // キーと値のペア数
capacity int // ハッシュテーブル容量
loadThres float64 // リサイズを発動する負荷率のしきい値
extendRatio int // 拡張倍率
buckets [][]pair // バケット配列
}
/* コンストラクタ */
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,
}
}
/* ハッシュ関数 */
func (m *hashMapChaining) hashFunc(key int) int {
return key % m.capacity
}
/* 負荷率 */
func (m *hashMapChaining) loadFactor() float64 {
return float64(m.size) / float64(m.capacity)
}
/* 検索操作 */
func (m *hashMapChaining) get(key int) string {
idx := m.hashFunc(key)
bucket := m.buckets[idx]
// バケットを走査し、key が見つかれば対応する val を返す
for _, p := range bucket {
if p.key == key {
return p.val
}
}
// key が見つからない場合は空文字列を返す
return ""
}
/* 追加操作 */
func (m *hashMapChaining) put(key int, val string) {
// 負荷率がしきい値を超えたら、リサイズを実行
if m.loadFactor() > m.loadThres {
m.extend()
}
idx := m.hashFunc(key)
// バケットを走査し、指定した key が見つかれば対応する val を更新して返す
for i := range m.buckets[idx] {
if m.buckets[idx][i].key == key {
m.buckets[idx][i].val = val
return
}
}
// その key が存在しなければ、キーと値のペアを末尾に追加
p := pair{
key: key,
val: val,
}
m.buckets[idx] = append(m.buckets[idx], p)
m.size += 1
}
/* 削除操作 */
func (m *hashMapChaining) remove(key int) {
idx := m.hashFunc(key)
// バケットを走査してキーと値のペアを削除
for i, p := range m.buckets[idx] {
if p.key == key {
// スライスから削除する
m.buckets[idx] = append(m.buckets[idx][:i], m.buckets[idx][i+1:]...)
m.size -= 1
break
}
}
}
/* ハッシュテーブルを拡張 */
func (m *hashMapChaining) extend() {
// 元のハッシュテーブルを一時保存
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])
}
// リサイズ後の新しいハッシュテーブルを初期化
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
// キーと値のペアを元のハッシュテーブルから新しいハッシュテーブルへ移す
for _, bucket := range tmpBuckets {
for _, p := range bucket {
m.put(p.key, p.val)
}
}
}
/* ハッシュテーブルを出力 */
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"
)
/* オープンアドレス法ハッシュテーブル */
type hashMapOpenAddressing struct {
size int // キーと値のペア数
capacity int // ハッシュテーブル容量
loadThres float64 // リサイズを発動する負荷率のしきい値
extendRatio int // 拡張倍率
buckets []*pair // バケット配列
TOMBSTONE *pair // 削除済みマーク
}
/* コンストラクタ */
func newHashMapOpenAddressing() *hashMapOpenAddressing {
return &hashMapOpenAddressing{
size: 0,
capacity: 4,
loadThres: 2.0 / 3.0,
extendRatio: 2,
buckets: make([]*pair, 4),
TOMBSTONE: &pair{-1, "-1"},
}
}
/* ハッシュ関数 */
func (h *hashMapOpenAddressing) hashFunc(key int) int {
return key % h.capacity // キーに基づいてハッシュ値を計算
}
/* 負荷率 */
func (h *hashMapOpenAddressing) loadFactor() float64 {
return float64(h.size) / float64(h.capacity) // 現在の負荷率を計算
}
/* key に対応するバケットインデックスを探す */
func (h *hashMapOpenAddressing) findBucket(key int) int {
index := h.hashFunc(key) // 初期インデックスを取得
firstTombstone := -1 // 最初に遭遇した `TOMBSTONE` の位置を記録する
for h.buckets[index] != nil {
if h.buckets[index].key == key {
if firstTombstone != -1 {
// 以前に削除マークが見つかっていれば、そのインデックスへキーと値のペアを移動
h.buckets[firstTombstone] = h.buckets[index]
h.buckets[index] = h.TOMBSTONE
return firstTombstone // 移動後のバケットインデックスを返す
}
return index // 見つかったインデックスを返す
}
if firstTombstone == -1 && h.buckets[index] == h.TOMBSTONE {
firstTombstone = index // 最初に遭遇した削除マークの位置を記録する
}
index = (index + 1) % h.capacity // 線形探索を行い、末尾を越えたら先頭に戻る
}
// key が存在しない場合は追加位置のインデックスを返す
if firstTombstone != -1 {
return firstTombstone
}
return index
}
/* 検索操作 */
func (h *hashMapOpenAddressing) get(key int) string {
index := h.findBucket(key) // key に対応するバケットインデックスを探す
if h.buckets[index] != nil && h.buckets[index] != h.TOMBSTONE {
return h.buckets[index].val // キーと値の組が見つかったら、対応する val を返す
}
return "" // キーと値のペアが存在しない場合は `""` を返す
}
/* 追加操作 */
func (h *hashMapOpenAddressing) put(key int, val string) {
if h.loadFactor() > h.loadThres {
h.extend() // 負荷率がしきい値を超えたら、リサイズを実行
}
index := h.findBucket(key) // key に対応するバケットインデックスを探す
if h.buckets[index] == nil || h.buckets[index] == h.TOMBSTONE {
h.buckets[index] = &pair{key, val} // キーと値の組が存在しない場合は、その組を追加する
h.size++
} else {
h.buckets[index].val = val // キーと値のペアが見つかった場合は、`val` を上書きする
}
}
/* 削除操作 */
func (h *hashMapOpenAddressing) remove(key int) {
index := h.findBucket(key) // key に対応するバケットインデックスを探す
if h.buckets[index] != nil && h.buckets[index] != h.TOMBSTONE {
h.buckets[index] = h.TOMBSTONE // キーと値の組が見つかったら、削除マーカーで上書きする
h.size--
}
}
/* ハッシュテーブルを拡張 */
func (h *hashMapOpenAddressing) extend() {
oldBuckets := h.buckets // 元のハッシュテーブルを一時保存
h.capacity *= h.extendRatio // 容量を更新
h.buckets = make([]*pair, h.capacity) // リサイズ後の新しいハッシュテーブルを初期化
h.size = 0 // サイズをリセットする
// キーと値のペアを元のハッシュテーブルから新しいハッシュテーブルへ移す
for _, pair := range oldBuckets {
if pair != nil && pair != h.TOMBSTONE {
h.put(pair.key, pair.val)
}
}
}
/* ハッシュテーブルを出力 */
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) {
/* ハッシュテーブルを初期化 */
hmap := make(map[int]string)
/* 追加操作 */
// ハッシュテーブルにキーと値のペア (key, value) を追加
hmap[12836] = "シャオハー"
hmap[15937] = "シャオルオ"
hmap[16750] = "シャオスワン"
hmap[13276] = "シャオファー"
hmap[10583] = "シャオヤ"
fmt.Println("\n追加後、ハッシュ表は\nKey -> Value")
PrintMap(hmap)
/* 検索操作 */
// キー key をハッシュテーブルに渡し、値 value を取得
name := hmap[15937]
fmt.Println("\n学籍番号 15937 を入力し、見つかった名前は ", name)
/* 削除操作 */
// ハッシュテーブルからキーと値のペア (key, value) を削除
delete(hmap, 10583)
fmt.Println("\n10583 を削除後、ハッシュ表は\nKey -> Value")
PrintMap(hmap)
/* ハッシュテーブルを走査 */
// キーと値の組 key->value を走査する
fmt.Println("\nキーと値の組 Key->Value を走査")
for key, value := range hmap {
fmt.Println(key, "->", value)
}
// キー key のみを走査する
fmt.Println("\nキー Key を個別に走査")
for key := range hmap {
fmt.Println(key)
}
// 値 value のみを走査する
fmt.Println("\n値 Value を個別に走査")
for _, value := range hmap {
fmt.Println(value)
}
}
func TestSimpleHash(t *testing.T) {
var hash int
key := "Hello アルゴリズム"
hash = addHash(key)
fmt.Println("加算ハッシュ値は " + strconv.Itoa(hash))
hash = mulHash(key)
fmt.Println("乗算ハッシュ値は " + strconv.Itoa(hash))
hash = xorHash(key)
fmt.Println("排他的論理和ハッシュ値は " + strconv.Itoa(hash))
hash = rotHash(key)
fmt.Println("回転ハッシュ値は " + 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"
/* 加算ハッシュ */
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)
}
/* 乗算ハッシュ */
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 ハッシュ */
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
}
/* 回転ハッシュ */
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
// Go では heap.Interface を実装することで整数の最大ヒープを構築できる
// heap.Interface を実装するには、同時に sort.Interface も実装する必要がある
type intHeap []any
// Push は heap.Interface の関数で、要素をヒープに追加する
func (h *intHeap) Push(x any) {
// Push と Pop は pointer receiver を使う
// これらはスライスの内容を調整するだけでなく、スライスの長さも変更するためである。
*h = append(*h, x.(int))
}
// Pop は heap.Interface の関数で、ヒープの先頭要素を取り出す
func (h *intHeap) Pop() any {
// ヒープから取り出す要素を末尾に置く
last := (*h)[len(*h)-1]
*h = (*h)[:len(*h)-1]
return last
}
// Len は sort.Interface の関数
func (h *intHeap) Len() int {
return len(*h)
}
// Less は sort.Interface の関数
func (h *intHeap) Less(i, j int) bool {
// 最小ヒープを実装する場合は、不等号を < に調整する
return (*h)[i].(int) > (*h)[j].(int)
}
// Swap は sort.Interface の関数
func (h *intHeap) Swap(i, j int) {
(*h)[i], (*h)[j] = (*h)[j], (*h)[i]
}
// Top ヒープ先頭要素を取得
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) {
// heap.Interface の関数を呼び出して要素を追加する
heap.Push(h, val)
fmt.Printf("\n要素 %d をヒープに追加後 \n", val)
PrintHeap(*h)
}
func testPop(h *intHeap) {
// heap.Interface の関数を呼び出して要素を削除する
val := heap.Pop(h)
fmt.Printf("\nヒープ先頭要素 %d を取り出した後 \n", val)
PrintHeap(*h)
}
func TestHeap(t *testing.T) {
/* ヒープを初期化 */
// 最大ヒープを初期化
maxHeap := &intHeap{}
heap.Init(maxHeap)
/* 要素をヒープに追加 */
testPush(maxHeap, 1)
testPush(maxHeap, 3)
testPush(maxHeap, 2)
testPush(maxHeap, 5)
testPush(maxHeap, 4)
/* ヒープ頂点の要素を取得 */
top := maxHeap.Top()
fmt.Printf("ヒープ先頭要素は %d\n", top)
/* ヒープ頂点の要素を取り出す */
testPop(maxHeap)
testPop(maxHeap)
testPop(maxHeap)
testPop(maxHeap)
testPop(maxHeap)
/* ヒープのサイズを取得 */
size := len(*maxHeap)
fmt.Printf("ヒープの要素数は %d\n", size)
/* ヒープが空かどうかを判定 */
isEmpty := len(*maxHeap) == 0
fmt.Printf("ヒープが空か %t\n", isEmpty)
}
func TestMyHeap(t *testing.T) {
/* ヒープを初期化 */
// 最大ヒープを初期化
maxHeap := newMaxHeap([]any{9, 8, 6, 6, 7, 5, 2, 1, 4, 3, 6, 2})
fmt.Printf("入力配列からヒープを構築した後\n")
maxHeap.print()
/* ヒープ頂点の要素を取得 */
peek := maxHeap.peek()
fmt.Printf("\nヒープ先頭要素は %d\n", peek)
/* 要素をヒープに追加 */
val := 7
maxHeap.push(val)
fmt.Printf("\n要素 %d をヒープに追加した後\n", val)
maxHeap.print()
/* ヒープ頂点の要素を取り出す */
peek = maxHeap.pop()
fmt.Printf("\nヒープ先頭要素 %d を取り出した後\n", peek)
maxHeap.print()
/* ヒープのサイズを取得 */
size := maxHeap.size()
fmt.Printf("\nヒープの要素数は %d\n", size)
/* ヒープが空かどうかを判定 */
isEmpty := maxHeap.isEmpty()
fmt.Printf("\nヒープが空か %t\n", isEmpty)
}
func TestTopKHeap(t *testing.T) {
/* ヒープを初期化 */
// 最大ヒープを初期化
nums := []int{1, 7, 6, 3, 2}
k := 3
res := topKHeap(nums, k)
fmt.Printf("最大の " + strconv.Itoa(k) + " 個の要素は")
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 {
// 配列ではなくスライスを使うことで、拡張を考慮せずに済む
data []any
}
/* コンストラクタ。空のヒープを作成する */
func newHeap() *maxHeap {
return &maxHeap{
data: make([]any, 0),
}
}
/* コンストラクタ。スライスからヒープを構築する */
func newMaxHeap(nums []any) *maxHeap {
// リスト要素をそのままヒープに追加
h := &maxHeap{data: nums}
for i := h.parent(len(h.data) - 1); i >= 0; i-- {
// 葉ノード以外のすべてのノードをヒープ化
h.siftDown(i)
}
return h
}
/* 左子ノードのインデックスを取得 */
func (h *maxHeap) left(i int) int {
return 2*i + 1
}
/* 右子ノードのインデックスを取得 */
func (h *maxHeap) right(i int) int {
return 2*i + 2
}
/* 親ノードのインデックスを取得 */
func (h *maxHeap) parent(i int) int {
// 切り捨て除算
return (i - 1) / 2
}
/* 要素を交換 */
func (h *maxHeap) swap(i, j int) {
h.data[i], h.data[j] = h.data[j], h.data[i]
}
/* ヒープのサイズを取得 */
func (h *maxHeap) size() int {
return len(h.data)
}
/* ヒープが空かどうかを判定 */
func (h *maxHeap) isEmpty() bool {
return len(h.data) == 0
}
/* ヒープ先頭要素にアクセス */
func (h *maxHeap) peek() any {
return h.data[0]
}
/* 要素をヒープに追加 */
func (h *maxHeap) push(val any) {
// ノードを追加
h.data = append(h.data, val)
// 下から上へヒープ化
h.siftUp(len(h.data) - 1)
}
/* ノード i から始めて、下から上へヒープ化 */
func (h *maxHeap) siftUp(i int) {
for true {
// ノード i の親ノードを取得
p := h.parent(i)
// 「根ノードを越えた」または「ノードの修復が不要」になったらヒープ化を終了
if p < 0 || h.data[i].(int) <= h.data[p].(int) {
break
}
// 2 つのノードを交換
h.swap(i, p)
// ループで下から上へヒープ化
i = p
}
}
/* 要素をヒープから取り出す */
func (h *maxHeap) pop() any {
// 空判定の処理
if h.isEmpty() {
fmt.Println("error")
return nil
}
// 根ノードと最も右の葉ノードを交換(先頭要素と末尾要素を交換)
h.swap(0, h.size()-1)
// ノードを削除
val := h.data[len(h.data)-1]
h.data = h.data[:len(h.data)-1]
// 上から下へヒープ化
h.siftDown(0)
// ヒープ先頭要素を返す
return val
}
/* ノード i から始めて、上から下へヒープ化 */
func (h *maxHeap) siftDown(i int) {
for true {
// ノード i, l, r のうち値が最大のノードを max とする
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
}
// ノード i が最大、またはインデックス l, r が範囲外なら、ヒープ化は不要なので抜ける
if max == i {
break
}
// 2 つのノードを交換
h.swap(i, max)
// ループで上から下へヒープ化
i = max
}
}
/* ヒープ(二分木)を出力 */
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] }
// Push は heap.Interface のメソッドで、要素をヒープに追加する
func (h *minHeap) Push(x any) {
*h = append(*h, x.(int))
}
// Pop は heap.Interface のメソッドで、ヒープの先頭要素を取り出す
func (h *minHeap) Pop() any {
// ヒープから取り出す要素を末尾に置く
last := (*h)[len(*h)-1]
*h = (*h)[:len(*h)-1]
return last
}
// Top ヒープ先頭要素を取得
func (h *minHeap) Top() any {
return (*h)[0]
}
/* ヒープに基づいて配列中の最大の k 個の要素を探す */
func topKHeap(nums []int, k int) *minHeap {
// 最小ヒープを初期化
h := &minHeap{}
heap.Init(h)
// 配列の先頭 k 個の要素をヒープに追加
for i := 0; i < k; i++ {
heap.Push(h, nums[i])
}
// k+1 番目の要素から開始し、ヒープ長を k に保つ
for i := k; i < len(nums); i++ {
// 現在の要素がヒープ先頭より大きければ、ヒープ先頭を取り出して現在の要素を追加する
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
/* 二分探索(両閉区間) */
func binarySearch(nums []int, target int) int {
// 両閉区間 [0, n-1] を初期化する。つまり i, j はそれぞれ配列の先頭要素と末尾要素を指す
i, j := 0, len(nums)-1
// ループし、探索区間が空になったら終了する(i > j で空)
for i <= j {
m := i + (j-i)/2 // 中点インデックス m を計算
if nums[m] < target { // この場合、target は区間 [m+1, j] にある
i = m + 1
} else if nums[m] > target { // この場合、target は区間 [i, m-1] にある
j = m - 1
} else { // 目標要素が見つかったらそのインデックスを返す
return m
}
}
// 目標要素が見つからなければ -1 を返す
return -1
}
/* 二分探索(左閉右開区間) */
func binarySearchLCRO(nums []int, target int) int {
// 左閉右開区間 [0, n) を初期化する。つまり i, j はそれぞれ配列の先頭要素と末尾要素+1を指す
i, j := 0, len(nums)
// ループし、探索区間が空になったら終了する(i = j で空)
for i < j {
m := i + (j-i)/2 // 中点インデックス m を計算
if nums[m] < target { // この場合、target は区間 [m+1, j) にある
i = m + 1
} else if nums[m] > target { // この場合、target は区間 [i, m) にある
j = m
} else { // 目標要素が見つかったらそのインデックスを返す
return m
}
}
// 目標要素が見つからなければ -1 を返す
return -1
}
@@ -0,0 +1,31 @@
// File: binary_search_edge.go
// Created Time: 2023-08-23
// Author: Reanon (793584285@qq.com)
package chapter_searching
/* 最も左の target を二分探索 */
func binarySearchLeftEdge(nums []int, target int) int {
// target の挿入位置を探すのと等価
i := binarySearchInsertion(nums, target)
// target が見つからなければ、-1 を返す
if i == len(nums) || nums[i] != target {
return -1
}
// target が見つかったら、インデックス i を返す
return i
}
/* 最も右の target を二分探索 */
func binarySearchRightEdge(nums []int, target int) int {
// 最左の target + 1 を探す問題に変換する
i := binarySearchInsertion(nums, target+1)
// j は最も右の target を指し、i は target より大きい最初の要素を指す
j := i - 1
// target が見つからなければ、-1 を返す
if j == -1 || nums[j] != target {
return -1
}
// target が見つかったら、インデックス j を返す
return j
}
@@ -0,0 +1,49 @@
// File: binary_search_insertion.go
// Created Time: 2023-08-23
// Author: Reanon (793584285@qq.com)
package chapter_searching
/* 二分探索で挿入位置を探す(重複要素なし) */
func binarySearchInsertionSimple(nums []int, target int) int {
// 両閉区間 [0, n-1] を初期化
i, j := 0, len(nums)-1
for i <= j {
// 中点インデックス m を計算
m := i + (j-i)/2
if nums[m] < target {
// target は区間 [m+1, j] にある
i = m + 1
} else if nums[m] > target {
// target は区間 [i, m-1] にある
j = m - 1
} else {
// target が見つかったら、挿入位置 m を返す
return m
}
}
// target が見つからなければ、挿入位置 i を返す
return i
}
/* 二分探索で挿入位置を探す(重複要素あり) */
func binarySearchInsertion(nums []int, target int) int {
// 両閉区間 [0, n-1] を初期化
i, j := 0, len(nums)-1
for i <= j {
// 中点インデックス m を計算
m := i + (j-i)/2
if nums[m] < target {
// target は区間 [m+1, j] にある
i = m + 1
} else if nums[m] > target {
// target は区間 [i, m-1] にある
j = m - 1
} else {
// target より小さい最初の要素は区間 [i, m-1] にある
j = m - 1
}
}
// 挿入位置 i を返す
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
)
// 配列で二分探索を実行
actual := binarySearch(nums, target)
fmt.Println("対象要素 6 のインデックス =", actual)
if actual != expected {
t.Errorf("対象要素 6 のインデックス = %d, 想定値は %d", actual, expected)
}
}
func TestBinarySearchEdge(t *testing.T) {
// 重複要素を含む配列
nums := []int{1, 3, 6, 8, 12, 15, 23, 26, 31, 35}
fmt.Println("\n配列 nums = ", nums)
// 二分探索で左端と右端を探す
for _, target := range []int{6, 7} {
index := binarySearchLeftEdge(nums, target)
fmt.Println("最も左の要素", target, "のインデックスは", index)
index = binarySearchRightEdge(nums, target)
fmt.Println("最も右の要素", target, "のインデックスは", index)
}
}
func TestBinarySearchInsertion(t *testing.T) {
// 重複要素のない配列
nums := []int{1, 3, 6, 8, 12, 15, 23, 26, 31, 35}
fmt.Println("配列 nums =", nums)
// 二分探索で挿入位置を探す
for _, target := range []int{6, 9} {
index := binarySearchInsertionSimple(nums, target)
fmt.Println("要素", target, "の挿入位置のインデックスは", index)
}
// 重複要素を含む配列
nums = []int{1, 3, 6, 6, 6, 6, 6, 10, 12, 15}
fmt.Println("\n配列 nums =", nums)
// 二分探索で挿入位置を探す
for _, target := range []int{2, 6, 20} {
index := binarySearchInsertion(nums, target)
fmt.Println("要素", target, "の挿入位置のインデックスは", 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"
/* ハッシュ探索(配列) */
func hashingSearchArray(m map[int]int, target int) int {
// ハッシュテーブルの key: 目標要素、value: インデックス
// ハッシュテーブルにこの key がなければ -1 を返す
if index, ok := m[target]; ok {
return index
} else {
return -1
}
}
/* ハッシュ探索(連結リスト) */
func hashingSearchLinkedList(m map[int]*ListNode, target int) *ListNode {
// ハッシュテーブルの key: 対象ノードの値、value: ノードオブジェクト
// ハッシュテーブルにその key がなければ nil を返す
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
/* ハッシュ探索(配列) */
nums := []int{1, 5, 3, 2, 4, 7, 5, 9, 10, 8}
// ハッシュテーブルを初期化
m := make(map[int]int)
for i := 0; i < len(nums); i++ {
m[nums[i]] = i
}
index := hashingSearchArray(m, target)
fmt.Println("対象要素 3 のインデックス = ", index)
/* ハッシュ探索(連結リスト) */
head := ArrayToLinkedList(nums)
// ハッシュテーブルを初期化
m1 := make(map[int]*ListNode)
for head != nil {
m1[head.Val] = head
head = head.Next
}
node := hashingSearchLinkedList(m1, target)
fmt.Println("対象ノード値 3 に対応するノードオブジェクト = ", 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"
)
/* 線形探索(配列) */
func linearSearchArray(nums []int, target int) int {
// 配列を走査
for i := 0; i < len(nums); i++ {
// 目標要素が見つかったらそのインデックスを返す
if nums[i] == target {
return i
}
}
// 目標要素が見つからなければ -1 を返す
return -1
}
/* 線形探索(連結リスト) */
func linearSearchLinkedList(node *ListNode, target int) *ListNode {
// 連結リストを走査
for node != nil {
// 対象ノードが見つかったら、それを返す
if node.Val == target {
return node
}
node = node.Next
}
// 対象要素が見つからない場合は `nil` を返す
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}
// 配列で線形探索を行う
index := linearSearchArray(nums, target)
fmt.Println("対象要素 3 のインデックス =", index)
// 連結リストで線形探索を行う
head := ArrayToLinkedList(nums)
node := linearSearchLinkedList(head, target)
fmt.Println("対象ノード値 3 に対応するノードオブジェクト =", 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
/* 方法 1:総当たり列挙 */
func twoSumBruteForce(nums []int, target int) []int {
size := len(nums)
// 2重ループのため、時間計算量は 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
}
/* 方法 2:補助ハッシュテーブル */
func twoSumHashTable(nums []int, target int) []int {
// 補助ハッシュテーブルを使用し、空間計算量は O(n)
hashTable := map[int]int{}
// 単一ループで、時間計算量は 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
// ====== Driver Code ======
// 方法 1:総当たり法
res := twoSumBruteForce(nums, target)
fmt.Println("方法1 res =", res)
// 方法2: ハッシュテーブル
res = twoSumHashTable(nums, target)
fmt.Println("方法2 res =", res)
}
@@ -0,0 +1,38 @@
// File: bubble_sort.go
// Created Time: 2022-12-06
// Author: Slone123c (274325721@qq.com)
package chapter_sorting
/* バブルソート */
func bubbleSort(nums []int) {
// 外側のループ:未ソート区間は [0, i]
for i := len(nums) - 1; i > 0; i-- {
// 内側のループ:未ソート区間 [0, i] の最大要素をその区間の最右端へ交換
for j := 0; j < i; j++ {
if nums[j] > nums[j+1] {
// nums[j] と nums[j + 1] を交換
nums[j], nums[j+1] = nums[j+1], nums[j]
}
}
}
}
/* バブルソート(フラグ最適化) */
func bubbleSortWithFlag(nums []int) {
// 外側のループ:未ソート区間は [0, i]
for i := len(nums) - 1; i > 0; i-- {
flag := false // フラグを初期化する
// 内側のループ:未ソート区間 [0, i] の最大要素をその区間の最右端へ交換
for j := 0; j < i; j++ {
if nums[j] > nums[j+1] {
// nums[j] と nums[j + 1] を交換
nums[j], nums[j+1] = nums[j+1], nums[j]
flag = true // 交換する要素を記録
}
}
if flag == false { // このバブル処理で要素交換が一度もなければそのまま終了
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("バブルソート完了後 nums = ", nums)
nums1 := []int{4, 1, 3, 1, 5, 2}
bubbleSortWithFlag(nums1)
fmt.Println("バブルソート完了後 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"
/* バケットソート */
func bucketSort(nums []float64) {
// k = n/2 個のバケットを初期化し、各バケットに 2 要素ずつ割り当てる想定とする
k := len(nums) / 2
buckets := make([][]float64, k)
for i := 0; i < k; i++ {
buckets[i] = make([]float64, 0)
}
// 1. 配列要素を各バケットに振り分ける
for _, num := range nums {
// 入力データの範囲は [0, 1) であり、num * k を用いてインデックス範囲 [0, k-1] に写像する
i := int(num * float64(k))
// num をバケット i に追加
buckets[i] = append(buckets[i], num)
}
// 2. 各バケットをソートする
for i := 0; i < k; i++ {
// 組み込みのスライスソート関数を使う。ほかのソートアルゴリズムに置き換えてもよい
sort.Float64s(buckets[i])
}
// 3. バケットを走査して結果を結合
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) {
// 入力データは範囲 [0, 1) の浮動小数点数とする
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("バケットソート完了後 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{}
/* 計数ソート */
// 簡易実装のため、オブジェクトのソートには使えない
func countingSortNaive(nums []int) {
// 1. 配列の最大要素 m を求める
m := 0
for _, num := range nums {
if num > m {
m = num
}
}
// 2. 各数値の出現回数を数える
// counter[num] は num の出現回数を表す
counter := make([]int, m+1)
for _, num := range nums {
counter[num]++
}
// 3. counter を走査し、各要素を元の配列 nums に書き戻す
for i, num := 0, 0; num < m+1; num++ {
for j := 0; j < counter[num]; j++ {
nums[i] = num
i++
}
}
}
/* 計数ソート */
// 完全な実装で、オブジェクトをソートでき、かつ安定ソートである
func countingSort(nums []int) {
// 1. 配列の最大要素 m を求める
m := 0
for _, num := range nums {
if num > m {
m = num
}
}
// 2. 各数値の出現回数を数える
// counter[num] は num の出現回数を表す
counter := make([]int, m+1)
for _, num := range nums {
counter[num]++
}
// 3. counter の累積和を求めて、「出現回数」を「末尾インデックス」に変換する
// つまり counter[num]-1 は、num が res に最後に現れるインデックス
for i := 0; i < m; i++ {
counter[i+1] += counter[i]
}
// 4. nums を逆順に走査し、各要素を結果配列 res に格納する
// 結果を記録するための配列 res を初期化
n := len(nums)
res := make([]int, n)
for i := n - 1; i >= 0; i-- {
num := nums[i]
// num を対応するインデックスに配置
res[counter[num]-1] = num
// 累積和を 1 減らして、次に num を配置するインデックスを得る
counter[num]--
}
// 結果配列 res で元の配列 nums を上書きする
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("カウントソート(オブジェクトはソート不可)完了後 nums = ", nums)
nums1 := []int{1, 0, 1, 2, 0, 4, 0, 2, 2, 4}
countingSort(nums1)
fmt.Println("カウントソート完了後 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
/* ヒープの長さは n。ノード i から下方向にヒープ化 */
func siftDown(nums *[]int, n, i int) {
for true {
// ノード i, l, r のうち値が最大のノードを ma とする
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
}
// ノード i が最大、またはインデックス l, r が範囲外なら、ヒープ化は不要なので抜ける
if ma == i {
break
}
// 2 つのノードを交換
(*nums)[i], (*nums)[ma] = (*nums)[ma], (*nums)[i]
// ループで上から下へヒープ化
i = ma
}
}
/* ヒープソート */
func heapSort(nums *[]int) {
// ヒープ構築:葉ノード以外のすべてのノードをヒープ化する
for i := len(*nums)/2 - 1; i >= 0; i-- {
siftDown(nums, len(*nums), i)
}
// ヒープから最大要素を取り出し、n-1 回繰り返す
for i := len(*nums) - 1; i > 0; i-- {
// 根ノードと最も右の葉ノードを交換(先頭要素と末尾要素を交換)
(*nums)[0], (*nums)[i] = (*nums)[i], (*nums)[0]
// 根ノードを起点に、上から下へヒープ化
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("ヒープソート完了後 nums = ", nums)
}
@@ -0,0 +1,20 @@
// File: insertion_sort.go
// Created Time: 2022-12-12
// Author: msk397 (machangxinq@gmail.com)
package chapter_sorting
/* 挿入ソート */
func insertionSort(nums []int) {
// 外側ループ:整列済み区間は [0, i-1]
for i := 1; i < len(nums); i++ {
base := nums[i]
j := i - 1
// 内側ループ: base をソート済み区間 [0, i-1] の正しい位置に挿入する
for j >= 0 && nums[j] > base {
nums[j+1] = nums[j] // nums[j] を 1 つ右へ移動する
j--
}
nums[j+1] = base // base を正しい位置に配置する
}
}

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