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2024-05-15 19:00:27 +08:00
parent bd54cd096b
commit e434a3343c
36 changed files with 402 additions and 107 deletions
@@ -99,7 +99,12 @@ comments: true
```rust title="array.rs"
/* 初始化陣列 */
let arr: Vec<i32> = vec![0; 5]; // [0, 0, 0, 0, 0]
let arr: [i32; 5] = [0; 5]; // [0, 0, 0, 0, 0]
let slice: &[i32] = &[0; 5];
// 在 Rust 中,指定長度時([i32; 5])為陣列,不指定長度時(&[i32])為切片
// 由於 Rust 的陣列被設計為在編譯期確定長度,因此只能使用常數來指定長度
// Vector 是 Rust 一般情況下用作動態陣列的型別
// 為了方便實現擴容 extend() 方法,以下將 vector 看作陣列(array
let nums: Vec<i32> = vec![1, 3, 2, 5, 4];
```
@@ -477,7 +482,7 @@ comments: true
```rust title="array.rs"
/* 在陣列的索引 index 處插入元素 num */
fn insert(nums: &mut Vec<i32>, num: i32, index: usize) {
fn insert(nums: &mut [i32], num: i32, index: usize) {
// 把索引 index 以及之後的所有元素向後移動一位
for i in (index + 1..nums.len()).rev() {
nums[i] = nums[i - 1];
@@ -670,7 +675,7 @@ comments: true
```rust title="array.rs"
/* 刪除索引 index 處的元素 */
fn remove(nums: &mut Vec<i32>, index: usize) {
fn remove(nums: &mut [i32], index: usize) {
// 把索引 index 之後的所有元素向前移動一位
for i in index..nums.len() - 1 {
nums[i] = nums[i + 1];
@@ -1350,7 +1355,7 @@ comments: true
```rust title="array.rs"
/* 擴展陣列長度 */
fn extend(nums: Vec<i32>, enlarge: usize) -> Vec<i32> {
fn extend(nums: &[i32], enlarge: usize) -> Vec<i32> {
// 初始化一個擴展長度後的陣列
let mut res: Vec<i32> = vec![0; nums.len() + enlarge];
// 將原陣列中的所有元素複製到新
@@ -77,4 +77,4 @@ comments: true
**Q**:初始化串列 `res = [0] * self.size()` 操作,會導致 `res` 的每個元素引用相同的位址嗎?
不會。但二維陣列會有這個問題,例如初始化二維串列 `res = [[0] * self.size()]` ,則多次引用了同一個串列 `[0]`
不會。但二維陣列會有這個問題,例如初始化二維串列 `res = [[0]] * self.size()` ,則多次引用了同一個串列 `[0]`
@@ -422,9 +422,32 @@ comments: true
=== "Ruby"
```ruby title="binary_search_recur.rb"
[class]{}-[func]{dfs}
### 二分搜尋:問題 f(i, j) ###
def dfs(nums, target, i, j)
# 若區間為空,代表無目標元素,則返回 -1
return -1 if i > j
# 計算中點索引 m
m = (i + j) / 2
[class]{}-[func]{binary_search}
if nums[m] < target
# 遞迴子問題 f(m+1, j)
return dfs(nums, target, m + 1, j)
elsif nums[m] > target
# 遞迴子問題 f(i, m-1)
return dfs(nums, target, i, m - 1)
else
# 找到目標元素,返回其索引
return m
end
end
### 二分搜尋 ###
def binary_search(nums, target)
n = nums.length
# 求解問題 f(0, n-1)
dfs(nums, target, 0, n - 1)
end
```
=== "Zig"
@@ -485,9 +485,31 @@ comments: true
=== "Ruby"
```ruby title="build_tree.rb"
[class]{}-[func]{dfs}
### 構建二元樹:分治 ###
def dfs(preorder, inorder_map, i, l, r)
# 子樹區間為空時終止
return if r - l < 0
[class]{}-[func]{build_tree}
# 初始化根節點
root = TreeNode.new(preorder[i])
# 查詢 m ,從而劃分左右子樹
m = inorder_map[preorder[i]]
# 子問題:構建左子樹
root.left = dfs(preorder, inorder_map, i + 1, l, m - 1)
# 子問題:構建右子樹
root.right = dfs(preorder, inorder_map, i + 1 + m - l, m + 1, r)
# 返回根節點
root
end
### 構建二元樹 ###
def build_tree(preorder, inorder)
# 初始化雜湊表,儲存 inorder 元素到索引的對映
inorder_map = {}
inorder.each_with_index { |val, i| inorder_map[val] = i }
dfs(preorder, inorder_map, 0, 0, inorder.length - 1)
end
```
=== "Zig"
@@ -409,7 +409,7 @@ comments: true
/* 移動一個圓盤 */
fn move_pan(src: &mut Vec<i32>, tar: &mut Vec<i32>) {
// 從 src 頂部拿出一個圓盤
let pan = src.remove(src.len() - 1);
let pan = src.pop().unwrap();
// 將圓盤放入 tar 頂部
tar.push(pan);
}
@@ -510,11 +510,36 @@ comments: true
=== "Ruby"
```ruby title="hanota.rb"
[class]{}-[func]{move}
### 移動一個圓盤 ###
def move(src, tar)
# 從 src 頂部拿出一個圓盤
pan = src.pop
# 將圓盤放入 tar 頂部
tar << pan
end
[class]{}-[func]{dfs}
### 求解河內塔問題 f(i) ###
def dfs(i, src, buf, tar)
# 若 src 只剩下一個圓盤,則直接將其移到 tar
if i == 1
move(src, tar)
return
end
[class]{}-[func]{solve_hanota}
# 子問題 f(i-1) :將 src 頂部 i-1 個圓盤藉助 tar 移到 buf
dfs(i - 1, src, tar, buf)
# 子問題 f(1) :將 src 剩餘一個圓盤移到 tar
move(src, tar)
# 子問題 f(i-1) :將 buf 頂部 i-1 個圓盤藉助 src 移到 tar
dfs(i - 1, buf, src, tar)
end
### 求解河內塔問題 ###
def solve_hanota(_A, _B, _C)
n = _A.length
# 將 A 頂部 n 個圓盤藉助 B 移到 C
dfs(n, _A, _B, _C)
end
```
=== "Zig"
@@ -457,7 +457,7 @@ $$
=== "JS"
```javascript title="min_cost_climbing_stairs_dp.js"
/* 爬樓梯最小代價:狀態壓縮後的動態規劃 */
/* 爬樓梯最小代價:空間最佳化後的動態規劃 */
function minCostClimbingStairsDPComp(cost) {
const n = cost.length - 1;
if (n === 1 || n === 2) {
@@ -477,7 +477,7 @@ $$
=== "TS"
```typescript title="min_cost_climbing_stairs_dp.ts"
/* 爬樓梯最小代價:狀態壓縮後的動態規劃 */
/* 爬樓梯最小代價:空間最佳化後的動態規劃 */
function minCostClimbingStairsDPComp(cost: Array<number>): number {
const n = cost.length - 1;
if (n === 1 || n === 2) {
@@ -1361,7 +1361,7 @@ $$
=== "JS"
```javascript title="min_path_sum.js"
/* 最小路徑和:狀態壓縮後的動態規劃 */
/* 最小路徑和:空間最佳化後的動態規劃 */
function minPathSumDPComp(grid) {
const n = grid.length,
m = grid[0].length;
@@ -1388,7 +1388,7 @@ $$
=== "TS"
```typescript title="min_path_sum.ts"
/* 最小路徑和:狀態壓縮後的動態規劃 */
/* 最小路徑和:空間最佳化後的動態規劃 */
function minPathSumDPComp(grid: Array<Array<number>>): number {
const n = grid.length,
m = grid[0].length;
@@ -746,7 +746,7 @@ $$
=== "JS"
```javascript title="edit_distance.js"
/* 編輯距離:狀態壓縮後的動態規劃 */
/* 編輯距離:空間最佳化後的動態規劃 */
function editDistanceDPComp(s, t) {
const n = s.length,
m = t.length;
@@ -780,7 +780,7 @@ $$
=== "TS"
```typescript title="edit_distance.ts"
/* 編輯距離:狀態壓縮後的動態規劃 */
/* 編輯距離:空間最佳化後的動態規劃 */
function editDistanceDPComp(s: string, t: string): number {
const n = s.length,
m = t.length;
@@ -1307,7 +1307,7 @@ $$
=== "JS"
```javascript title="knapsack.js"
/* 0-1 背包:狀態壓縮後的動態規劃 */
/* 0-1 背包:空間最佳化後的動態規劃 */
function knapsackDPComp(wgt, val, cap) {
const n = wgt.length;
// 初始化 dp 表
@@ -1329,7 +1329,7 @@ $$
=== "TS"
```typescript title="knapsack.ts"
/* 0-1 背包:狀態壓縮後的動態規劃 */
/* 0-1 背包:空間最佳化後的動態規劃 */
function knapsackDPComp(
wgt: Array<number>,
val: Array<number>,
@@ -554,7 +554,7 @@ $$
=== "JS"
```javascript title="unbounded_knapsack.js"
/* 完全背包:狀態壓縮後的動態規劃 */
/* 完全背包:空間最佳化後的動態規劃 */
function unboundedKnapsackDPComp(wgt, val, cap) {
const n = wgt.length;
// 初始化 dp 表
@@ -578,7 +578,7 @@ $$
=== "TS"
```typescript title="unbounded_knapsack.ts"
/* 完全背包:狀態壓縮後的動態規劃 */
/* 完全背包:空間最佳化後的動態規劃 */
function unboundedKnapsackDPComp(
wgt: Array<number>,
val: Array<number>,
@@ -1417,7 +1417,7 @@ $$
=== "JS"
```javascript title="coin_change.js"
/* 零錢兌換:狀態壓縮後的動態規劃 */
/* 零錢兌換:空間最佳化後的動態規劃 */
function coinChangeDPComp(coins, amt) {
const n = coins.length;
const MAX = amt + 1;
@@ -1443,7 +1443,7 @@ $$
=== "TS"
```typescript title="coin_change.ts"
/* 零錢兌換:狀態壓縮後的動態規劃 */
/* 零錢兌換:空間最佳化後的動態規劃 */
function coinChangeDPComp(coins: Array<number>, amt: number): number {
const n = coins.length;
const MAX = amt + 1;
@@ -2190,7 +2190,7 @@ $$
=== "JS"
```javascript title="coin_change_ii.js"
/* 零錢兌換 II狀態壓縮後的動態規劃 */
/* 零錢兌換 II空間最佳化後的動態規劃 */
function coinChangeIIDPComp(coins, amt) {
const n = coins.length;
// 初始化 dp 表
@@ -2215,7 +2215,7 @@ $$
=== "TS"
```typescript title="coin_change_ii.ts"
/* 零錢兌換 II狀態壓縮後的動態規劃 */
/* 零錢兌換 II空間最佳化後的動態規劃 */
function coinChangeIIDPComp(coins: Array<number>, amt: number): number {
const n = coins.length;
// 初始化 dp 表
@@ -496,9 +496,39 @@ comments: true
=== "Ruby"
```ruby title="fractional_knapsack.rb"
[class]{Item}-[func]{}
### 物品 ###
class Item
attr_accessor :w # 物品重量
attr_accessor :v # 物品價值
[class]{}-[func]{fractional_knapsack}
def initialize(w, v)
@w = w
@v = v
end
end
### 分數背包:貪婪 ###
def fractional_knapsack(wgt, val, cap)
# 建立物品串列,包含兩個屬性:重量,價值
items = wgt.each_with_index.map { |w, i| Item.new(w, val[i]) }
# 按照單位價值 item.v / item.w 從高到低進行排序
items.sort! { |a, b| (b.v.to_f / b.w) <=> (a.v.to_f / a.w) }
# 迴圈貪婪選擇
res = 0
for item in items
if item.w <= cap
# 若剩餘容量充足,則將當前物品整個裝進背包
res += item.v
cap -= item.w
else
# 若剩餘容量不足,則將當前物品的一部分裝進背包
res += (item.v.to_f / item.w) * cap
# 已無剩餘容量,因此跳出迴圈
break
end
end
res
end
```
=== "Zig"
@@ -310,7 +310,24 @@ comments: true
=== "Ruby"
```ruby title="coin_change_greedy.rb"
[class]{}-[func]{coin_change_greedy}
### 零錢兌換:貪婪 ###
def coin_change_greedy(coins, amt)
# 假設 coins 串列有序
i = coins.length - 1
count = 0
# 迴圈進行貪婪選擇,直到無剩餘金額
while amt > 0
# 找到小於且最接近剩餘金額的硬幣
while i > 0 && coins[i] > amt
i -= 1
end
# 選擇 coins[i]
amt -= coins[i]
count += 1
end
# 若未找到可行方案, 則返回 -1
amt == 0 ? count : -1
end
```
=== "Zig"
@@ -397,7 +397,28 @@ $$
=== "Ruby"
```ruby title="max_capacity.rb"
[class]{}-[func]{max_capacity}
### 最大容量:貪婪 ###
def max_capacity(ht)
# 初始化 i, j,使其分列陣列兩端
i, j = 0, ht.length - 1
# 初始最大容量為 0
res = 0
# 迴圈貪婪選擇,直至兩板相遇
while i < j
# 更新最大容量
cap = [ht[i], ht[j]].min * (j - i)
res = [res, cap].max
# 向內移動短板
if ht[i] < ht[j]
i += 1
else
j -= 1
end
end
res
end
```
=== "Zig"
@@ -371,7 +371,19 @@ $$
=== "Ruby"
```ruby title="max_product_cutting.rb"
[class]{}-[func]{max_product_cutting}
### 最大切分乘積:貪婪 ###
def max_product_cutting(n)
# 當 n <= 3 時,必須切分出一個 1
return 1 * (n - 1) if n <= 3
# 貪婪地切分出 3 ,a 為 3 的個數,b 為餘數
a, b = n / 3, n % 3
# 當餘數為 1 時,將一對 1 * 3 轉化為 2 * 2
return (3.pow(a - 1) * 2 * 2).to_i if b == 1
# 當餘數為 2 時,不做處理
return (3.pow(a) * 2).to_i if b == 2
# 當餘數為 0 時,不做處理
3.pow(a).to_i
end
```
=== "Zig"
+1 -1
View File
@@ -1874,6 +1874,6 @@ comments: true
## 8.1.3 &nbsp; 堆積的常見應用
- **優先佇列**:堆積通常作為實現優先佇列的首選資料結構,其入列和出列操作的時間複雜度均為 $O(\log n)$ ,而建操作為 $O(n)$ ,這些操作都非常高效。
- **優先佇列**:堆積通常作為實現優先佇列的首選資料結構,其入列和出列操作的時間複雜度均為 $O(\log n)$ ,而建堆積操作為 $O(n)$ ,這些操作都非常高效。
- **堆積排序**:給定一組資料,我們可以用它們建立一個堆積,然後不斷地執行元素出堆積操作,從而得到有序資料。然而,我們通常會使用一種更優雅的方式實現堆積排序,詳見“堆積排序”章節。
- **獲取最大的 $k$ 個元素**:這是一個經典的演算法問題,同時也是一種典型應用,例如選擇熱度前 10 的新聞作為微博熱搜,選取銷量前 10 的商品等。
@@ -14,7 +14,7 @@ comments: true
## 1.2.2 &nbsp; 資料結構定義
<u>資料結構(data structure</u>是計算機中組織和儲存資料的方式,具有以下設計目標。
<u>資料結構(data structure</u>是組織和儲存資料的方式,涵蓋資料內容、資料之間關係和資料操作方法,它具有以下設計目標。
- 空間佔用儘量少,以節省計算機記憶體。
- 資料操作儘可能快速,涵蓋資料訪問、新增、刪除、更新等。
+2 -6
View File
@@ -225,9 +225,7 @@ comments: true
for j in 0..i {
if nums[j] > nums[j + 1] {
// 交換 nums[j] 與 nums[j + 1]
let tmp = nums[j];
nums[j] = nums[j + 1];
nums[j + 1] = tmp;
nums.swap(j, j + 1);
}
}
}
@@ -538,9 +536,7 @@ comments: true
for j in 0..i {
if nums[j] > nums[j + 1] {
// 交換 nums[j] 與 nums[j + 1]
let tmp = nums[j];
nums[j] = nums[j + 1];
nums[j + 1] = tmp;
nums.swap(j, j + 1);
flag = true; // 記錄交換元素
}
}
+3 -3
View File
@@ -314,7 +314,7 @@ comments: true
let k = nums.len() / 2;
let mut buckets = vec![vec![]; k];
// 1. 將陣列元素分配到各個桶中
for &mut num in &mut *nums {
for &num in nums.iter() {
// 輸入資料範圍為 [0, 1),使用 num * k 對映到索引範圍 [0, k-1]
let i = (num * k as f64) as usize;
// 將 num 新增進桶 i
@@ -327,8 +327,8 @@ comments: true
}
// 3. 走訪桶合併結果
let mut i = 0;
for bucket in &mut buckets {
for &mut num in bucket {
for bucket in buckets.iter() {
for &num in bucket.iter() {
nums[i] = num;
i += 1;
}
@@ -266,11 +266,11 @@ comments: true
// 簡單實現,無法用於排序物件
fn counting_sort_naive(nums: &mut [i32]) {
// 1. 統計陣列最大元素 m
let m = *nums.into_iter().max().unwrap();
let m = *nums.iter().max().unwrap();
// 2. 統計各數字的出現次數
// counter[num] 代表 num 的出現次數
let mut counter = vec![0; m as usize + 1];
for &num in &*nums {
for &num in nums.iter() {
counter[num as usize] += 1;
}
// 3. 走訪 counter ,將各元素填入原陣列 nums
@@ -764,16 +764,16 @@ $$
// 完整實現,可排序物件,並且是穩定排序
fn counting_sort(nums: &mut [i32]) {
// 1. 統計陣列最大元素 m
let m = *nums.into_iter().max().unwrap();
let m = *nums.iter().max().unwrap() as usize;
// 2. 統計各數字的出現次數
// counter[num] 代表 num 的出現次數
let mut counter = vec![0; m as usize + 1];
for &num in &*nums {
let mut counter = vec![0; m + 1];
for &num in nums.iter() {
counter[num as usize] += 1;
}
// 3. 求 counter 的前綴和,將“出現次數”轉換為“尾索引”
// 即 counter[num]-1 是 num 在 res 中最後一次出現的索引
for i in 0..m as usize {
for i in 0..m {
counter[i + 1] += counter[i];
}
// 4. 倒序走訪 nums ,將各元素填入結果陣列 res
@@ -786,9 +786,7 @@ $$
counter[num as usize] -= 1; // 令前綴和自減 1 ,得到下次放置 num 的索引
}
// 使用結果陣列 res 覆蓋原陣列 nums
for i in 0..n {
nums[i] = res[i];
}
nums.copy_from_slice(&res)
}
```
+4 -8
View File
@@ -463,9 +463,7 @@ comments: true
break;
}
// 交換兩節點
let temp = nums[i];
nums[i] = nums[ma];
nums[ma] = temp;
nums.swap(i, ma);
// 迴圈向下堆積化
i = ma;
}
@@ -474,15 +472,13 @@ comments: true
/* 堆積排序 */
fn heap_sort(nums: &mut [i32]) {
// 建堆積操作:堆積化除葉節點以外的其他所有節點
for i in (0..=nums.len() / 2 - 1).rev() {
for i in (0..nums.len() / 2).rev() {
sift_down(nums, nums.len(), i);
}
// 從堆積中提取最大元素,迴圈 n-1 輪
for i in (1..=nums.len() - 1).rev() {
for i in (1..nums.len()).rev() {
// 交換根節點與最右葉節點(交換首元素與尾元素)
let tmp = nums[0];
nums[0] = nums[i];
nums[i] = tmp;
nums.swap(0, i);
// 以根節點為起點,從頂至底進行堆積化
sift_down(nums, i, 0);
}