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数据结构与算法学习一:学习前的准备 数据结构的分类 数据结构与算法的关系 实际编

时间:2020-01-02 13:14:44

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数据结构与算法学习一:学习前的准备 数据结构的分类 数据结构与算法的关系 实际编

文章目录

前言一、数据结构1.1 线性结构1.2 非线性结构 二、数据结构与算法2.1 两者之间的关系2.2 两者重要性 三、实际编程中遇到的问题3.1 单链表问题3.2 五子棋问题3.3 约瑟夫(Josephu)问题(丢手帕问题)3.4 其他常见算法问题 四、几个经典的算法面试题()4.1 字符串匹配4.2 汉诺塔游戏4.3 八皇后问题4.4 马踏棋盘算法

前言

.4.18日开始学习数据结构与算法。坚持每天两个小时,大约5.15日便可以学完。当天学习之前一定要复习之前所学习的,观看博客和代码。代码每天上传到GitHub上,传送门:/fengfanli/dataStructuresAndAlgorithm本博客仅仅是开始,以后,争取每天一更新本博客的实际编程中遇到的问题,几个经典算法问题,仅仅是学习前的了解,学完后面之后,再来解答。

一、数据结构

数据结构包括线性结构非线性结构

1.1 线性结构

线性结构作为最常用的数据结构,其特点数据元素之间存在一对一的线性关系线性结构有两种不同的存储结构,即顺序存储结构链式存储结构。顺序存储的线性表称为顺序表,顺序表中的存储元素是连续的链式存储的线性表称为链表,链表中的存储元素不一定是连续的,元素节点中存放数据元素以及相邻元素的地址信息`。线性结构常见的有:数组、队列、链表和栈,后面我们会详细讲解.

1.2 非线性结构

非线性结构包括:二维数组,多维数组,广义表,树结构,图结构

二、数据结构与算法

2.1 两者之间的关系

数据data结构(structure) 是一门研究组织数据方式的学科,有了编程语言也就有了数据结构.学好数据结构可以编写出更加漂亮,更加有效率的代码。要学习好数据结构就要多多考虑如何将生活中遇到的问题,用程序去实现解决.程序 = 数据结构 + 算法数据结构是算法的基础, 换言之,想要学好算法,需要把数据结构学到位。

2.2 两者重要性

算法是程序的灵魂,优秀的程序可以在海量数据计算时,依然保持高速计算一般来讲 程序会使用了内存计算框架(比如Spark)和缓存技术(比如Redis等)来优化程序,再深入的思考一下,这些计算框架和缓存技术, 它的核心功能是哪个部分呢?拿实际工作经历来说, 在Unix下开发服务器程序,功能是要支持上千万人同时在线, 在上线前,做内测,一切OK,可上线后,服务器就支撑不住了, 公司的CTO对代码进行优化,再次上线,坚如磐石。你就能感受到程序是有灵魂的,就是算法。目前程序员面试的门槛越来越高,很多一线IT公司(大厂),都会有数据结构和算法面试题(负责的告诉你,肯定有的)如果你不想永远都是代码工人,那就花时间来研究下数据结构和算法

三、实际编程中遇到的问题

3.1 单链表问题

图中问题问:试写出用单链表表示的字符串类及字符串结点类的定义,并依次实现它的构造函数、以及计算串长度、串赋值、判断两串相等、求子串、两串连接、求子串在串中位置等7个成员函数。

3.2 五子棋问题

一个五子棋程序

问:如何判断游戏的输赢,并可以完成存盘退出和继续上局的功能 棋盘->二维数组=>(稀疏数组)-> 写入文件 【存档功能】 读取文件-》稀疏数组-》二维数组 -》 棋盘 【接上局】

3.3 约瑟夫(Josephu)问题(丢手帕问题)

问题:

Josephu 问题为:设编号为1,2,… n的n个人围坐一圈,约定编号为k(1<=k<=n)的人从1开始报数,数到m 的那个人出列,它的下一位又从1开始报数,数到m的那个人又出列,依次类推,直到所有人出列为止,由此产生一个出队编号的序列。

提示:用一个不带头结点的循环链表来处理Josephu 问题:先构成一个有n个结点的单循环链表(单向环形链表),然后由k结点起从1开始计数,计到m时,对应结点从链表中删除,然后再从被删除结点的下一个结点又从1开始计数,直到最后一个结点从链表中删除算法结束。

3.4 其他常见算法问题

修路问题 =>最小生成树(加权值)【数据结构】+ 普利姆算法

最短路径问题 =>图+弗洛伊德算法

汉诺塔 =>分支算法

八皇后问题 =>回溯法

四、几个经典的算法面试题()

4.1 字符串匹配

字符串匹配问题: 有一个字符串 str1= ““硅硅谷 尚硅谷你尚硅 尚硅谷你尚硅谷你尚硅你好””,和一个子串 str2=“尚硅谷你尚硅你”现在要判断 str1 是否含有 str2, 如果存在,就返回第一次出现的位置, 如果没有,则返回-1要求用最快的速度来完成匹配 思路: 暴力匹配KMP算法《部分匹配表》

4.2 汉诺塔游戏

请完成汉诺塔游戏的代码: 要求: 将A塔的所有圆盘移动到C塔。小圆盘上不能放大圆盘,

3)在三根柱子之间一次只能移动一个圆盘 思路: 使用分治算法

4.3 八皇后问题

八皇后问题,是一个古老而著名的问题,是回溯算法的典型案例。该问题是国际西洋棋棋手马克斯·贝瑟尔于1848年提出:在8×8格的国际象棋上摆放八个皇后,使其不能互相攻击,即:任意两个皇后都不能处于同一行、同一列或同一斜线上,问有多少种摆法。【92种】

思路:

使用到回溯算法高斯认为有76种方案。1854年在柏林的象棋杂志上不同的作者发表了40种不同的解,后来有人用图论的方法解出92种结果。计算机发明后,有多种计算机语言可以解决此问题

4.4 马踏棋盘算法

马踏棋盘算法介绍和游戏演示 马踏棋盘算法也被称为骑士周游问题将马随机放在国际象棋的8×8棋盘Board[0~7][0~7]的某个方格中,马按走棋规则(马走日字)进行移动。要求每个方格只进入一次,走遍棋盘上全部64个方格游戏演示: /flash/146267_2.htm 思路: 会使用到图的深度优化遍历算法(DFS) + 贪心算法优化

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