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TUhjnbcbe - 2020/12/15 17:29:00

如果大家是因为标题而进来,那我实话告诉你吧,真事!以后我会分享数据结构与算法相关的文章。为什么要学数据结构与算法,我总结了如下几点:

锻炼思维和问题处理能力

提高代码效率

大厂面试必备

情怀(大学没认真学)

基础知识复习

虽然作为一名Java程序员来说,学数据结构与算法的目的不是为了搞学术研究,但是其基础知识和概念还是要过一些的。

逻辑结构:

集合结构

线性结构

树形结构

图形结构

物理结构:

顺序存储结构

链式存储结构

逻辑结构是面向问题的,而物理结构就是面向计算机的,其基本的目标

就是将数据及其逻辑关系存储到计算机的内存中。

算法的五个基本特性:

输入

输出

有穷性

确定性

可行性

算法设计的要求:

正确性

可读性

健壮性

时间效率高和存储量低

时间复杂度

首先,时间复杂度的计算公式为:T(n)=O(f(n)),这种表示法称为:大O符号表示法。

T(n)表示语句总的执行次数,而n表示问题的规模,因为语句总的执行次数是与问题的规模有关系的,因此它俩可以用函数表示。

首先来看一个例子,来看看我们是如何推导出时间复杂度的。

inti=0;intj=0;while(in){i++;j=i;}这段代码的时间复杂度T(n)=O(n),为什么呢?

首先第一行代码会被执行1次

第二行代码会被执行1次

第三行代码中的n就是问题的规模

而in会被执行n次

i++会被执行n次

j=i会被执行n次

上述代码一共执行3n+2次,当n无穷大,2可以忽略,其倍数3也可以忽略,因此f(n)=n。常用时间复杂度表执行次数函数阶非正式术语12O(1)常数阶2n+3O(n)线性阶3n2+2n+1O(n2)平方阶5log2n+20O(logn)对数阶2n+3nlog2n+19O(nlogn)nlogn阶6n3+2n2+3n+4O(n3)立方阶2nO(2n)指数阶常用的时间复杂度所耗费的时间从小到大依次是:O(1)O(logn)O(n)O(nlogn)O(n2)O(n3)O(2n)O(n!)O(nn)像O(n3),过大的n都会使得结果变得不现实。同样指数阶O(2n)和阶乘阶O(n!)等除非是很小的n值,否则哪怕n只是,都是噩梦般的运行时间。

另外,还有平均时间复杂度、最坏时间复杂度等概念。

空间复杂度算法空间复杂度S(n)=O(f(n)),其中,n为问题的规模,f(n)为语句关于

n所占存储空间的函数。

空间复杂度比较常用的有:O(1)、O(n)、O(n2)。如果算法执行所需要的存储量不随某个变量n的变化而变化,则此算法空间复杂度为一个常量,记为O(1),如下代码所示。

inti=1;intj=2;intm=i+j;而下面的代码表示的是一个数组,该数组的长度是随n变化而变化的,因此其空间复杂度为O(n)。

int[]m=newint[n];我们在写代码时,完全可以用空间换取时间。

数组、链表、栈、队列

大家接触到最多的数据结构,就是这四种了吧,所以我觉得没必要讲太多。下面列出数组和链表的关键特性和两者的区别。数组特点:用一块连续的内存存储:空间利用率低,内存要求比较高查询简单,增加和删除困难:从头部插入(后面所有元素向后搬移)和删除(后面所有元素向前搬移)效率低按索引随机访问效率高,为O(1),从数组首地址向后偏移即可数组的大小是固定的,不能进行动态扩展链表特点:

由一系列结点组成,结点可以动态生成

结点包括两部分:数据和指向下一个结点的指针

查询慢,插入删除快

占用不连续空间(不能随机访问,只能从头到尾遍历),空间利用率高

除了单向链表,还有双向链表、单向循环链表、双向循环链表等,这些都是链表的变种,不足为惧。操作数组链表随机访问O(1)O(n)头部插入元素O(n)O(1)头部删除元素O(n)O(1)尾部插入元素O(1)O(1)尾部删除元素O(1)O(1)栈:后进先出,LIFO队列:先进先出,FIFO栈和链表是两种特殊的线性结构,它们可以基于数据和链表实现。

栈的应用场景-十进制数转二进制数

十进制数转二进制数的算法:

每次除以2,其余数入栈,商如果为0则结束,不为0则继续除以2,依次类推。

结束后,将栈中元素全部出栈,即为所求的二进制数。

用Java代码实现如下:

StackIntegerstack=newStack();publicvoidten2Two(intx){inta=x/2;intb=x%2;//入栈stack.push(b);if(a!=0){ten2Two(a);}else{//求解结束,所有元素出栈IteratorIntegeriterator=stack.iterator();while(iterator.hasNext()){System.out.print(stack.pop());}}}

关于数据结构与算法的入门知识就讲到这里吧,为什么呢?因为我要赶紧去刷题啦!下一篇文章-树。

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