前言
数据结构和算法是计算机科学的基石,是计算机的灵魂。要想成为计算机专业人员,学习和掌握算法是十分必要的。不懂数据结构和算法的人不可能写出效率更高的代码。计算机科学的很多新行业都离不开数据结构和算法作为基石,比如大数据、人工智能等。底层开发中也需要使用非常多的数据结构和算法知识,以保证底层系统的稳定性和高效性。
对算法的理解
计算机科学家尼古拉斯·沃斯在计算机领域有一句人尽皆知的名言:
'算法 + 数据结构=程序'(Algorithms+Data Structures=Programs)
所以数据结构和算法是程序员必须掌握的技能。尤其是到一些大公司面试的时候,算法更是一个少不了的环节。熟练掌握数据结构和算法,可以开拓我们的视野,提高我们的逻辑思维能力,在写代码和分析官方源码的时候也非常有帮助。学习数据结构和算法的一个好处就是:学完之后知识基本不会过时,可以永远为我们所用。
大家都知道程序员需要不停地学习,因为知识更新太快。记得在大学和开始工作的时候,非常喜欢研究官方源码和框架,但很遗憾,现在很多框架都已被淘汰了,没被淘汰的也被更新得面目全非,然后还要不停地学习其他新的框架。一直在思考,能不能学习一种永不过时的知识。后来就接触了数据结构和算法,这一接触就是好多年,学的那么多知识依然没有过时。比如 KMP 算法是在 1977 年被联合发表的,那么多年过去了,这种算法依然没有被淘汰。如果是一个框架,基本上很难保证那么多年还能存在,就算存在也会有大量的更新,还是需要不停地学习。
主要内容概览
数组,链表,队列,栈,散列表,AVL 树,二叉搜索树,红黑树,字典树,哈夫曼树,线段树,笛卡尔树,堆,图的分类,图的表示方式,图的遍历,迪杰斯特拉算法,贝尔曼福特算法,弗洛伊德算法,普里姆算法,SPFA,克鲁斯卡尔算法,博鲁夫卡算法,拓扑排序,冒泡排序,选择排序,插入排序,快速排序,归并排序,堆排序,桶排序,基数排序,希尔排序,计数排序,牛顿迭代法,位运算,有限状态机,二叉树的遍历方式,Morris 遍历,递归,回溯算法,回溯剪枝,贪心算法,双指针,滑动窗口,Base64 编码,深度优先搜索 (DFS),广度优先搜索(BFS),前缀和,动态规划,国王与金矿,01 背包,完全背包,多重背包,组合与排列,并查集,KMP 算法,马拉车算法,算术表达式转换。
核心章节结构
相关内容以 Java 为描述语言,介绍了计算机编程中常用的数据结构和算法,主要涵盖以下方面:
- 第 1 章:主要介绍了 8 种数据结构,包括数组、链表、队列、栈、散列表、树、堆、图。每种数据结构又有细分,如树包括完全二叉树、满二叉树、二叉搜索树、AVL 树、红黑树、字典树、哈夫曼树、线段树、笛卡儿树等。图的介绍中也包含经典算法,如迪杰斯特拉算法、弗洛伊德算法、普里姆算法和克鲁斯卡尔算法等。
- 第 2 章:介绍了几种经典排序算法,以及它们的稳定性分析。
- 第 3 章:介绍了一些位运算和常见操作符,还有一些简单的操作和使用技巧,如有限状态机和相关示例讲解。
- 第 4 章:介绍了和树有关的知识,比如树的遍历方式,包括 DFS 遍历、Morris 遍历,以及 BFS 遍历等。
- 第 5 章:分析了递归的原理和示例练习,可以把它看作是对一棵树的 DFS 遍历。
- 第 6 章:主要介绍了回溯算法的使用,然后得出回溯算法的使用模板,以及一些经典示例,还有一些重复问题和不符合条件的修剪分支。
- 第 7 章:主要介绍贪心算法的使用和存在的不足。
- 第 8 章:分别介绍了相向双指针、同向双指针和快慢双指针的使用技巧,还有滑动窗口的介绍和使用模板,以及大小可变窗口、固定窗口、只增不减窗口等。
- 第 9 章:主要介绍了 BFS 和 DFS 的使用模板和示例练习。
- 第 10 章:主要介绍了一维前缀和与二维前缀和的使用。
- 第 11 章:介绍动态规划和一些经典问题的讲解,如背包问题、组合与排列问题等。
- 第 12 章:通过生动形象的故事,介绍了并查集的使用、并查集优化、并查集路径压缩以及合并优化等。
- 第 13 章:介绍了其他一些经典算法,比如 KMP 算法、马拉车算法、算术表达式的运算、牛顿迭代法求平方根、Base64 编码等。
本书内容丰富,实用性强,通过示例练习和问题分析等方式,详细讲解了与算法有关的知识点。适合程序员、计算机专业相关师生,以及对算法感兴趣的读者参考。


