2023-02-16 03:39:01 +08:00
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# 算法是什么
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2022-12-11 16:52:04 +08:00
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## 算法定义
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2024-04-03 03:52:17 +08:00
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<u>算法(algorithm)</u>是在有限时间内解决特定问题的一组指令或操作步骤,它具有以下特性。
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2023-07-01 03:03:42 +08:00
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- 问题是明确的,包含清晰的输入和输出定义。
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- 具有可行性,能够在有限步骤、时间和内存空间下完成。
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2023-12-02 06:21:34 +08:00
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- 各步骤都有确定的含义,在相同的输入和运行条件下,输出始终相同。
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2022-12-11 16:52:04 +08:00
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## 数据结构定义
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2024-05-31 16:39:06 +08:00
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<u>数据结构(data structure)</u>是组织和存储数据的方式,涵盖数据内容、数据之间关系和数据操作方法,它具有以下设计目标。
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- 空间占用尽量少,以节省计算机内存。
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2023-04-09 19:12:37 +08:00
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- 数据操作尽可能快速,涵盖数据访问、添加、删除、更新等。
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2023-12-02 06:21:34 +08:00
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- 提供简洁的数据表示和逻辑信息,以便算法高效运行。
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2022-12-11 16:52:04 +08:00
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**数据结构设计是一个充满权衡的过程**。如果想在某方面取得提升,往往需要在另一方面作出妥协。下面举两个例子。
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2023-08-08 23:16:33 +08:00
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- 链表相较于数组,在数据添加和删除操作上更加便捷,但牺牲了数据访问速度。
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- 图相较于链表,提供了更丰富的逻辑信息,但需要占用更大的内存空间。
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2022-12-11 16:52:04 +08:00
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## 数据结构与算法的关系
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2022-12-11 16:52:04 +08:00
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2023-12-02 06:21:34 +08:00
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如下图所示,数据结构与算法高度相关、紧密结合,具体表现在以下三个方面。
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2022-12-11 16:52:04 +08:00
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2023-12-02 06:21:34 +08:00
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- 数据结构是算法的基石。数据结构为算法提供了结构化存储的数据,以及操作数据的方法。
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2024-12-04 17:58:28 +08:00
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- 算法为数据结构注入生命力。数据结构本身仅存储数据信息,结合算法才能解决特定问题。
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2023-12-02 06:21:34 +08:00
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- 算法通常可以基于不同的数据结构实现,但执行效率可能相差很大,选择合适的数据结构是关键。
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2022-12-11 16:52:04 +08:00
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2023-02-26 18:18:34 +08:00
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![数据结构与算法的关系](what_is_dsa.assets/relationship_between_data_structure_and_algorithm.png)
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2022-12-11 16:52:04 +08:00
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2023-08-21 19:33:45 +08:00
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数据结构与算法犹如下图所示的拼装积木。一套积木,除了包含许多零件之外,还附有详细的组装说明书。我们按照说明书一步步操作,就能组装出精美的积木模型。
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2023-07-12 03:52:33 +08:00
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2023-11-08 02:19:45 +08:00
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![拼装积木](what_is_dsa.assets/assembling_blocks.png)
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2023-07-12 03:52:33 +08:00
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两者的详细对应关系如下表所示。
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2023-08-20 14:51:39 +08:00
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2023-12-02 06:21:34 +08:00
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<p align="center"> 表 <id> 将数据结构与算法类比为拼装积木 </p>
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2022-12-23 00:44:40 +08:00
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2023-10-24 16:19:29 +08:00
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| 数据结构与算法 | 拼装积木 |
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2023-07-12 03:52:33 +08:00
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| -------------- | ---------------------------------------- |
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| 输入数据 | 未拼装的积木 |
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2022-12-23 00:44:40 +08:00
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| 数据结构 | 积木组织形式,包括形状、大小、连接方式等 |
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2023-07-12 03:52:33 +08:00
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| 算法 | 把积木拼成目标形态的一系列操作步骤 |
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| 输出数据 | 积木模型 |
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2022-12-23 00:44:40 +08:00
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2023-12-02 06:21:34 +08:00
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值得说明的是,数据结构与算法是独立于编程语言的。正因如此,本书得以提供基于多种编程语言的实现。
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2023-04-09 19:12:37 +08:00
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2022-12-13 01:36:40 +08:00
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!!! tip "约定俗成的简称"
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2022-12-11 16:52:04 +08:00
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在实际讨论时,我们通常会将“数据结构与算法”简称为“算法”。比如众所周知的 LeetCode 算法题目,实际上同时考查数据结构和算法两方面的知识。
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