Complement to Rust code in the Chapter array and linked list / Time Complexity. (#657)

* Complement to Rust code in the Chapter array and linked list

* Complement to Rust code in the Time Complexity

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埃拉 2023-08-07 18:22:04 +08:00 committed by GitHub
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@ -103,7 +103,9 @@
=== "Rust" === "Rust"
```rust title="array.rs" ```rust title="array.rs"
/* 初始化数组 */
let arr: Vec<i32> = vec![0; 5]; // [0, 0, 0, 0, 0]
let nums: Vec<i32> = vec![1, 3, 2, 5, 4];
``` ```
## 数组优点 ## 数组优点

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@ -166,7 +166,14 @@
=== "Rust" === "Rust"
```rust title="" ```rust title=""
use std::rc::Rc;
use std::cell::RefCell;
/* 链表节点类 */
#[derive(Debug)]
struct ListNode {
val: i32, // 节点值
next: Option<Rc<RefCell<ListNode>>>, // 指向下一节点的指针(引用)
}
``` ```
我们将链表的首个节点称为「头节点」,最后一个节点称为「尾节点」。尾节点指向的是“空”,在 Java, C++, Python 中分别记为 $\text{null}$ , $\text{nullptr}$ , $\text{None}$ 。在不引起歧义的前提下,本书都使用 $\text{None}$ 来表示空。 我们将链表的首个节点称为「头节点」,最后一个节点称为「尾节点」。尾节点指向的是“空”,在 Java, C++, Python 中分别记为 $\text{null}$ , $\text{nullptr}$ , $\text{None}$ 。在不引起歧义的前提下,本书都使用 $\text{None}$ 来表示空。
@ -363,7 +370,19 @@
=== "Rust" === "Rust"
```rust title="linked_list.rs" ```rust title="linked_list.rs"
/* 初始化链表 1 -> 3 -> 2 -> 5 -> 4 */
// 初始化各个节点
let n0 = Rc::new(RefCell::new(ListNode { val: 1, next: None }));
let n1 = Rc::new(RefCell::new(ListNode { val: 3, next: None }));
let n2 = Rc::new(RefCell::new(ListNode { val: 2, next: None }));
let n3 = Rc::new(RefCell::new(ListNode { val: 5, next: None }));
let n4 = Rc::new(RefCell::new(ListNode { val: 4, next: None }));
// 构建引用指向
n0.borrow_mut().next = Some(n1.clone());
n1.borrow_mut().next = Some(n2.clone());
n2.borrow_mut().next = Some(n3.clone());
n3.borrow_mut().next = Some(n4.clone());
``` ```
在编程语言中,数组整体是一个变量,比如数组 `nums` 包含元素 `nums[0]` , `nums[1]` 等。而链表是由多个分散的节点对象组成,**我们通常将头节点当作链表的代称**,比如以上代码中的链表可被记做链表 `n0` 在编程语言中,数组整体是一个变量,比如数组 `nums` 包含元素 `nums[0]` , `nums[1]` 等。而链表是由多个分散的节点对象组成,**我们通常将头节点当作链表的代称**,比如以上代码中的链表可被记做链表 `n0`
@ -858,7 +877,27 @@
=== "Rust" === "Rust"
```rust title="" ```rust title=""
use std::rc::Rc;
use std::cell::RefCell;
/* 双向链表节点类型 */
#[derive(Debug)]
struct ListNode {
val: i32, // 节点值
next: Option<Rc<RefCell<ListNode>>>, // 指向后继节点的指针(引用)
prev: Option<Rc<RefCell<ListNode>>>, // 指向前驱节点的指针(引用)
}
/* 构造函数 */
impl ListNode {
fn new(val: i32) -> Self {
ListNode {
val,
next: None,
prev: None,
}
}
}
``` ```
![常见链表种类](linked_list.assets/linkedlist_common_types.png) ![常见链表种类](linked_list.assets/linkedlist_common_types.png)

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@ -119,7 +119,11 @@
=== "Rust" === "Rust"
```rust title="list.rs" ```rust title="list.rs"
/* 初始化列表 */
// 无初始值
let list1: Vec<i32> = Vec::new();
// 有初始值
let list2: Vec<i32> = vec![1, 3, 2, 5, 4];
``` ```
**访问与更新元素**。由于列表的底层数据结构是数组,因此可以在 $O(1)$ 时间内访问和更新元素,效率很高。 **访问与更新元素**。由于列表的底层数据结构是数组,因此可以在 $O(1)$ 时间内访问和更新元素,效率很高。
@ -233,7 +237,10 @@
=== "Rust" === "Rust"
```rust title="list.rs" ```rust title="list.rs"
/* 访问元素 */
let num: i32 = list[1]; // 访问索引 1 处的元素
/* 更新元素 */
list[1] = 0; // 将索引 1 处的元素更新为 0
``` ```
**在列表中添加、插入、删除元素**。相较于数组,列表可以自由地添加与删除元素。在列表尾部添加元素的时间复杂度为 $O(1)$ ,但插入和删除元素的效率仍与数组相同,时间复杂度为 $O(N)$ 。 **在列表中添加、插入、删除元素**。相较于数组,列表可以自由地添加与删除元素。在列表尾部添加元素的时间复杂度为 $O(1)$ ,但插入和删除元素的效率仍与数组相同,时间复杂度为 $O(N)$ 。
@ -447,7 +454,21 @@
=== "Rust" === "Rust"
```rust title="list.rs" ```rust title="list.rs"
/* 清空列表 */
list.clear();
/* 尾部添加元素 */
list.push(1);
list.push(3);
list.push(2);
list.push(5);
list.push(4);
/* 中间插入元素 */
list.insert(3, 6); // 在索引 3 处插入数字 6
/* 删除元素 */
list.remove(3); // 删除索引 3 处的元素
``` ```
**遍历列表**。与数组一样,列表可以根据索引遍历,也可以直接遍历各元素。 **遍历列表**。与数组一样,列表可以根据索引遍历,也可以直接遍历各元素。
@ -620,7 +641,17 @@
=== "Rust" === "Rust"
```rust title="list.rs" ```rust title="list.rs"
/* 通过索引遍历列表 */
let mut count = 0;
for (index, value) in list.iter().enumerate() {
count += 1;
}
/* 直接遍历列表元素 */
let mut count = 0;
for value in list.iter() {
count += 1;
}
``` ```
**拼接两个列表**。给定一个新列表 `list1` ,我们可以将该列表拼接到原列表的尾部。 **拼接两个列表**。给定一个新列表 `list1` ,我们可以将该列表拼接到原列表的尾部。
@ -717,7 +748,9 @@
=== "Rust" === "Rust"
```rust title="list.rs" ```rust title="list.rs"
/* 拼接两个列表 */
let list1: Vec<i32> = vec![6, 8, 7, 10, 9];
list.extend(list1);
``` ```
**排序列表**。排序也是常用的方法之一。完成列表排序后,我们便可以使用在数组类算法题中经常考察的「二分查找」和「双指针」算法。 **排序列表**。排序也是常用的方法之一。完成列表排序后,我们便可以使用在数组类算法题中经常考察的「二分查找」和「双指针」算法。
@ -801,7 +834,8 @@
=== "Rust" === "Rust"
```rust title="list.rs" ```rust title="list.rs"
/* 排序列表 */
list.sort(); // 排序后,列表元素从小到大排列
``` ```
## 列表实现 * ## 列表实现 *

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@ -171,7 +171,16 @@ $$
=== "Rust" === "Rust"
```rust title="" ```rust title=""
// 在某运行平台下
fn algorithm(n: i32) {
let mut a = 2; // 1 ns
a = a + 1; // 1 ns
a = a * 2; // 10 ns
// 循环 n 次
for _ in 0..n { // 1 ns ,每轮都要执行 i++
println!("{}", 0); // 5 ns
}
}
``` ```
然而实际上,**统计算法的运行时间既不合理也不现实**。首先,我们不希望预估时间和运行平台绑定,因为算法需要在各种不同的平台上运行。其次,我们很难获知每种操作的运行时间,这给预估过程带来了极大的难度。 然而实际上,**统计算法的运行时间既不合理也不现实**。首先,我们不希望预估时间和运行平台绑定,因为算法需要在各种不同的平台上运行。其次,我们很难获知每种操作的运行时间,这给预估过程带来了极大的难度。
@ -403,7 +412,22 @@ $$
=== "Rust" === "Rust"
```rust title="" ```rust title=""
// 算法 A 时间复杂度:常数阶
fn algorithm_A(n: i32) {
println!("{}", 0);
}
// 算法 B 时间复杂度:线性阶
fn algorithm_B(n: i32) {
for _ in 0..n {
println!("{}", 0);
}
}
// 算法 C 时间复杂度:常数阶
fn algorithm_C(n: i32) {
for _ in 0..1000000 {
println!("{}", 0);
}
}
``` ```
![算法 A, B, C 的时间增长趋势](time_complexity.assets/time_complexity_simple_example.png) ![算法 A, B, C 的时间增长趋势](time_complexity.assets/time_complexity_simple_example.png)
@ -571,7 +595,16 @@ $$
=== "Rust" === "Rust"
```rust title="" ```rust title=""
fn algorithm(n: i32) {
let mut a = 1; // +1
a = a + 1; // +1
a = a * 2; // +1
// 循环 n 次
for _ in 0..n { // +1每轮都执行 i ++
println!("{}", 0); // +1
}
}
``` ```
$T(n)$ 是一次函数,说明时间增长趋势是线性的,因此可以得出时间复杂度是线性阶。 $T(n)$ 是一次函数,说明时间增长趋势是线性的,因此可以得出时间复杂度是线性阶。
@ -816,7 +849,22 @@ $$
=== "Rust" === "Rust"
```rust title="" ```rust title=""
fn algorithm(n: i32) {
let mut a = 1; // +0技巧 1
a = a + n; // +0技巧 1
// +n技巧 2
for i in 0..(5 * n + 1) {
println!("{}", 0);
}
// +n*n技巧 3
for i in 0..(2 * n) {
for j in 0..(n + 1) {
println!("{}", 0);
}
}
}
``` ```
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