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krahets 2023-07-29 02:09:22 +08:00
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commit a73b3f1714
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@ -144,17 +144,62 @@ status: new
=== "JS" === "JS"
```javascript title="climbing_stairs_backtrack.js" ```javascript title="climbing_stairs_backtrack.js"
[class]{}-[func]{backtrack} /* 回溯 */
function backtrack(choices, state, n, res) {
// 当爬到第 n 阶时,方案数量加 1
if (state === n) res.set(0, res.get(0) + 1);
// 遍历所有选择
for (choice of choices) {
// 剪枝:不允许越过第 n 阶
if (state + choice > n) break;
// 尝试:做出选择,更新状态
backtrack(choices, state + choice, n, res);
// 回退
}
}
[class]{}-[func]{climbingStairsBacktrack} /* 爬楼梯:回溯 */
function climbingStairsBacktrack(n) {
const choices = [1, 2]; // 可选择向上爬 1 或 2 阶
const state = 0; // 从第 0 阶开始爬
const res = new Map();
res.set(0, 0); // 使用 res[0] 记录方案数量
backtrack(choices, state, n, res);
return res.get(0);
}
``` ```
=== "TS" === "TS"
```typescript title="climbing_stairs_backtrack.ts" ```typescript title="climbing_stairs_backtrack.ts"
[class]{}-[func]{backtrack} /* 回溯 */
function backtrack(
choices: number[],
state: number,
n: number,
res: Map<0, any>
): void {
// 当爬到第 n 阶时,方案数量加 1
if (state === n) res.set(0, res.get(0) + 1);
// 遍历所有选择
for (let choice of choices) {
// 剪枝:不允许越过第 n 阶
if (state + choice > n) break;
// 尝试:做出选择,更新状态
backtrack(choices, state + choice, n, res);
// 回退
}
}
[class]{}-[func]{climbingStairsBacktrack} /* 爬楼梯:回溯 */
function climbingStairsBacktrack(n: number): number {
const choices = [1, 2]; // 可选择向上爬 1 或 2 阶
const state = 0; // 从第 0 阶开始爬
const res = new Map();
res.set(0, 0); // 使用 res[0] 记录方案数量
backtrack(choices, state, n, res);
return res.get(0);
}
``` ```
=== "C" === "C"
@ -402,17 +447,37 @@ $$
=== "JS" === "JS"
```javascript title="climbing_stairs_dfs.js" ```javascript title="climbing_stairs_dfs.js"
[class]{}-[func]{dfs} /* 搜索 */
function dfs(i) {
// 已知 dp[1] 和 dp[2] ,返回之
if (i == 1 || i == 2) return i;
// dp[i] = dp[i-1] + dp[i-2]
const count = dfs(i - 1) + dfs(i - 2);
return count;
}
[class]{}-[func]{climbingStairsDFS} /* 爬楼梯:搜索 */
function climbingStairsDFS(n) {
return dfs(n);
}
``` ```
=== "TS" === "TS"
```typescript title="climbing_stairs_dfs.ts" ```typescript title="climbing_stairs_dfs.ts"
[class]{}-[func]{dfs} /* 搜索 */
function dfs(i: number): number {
// 已知 dp[1] 和 dp[2] ,返回之
if (i == 1 || i == 2) return i;
// dp[i] = dp[i-1] + dp[i-2]
const count = dfs(i - 1) + dfs(i - 2);
return count;
}
[class]{}-[func]{climbingStairsDFS} /* 爬楼梯:搜索 */
function climbingStairsDFS(n: number): number {
return dfs(n);
}
``` ```
=== "C" === "C"
@ -636,17 +701,49 @@ $$
=== "JS" === "JS"
```javascript title="climbing_stairs_dfs_mem.js" ```javascript title="climbing_stairs_dfs_mem.js"
[class]{}-[func]{dfs} /* 记忆化搜索 */
function dfs(i, mem) {
// 已知 dp[1] 和 dp[2] ,返回之
if (i == 1 || i == 2) return i;
// 若存在记录 dp[i] ,则直接返回之
if (mem[i] != -1) return mem[i];
// dp[i] = dp[i-1] + dp[i-2]
const count = dfs(i - 1, mem) + dfs(i - 2, mem);
// 记录 dp[i]
mem[i] = count;
return count;
}
[class]{}-[func]{climbingStairsDFSMem} /* 爬楼梯:记忆化搜索 */
function climbingStairsDFSMem(n) {
// mem[i] 记录爬到第 i 阶的方案总数,-1 代表无记录
const mem = new Array(n + 1).fill(-1);
return dfs(n, mem);
}
``` ```
=== "TS" === "TS"
```typescript title="climbing_stairs_dfs_mem.ts" ```typescript title="climbing_stairs_dfs_mem.ts"
[class]{}-[func]{dfs} /* 记忆化搜索 */
function dfs(i: number, mem: number[]): number {
// 已知 dp[1] 和 dp[2] ,返回之
if (i == 1 || i == 2) return i;
// 若存在记录 dp[i] ,则直接返回之
if (mem[i] != -1) return mem[i];
// dp[i] = dp[i-1] + dp[i-2]
const count = dfs(i - 1, mem) + dfs(i - 2, mem);
// 记录 dp[i]
mem[i] = count;
return count;
}
[class]{}-[func]{climbingStairsDFSMem} /* 爬楼梯:记忆化搜索 */
function climbingStairsDFSMem(n: number): number {
// mem[i] 记录爬到第 i 阶的方案总数,-1 代表无记录
const mem = new Array(n + 1).fill(-1);
return dfs(n, mem);
}
``` ```
=== "C" === "C"
@ -867,13 +964,39 @@ $$
=== "JS" === "JS"
```javascript title="climbing_stairs_dp.js" ```javascript title="climbing_stairs_dp.js"
[class]{}-[func]{climbingStairsDP} /* 爬楼梯:动态规划 */
function climbingStairsDP(n) {
if (n == 1 || n == 2) return n;
// 初始化 dp 表,用于存储子问题的解
const dp = new Array(n + 1).fill(-1);
// 初始状态:预设最小子问题的解
dp[1] = 1;
dp[2] = 2;
// 状态转移:从较小子问题逐步求解较大子问题
for (let i = 3; i <= n; i++) {
dp[i] = dp[i - 1] + dp[i - 2];
}
return dp[n];
}
``` ```
=== "TS" === "TS"
```typescript title="climbing_stairs_dp.ts" ```typescript title="climbing_stairs_dp.ts"
[class]{}-[func]{climbingStairsDP} /* 爬楼梯:动态规划 */
function climbingStairsDP(n: number): number {
if (n == 1 || n == 2) return n;
// 初始化 dp 表,用于存储子问题的解
const dp = new Array(n + 1).fill(-1);
// 初始状态:预设最小子问题的解
dp[1] = 1;
dp[2] = 2;
// 状态转移:从较小子问题逐步求解较大子问题
for (let i = 3; i <= n; i++) {
dp[i] = dp[i - 1] + dp[i - 2];
}
return dp[n];
}
``` ```
=== "C" === "C"
@ -1054,13 +1177,35 @@ $$
=== "JS" === "JS"
```javascript title="climbing_stairs_dp.js" ```javascript title="climbing_stairs_dp.js"
[class]{}-[func]{climbingStairsDPComp} /* 爬楼梯:状态压缩后的动态规划 */
function climbingStairsDPComp(n) {
if (n == 1 || n == 2) return n;
let a = 1,
b = 2;
for (let i = 3; i <= n; i++) {
const tmp = b;
b = a + b;
a = tmp;
}
return b;
}
``` ```
=== "TS" === "TS"
```typescript title="climbing_stairs_dp.ts" ```typescript title="climbing_stairs_dp.ts"
[class]{}-[func]{climbingStairsDPComp} /* 爬楼梯:状态压缩后的动态规划 */
function climbingStairsDPComp(n: number): number {
if (n == 1 || n == 2) return n;
let a = 1,
b = 2;
for (let i = 3; i <= n; i++) {
const tmp = b;
b = a + b;
a = tmp;
}
return b;
}
``` ```
=== "C" === "C"

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@ -212,7 +212,7 @@ status: new
- **正例 $coins = [1, 5, 10, 20, 50, 100]$**:在该硬币组合下,给定任意 $amt$ ,贪心算法都可以找出最优解。 - **正例 $coins = [1, 5, 10, 20, 50, 100]$**:在该硬币组合下,给定任意 $amt$ ,贪心算法都可以找出最优解。
- **反例 $coins = [1, 20, 50]$**:假设 $amt = 60$ ,贪心算法只能找到 $50 + 1 \times 10$ 的兑换组合,共计 $11$ 枚硬币,但动态规划可以找到最优解 $20 + 20 + 20$ ,仅需 $3$ 枚硬币。 - **反例 $coins = [1, 20, 50]$**:假设 $amt = 60$ ,贪心算法只能找到 $50 + 1 \times 10$ 的兑换组合,共计 $11$ 枚硬币,但动态规划可以找到最优解 $20 + 20 + 20$ ,仅需 $3$ 枚硬币。
- **反例 $coins = [1, 49, 50]$**:假设 $amt = 98$ ,贪心算法只能找到 $50 + 1 \times 48$ 的兑换组合,共计 $48$ 枚硬币,但动态规划可以找到最优解 $49 + 49$ ,仅需 $2$ 枚硬币。 - **反例 $coins = [1, 49, 50]$**:假设 $amt = 98$ ,贪心算法只能找到 $50 + 1 \times 48$ 的兑换组合,共计 $49$ 枚硬币,但动态规划可以找到最优解 $49 + 49$ ,仅需 $2$ 枚硬币。
![贪心无法找出最优解的示例](greedy_algorithm.assets/coin_change_greedy_vs_dp.png) ![贪心无法找出最优解的示例](greedy_algorithm.assets/coin_change_greedy_vs_dp.png)

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@ -238,6 +238,8 @@ comments: true
for (auto &bucket : bucketsTmp) { for (auto &bucket : bucketsTmp) {
for (Pair *pair : bucket) { for (Pair *pair : bucket) {
put(pair->key, pair->val); put(pair->key, pair->val);
// 释放内存
delete pair;
} }
} }
} }
@ -810,7 +812,128 @@ comments: true
=== "Rust" === "Rust"
```rust title="hash_map_chaining.rs" ```rust title="hash_map_chaining.rs"
[class]{HashMapChaining}-[func]{} /* 链式地址哈希表 */
struct HashMapChaining {
size: i32,
capacity: i32,
load_thres: f32,
extend_ratio: i32,
buckets: Vec<Vec<Pair>>,
}
impl HashMapChaining {
/* 构造方法 */
fn new() -> Self {
Self {
size: 0,
capacity: 4,
load_thres: 2.0 / 3.0,
extend_ratio: 2,
buckets: vec![vec![]; 4],
}
}
/* 哈希函数 */
fn hash_func(&self, key: i32) -> usize {
key as usize % self.capacity as usize
}
/* 负载因子 */
fn load_factor(&self) -> f32 {
self.size as f32 / self.capacity as f32
}
/* 删除操作 */
fn remove(&mut self, key: i32) -> Option<String> {
let index = self.hash_func(key);
let bucket = &mut self.buckets[index];
// 遍历桶,从中删除键值对
for i in 0..bucket.len() {
if bucket[i].key == key {
let pair = bucket.remove(i);
self.size -= 1;
return Some(pair.val);
}
}
// 若未找到 key 则返回 None
None
}
/* 扩容哈希表 */
fn extend(&mut self) {
// 暂存原哈希表
let buckets_tmp = std::mem::replace(&mut self.buckets, vec![]);
// 初始化扩容后的新哈希表
self.capacity *= self.extend_ratio;
self.buckets = vec![Vec::new(); self.capacity as usize];
self.size = 0;
// 将键值对从原哈希表搬运至新哈希表
for bucket in buckets_tmp {
for pair in bucket {
self.put(pair.key, pair.val);
}
}
}
/* 打印哈希表 */
fn print(&self) {
for bucket in &self.buckets {
let mut res = Vec::new();
for pair in bucket {
res.push(format!("{} -> {}", pair.key, pair.val));
}
println!("{:?}", res);
}
}
/* 添加操作 */
fn put(&mut self, key: i32, val: String) {
// 当负载因子超过阈值时,执行扩容
if self.load_factor() > self.load_thres {
self.extend();
}
let index = self.hash_func(key);
let bucket = &mut self.buckets[index];
// 遍历桶,若遇到指定 key ,则更新对应 val 并返回
for pair in bucket {
if pair.key == key {
pair.val = val.clone();
return;
}
}
let bucket = &mut self.buckets[index];
// 若无该 key ,则将键值对添加至尾部
let pair = Pair {
key,
val: val.clone(),
};
bucket.push(pair);
self.size += 1;
}
/* 查询操作 */
fn get(&self, key: i32) -> Option<&str> {
let index = self.hash_func(key);
let bucket = &self.buckets[index];
// 遍历桶,若找到 key 则返回对应 val
for pair in bucket {
if pair.key == key {
return Some(&pair.val);
}
}
// 若未找到 key 则返回 None
None
}
}
``` ```
!!! tip !!! tip
@ -1718,7 +1841,146 @@ comments: true
=== "Rust" === "Rust"
```rust title="hash_map_open_addressing.rs" ```rust title="hash_map_open_addressing.rs"
[class]{HashMapOpenAddressing}-[func]{} /* 开放寻址哈希表 */
struct HashMapOpenAddressing {
size: usize,
capacity: usize,
load_thres: f32,
extend_ratio: usize,
buckets: Vec<Option<Pair>>,
removed: Pair,
}
impl HashMapOpenAddressing {
/* 构造方法 */
fn new() -> Self {
Self {
size: 0,
capacity: 4,
load_thres: 2.0 / 3.0,
extend_ratio: 2,
buckets: vec![None; 4],
removed: Pair {
key: -1,
val: "-1".to_string(),
},
}
}
/* 哈希函数 */
fn hash_func(&self, key: i32) -> usize {
(key % self.capacity as i32) as usize
}
/* 负载因子 */
fn load_factor(&self) -> f32 {
self.size as f32 / self.capacity as f32
}
/* 查询操作 */
fn get(&self, key: i32) -> Option<&str> {
let mut index = self.hash_func(key);
let capacity = self.capacity;
// 线性探测,从 index 开始向后遍历
for _ in 0..capacity {
// 计算桶索引,越过尾部返回头部
let j = (index + 1) % capacity;
match &self.buckets[j] {
// 若遇到空桶,说明无此 key ,则返回 None
None => return None,
// 若遇到指定 key ,则返回对应 val
Some(pair) if pair.key == key && pair != &self.removed => return Some(&pair.val),
_ => index = j,
}
}
None
}
/* 添加操作 */
fn put(&mut self, key: i32, val: String) {
// 当负载因子超过阈值时,执行扩容
if self.load_factor() > self.load_thres {
self.extend();
}
let mut index = self.hash_func(key);
let capacity = self.capacity;
// 线性探测,从 index 开始向后遍历
for _ in 0..capacity {
//计算桶索引,越过尾部返回头部
let j = (index + 1) % capacity;
// 若遇到空桶、或带有删除标记的桶,则将键值对放入该桶
match &mut self.buckets[j] {
bucket @ &mut None | bucket @ &mut Some(Pair { key: -1, .. }) => {
*bucket = Some(Pair { key, val });
self.size += 1;
return;
}
// 若遇到指定 key ,则更新对应 val
Some(pair) if pair.key == key => {
pair.val = val;
return;
}
_ => index = j,
}
}
}
/* 删除操作 */
fn remove(&mut self, key: i32) {
let mut index = self.hash_func(key);
let capacity = self.capacity;
// 遍历桶,从中删除键值对
for _ in 0..capacity {
let j = (index + 1) % capacity;
match &mut self.buckets[j] {
// 若遇到空桶,说明无此 key ,则直接返回
None => return,
// 若遇到指定 key ,则标记删除并返回
Some(pair) if pair.key == key => {
*pair = Pair {
key: -1,
val: "-1".to_string(),
};
self.size -= 1;
return;
}
_ => index = j,
}
}
}
/* 扩容哈希表 */
fn extend(&mut self) {
// 暂存原哈希表
let buckets_tmp = self.buckets.clone();
// 初始化扩容后的新哈希表
self.capacity *= self.extend_ratio;
self.buckets = vec![None; self.capacity];
self.size = 0;
// 将键值对从原哈希表搬运至新哈希表
for pair in buckets_tmp {
if let Some(pair) = pair {
self.put(pair.key, pair.val);
}
}
}
/* 打印哈希表 */
fn print(&self) {
for pair in &self.buckets {
match pair {
Some(pair) => println!("{} -> {}", pair.key, pair.val),
None => println!("None"),
}
}
}
}
``` ```
### 多次哈希 ### 多次哈希

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@ -40,4 +40,13 @@ comments: true
!!! question "请问如何从一组输入数据构建一个二叉搜索树?根节点的选择是不是很重要?" !!! question "请问如何从一组输入数据构建一个二叉搜索树?根节点的选择是不是很重要?"
是的,构建树的方法是 `build_tree()` ,已在源代码中给出。至于根节点的选择,我们通常会将输入数据排序,然后用中点元素作为根节点,再递归地构建左右子树。这样做可以最大程度保证树的平衡性。 是的,构建树的方法已在二叉搜索树代码中的 `build_tree()` 方法中给出。至于根节点的选择,我们通常会将输入数据排序,然后用中点元素作为根节点,再递归地构建左右子树。这样做可以最大程度保证树的平衡性。
!!! question "在 Java 中,字符串对比是否一定要用 `equals()` 方法?"
在 Java 中,对于基本数据类型,`==` 用于对比两个变量的值是否相等。对于引用类型,两种符号的工作原理不同:
- `==` :用来比较两个变量是否指向同一个对象,即它们在内存中的位置是否相同。
- `equals()`:用来对比两个对象的值是否相等。
因此如果要对比值,我们通常会用 `equals()` 。然而,通过 `String a = "hi"; String b = "hi";` 初始化的字符串都存储在字符串常量池中,它们指向同一个对象,因此也可以用 `a == b` 来比较两个字符串的内容。