From ed4de4644fa529ca1a65732a906d1c156d7cade4 Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: Yudong Jin Date: Thu, 14 Dec 2023 02:42:53 +0800 Subject: [PATCH] Revised the book. (#987) --- codes/python/modules/__init__.py | 2 +- docs/chapter_appendix/terminology.md | 4 +-- docs/chapter_array_and_linkedlist/list.md | 8 ++--- .../ram_and_cache.md | 30 +++++++++---------- docs/chapter_array_and_linkedlist/summary.md | 8 ++--- .../iteration_and_recursion.md | 10 +++---- .../space_complexity.md | 2 +- .../basic_data_types.md | 2 +- .../character_encoding.md | 2 +- .../classification_of_data_structure.md | 4 +-- .../chapter_data_structure/number_encoding.md | 2 +- docs/chapter_data_structure/summary.md | 12 ++++---- .../dp_problem_features.md | 2 +- docs/chapter_hashing/hash_collision.md | 6 ++-- docs/chapter_hashing/summary.md | 2 +- docs/chapter_heap/build_heap.md | 6 ++-- docs/chapter_stack_and_queue/summary.md | 2 +- docs/chapter_tree/avl_tree.md | 12 ++++---- 18 files changed, 58 insertions(+), 58 deletions(-) diff --git a/codes/python/modules/__init__.py b/codes/python/modules/__init__.py index 0ff746b7d..346cefb0e 100644 --- a/codes/python/modules/__init__.py +++ b/codes/python/modules/__init__.py @@ -1,4 +1,4 @@ -# Follow the PEP 585 – Type Hinting Generics In Standard Collections +# Follow the PEP 585 - Type Hinting Generics In Standard Collections # https://peps.python.org/pep-0585/ from __future__ import annotations diff --git a/docs/chapter_appendix/terminology.md b/docs/chapter_appendix/terminology.md index 0a8c1c794..30940ebac 100644 --- a/docs/chapter_appendix/terminology.md +++ b/docs/chapter_appendix/terminology.md @@ -1,6 +1,6 @@ # 术语表 -下表列出了书中出现的重要术语。建议你同时记住它们的中英文叫法，以便阅读英文文献。 +下表列出了书中出现的重要术语。建议读者同时记住它们的中英文叫法，以便阅读英文文献。

表   数据结构与算法的重要名词

@@ -18,7 +18,7 @@ | 大 | big- | 优先队列 | priority queue | | 记号 | notation | | | | 渐近上界 | asymptotic upper bound | 堆化 | heapify | -| 原码 | sign–magnitude | 图 | graph | +| 原码 | sign-magnitude | 图 | graph | | 反码 | 1’s complement | 顶点 | vertex | | 补码 | 2’s complement | 无向图 | undirected graph | | 数组 | array | 有向图 | directed graph | diff --git a/docs/chapter_array_and_linkedlist/list.md b/docs/chapter_array_and_linkedlist/list.md index 5962ae489..e7cb8c189 100755 --- a/docs/chapter_array_and_linkedlist/list.md +++ b/docs/chapter_array_and_linkedlist/list.md @@ -2,14 +2,14 @@ 「列表 list」是一个抽象的数据结构概念，它表示元素的有序集合，支持元素访问、修改、添加、删除和遍历等操作，无须使用者考虑容量限制的问题。列表可以基于链表或数组实现。 -- 链表天然可以被看作一个列表，其支持元素增删查改操作，并且可以灵活动态扩容。 -- 数组也支持元素增删查改，但由于其长度不可变，因此只能被看作一个具有长度限制的列表。 +- 链表天然可以看作一个列表，其支持元素增删查改操作，并且可以灵活动态扩容。 +- 数组也支持元素增删查改，但由于其长度不可变，因此只能看作一个具有长度限制的列表。 -当使用数组实现列表时，**长度不可变的性质会导致列表的实用性降低**。这是因为我们通常无法事先确定需要存储多少数据，从而难以选择合适的列表长度。若长度过小，则很可能无法满足使用需求；若长度过大，则会造成内存空间的浪费。 +当使用数组实现列表时，**长度不可变的性质会导致列表的实用性降低**。这是因为我们通常无法事先确定需要存储多少数据，从而难以选择合适的列表长度。若长度过小，则很可能无法满足使用需求；若长度过大，则会造成内存空间浪费。 为解决此问题，我们可以使用「动态数组 dynamic array」来实现列表。它继承了数组的各项优点，并且可以在程序运行过程中进行动态扩容。 -实际上，**许多编程语言中的标准库提供的列表都是基于动态数组实现的**，例如 Python 中的 `list` 、Java 中的 `ArrayList` 、C++ 中的 `vector` 和 C# 中的 `List` 等。在接下来的讨论中，我们将把“列表”和“动态数组”视为等同的概念。 +实际上，**许多编程语言中的标准库提供的列表是基于动态数组实现的**，例如 Python 中的 `list` 、Java 中的 `ArrayList` 、C++ 中的 `vector` 和 C# 中的 `List` 等。在接下来的讨论中，我们将把“列表”和“动态数组”视为等同的概念。 ## 列表常用操作 diff --git a/docs/chapter_array_and_linkedlist/ram_and_cache.md b/docs/chapter_array_and_linkedlist/ram_and_cache.md index 3fe448cf0..d1eab78c4 100644 --- a/docs/chapter_array_and_linkedlist/ram_and_cache.md +++ b/docs/chapter_array_and_linkedlist/ram_and_cache.md @@ -1,12 +1,12 @@ # 内存与缓存 * -在本章的前两节中，我们探讨了数组和链表这两种基础且重要的数据结构，它们分别代表了“连续存储”和“分散存储”这两种不同的物理结构。 +在本章的前两节中，我们探讨了数组和链表这两种基础且重要的数据结构，它们分别代表了“连续存储”和“分散存储”两种物理结构。 实际上，**物理结构在很大程度上决定了程序对内存和缓存的使用效率**，进而影响算法程序的整体性能。 ## 计算机存储设备 -计算机中包括三种不同类型的存储设备：「硬盘 hard disk」、「内存 random-access memory, RAM」、「缓存 cache memory」。下表展示了它们在计算机系统中的不同角色和性能特点。 +计算机中包括三种类型的存储设备：「硬盘 hard disk」、「内存 random-access memory, RAM」、「缓存 cache memory」。下表展示了它们在计算机系统中的不同角色和性能特点。

表   计算机的存储设备

@@ -20,52 +20,52 @@ 我们可以将计算机存储系统想象为下图所示的金字塔结构。越靠近金字塔顶端的存储设备的速度越快、容量越小、成本越高。这种多层级的设计并非偶然，而是计算机科学家和工程师们经过深思熟虑的结果。 -- **硬盘难以被内存取代**。首先，内存中的数据在断电后会丢失，因此它不适合长期存储数据；其次，内存的成本大约是硬盘的几十倍，这使得它难以在消费者市场普及。 +- **硬盘难以被内存取代**。首先，内存中的数据在断电后会丢失，因此它不适合长期存储数据；其次，内存的成本是硬盘的几十倍，这使得它难以在消费者市场普及。 - **缓存的大容量和高速度难以兼得**。随着 L1、L2、L3 缓存的容量逐步增大，其物理尺寸会变大，与 CPU 核心之间的物理距离会变远，从而导致数据传输时间增加，元素访问延迟变高。在当前技术下，多层级的缓存结构是容量、速度和成本之间的最佳平衡点。 ![计算机存储系统](ram_and_cache.assets/storage_pyramid.png) !!! note - 计算机的存储层次结构体现了速度、容量和成本三者之间的精妙平衡。实际上，这种权衡普遍存在于所有工业领域，它要求我们在不同的优势和限制之间找到最佳的平衡点。 + 计算机的存储层次结构体现了速度、容量和成本三者之间的精妙平衡。实际上，这种权衡普遍存在于所有工业领域，它要求我们在不同的优势和限制之间找到最佳平衡点。 -总的来说，**硬盘用于长期存储大量数据，内存用于临时存储程序运行中正在处理的数据，而缓存则用于存储经常访问的数据和指令**，以提高程序运行效率。这三者共同协作，确保计算机系统的高效运行。 +总的来说，**硬盘用于长期存储大量数据，内存用于临时存储程序运行中正在处理的数据，而缓存则用于存储经常访问的数据和指令**，以提高程序运行效率。三者共同协作，确保计算机系统高效运行。 -如下图所示，在程序运行时，数据会从硬盘中被读取到内存中，供给 CPU 计算使用。缓存可以看作 CPU 的一部分，**它通过智能地从内存加载数据**，给 CPU 提供高速的数据读取，从而显著提升程序的执行效率，减少对较慢的内存的依赖。 +如下图所示，在程序运行时，数据会从硬盘中被读取到内存中，供 CPU 计算使用。缓存可以看作 CPU 的一部分，**它通过智能地从内存加载数据**，给 CPU 提供高速的数据读取，从而显著提升程序的执行效率，减少对较慢的内存的依赖。 ![硬盘、内存和缓存之间的数据流通](ram_and_cache.assets/computer_storage_devices.png) ## 数据结构的内存效率 -在内存空间利用方面，数组和链表具有各自的优势和局限。 +在内存空间利用方面，数组和链表各自具有优势和局限性。 -一方面，**内存是有限的，且同一块内存不能被多个程序共享**，因此我们希望数据结构能够尽可能高效地利用空间。数组的元素紧密排列，不需要额外的空间来存储链表节点间的引用（指针），因此空间效率更高。然而，数组需要一次性分配足够的连续内存空间，这可能导致内存的浪费，数组扩容也需要额外的时间和空间成本。相比之下，链表以“节点”为单位进行动态内存分配和回收，这种方式提供了更大的灵活性。 +一方面，**内存是有限的，且同一块内存不能被多个程序共享**，因此我们希望数据结构能够尽可能高效地利用空间。数组的元素紧密排列，不需要额外的空间来存储链表节点间的引用（指针），因此空间效率更高。然而，数组需要一次性分配足够的连续内存空间，这可能导致内存浪费，数组扩容也需要额外的时间和空间成本。相比之下，链表以“节点”为单位进行动态内存分配和回收，提供了更大的灵活性。 另一方面，在程序运行时，**随着反复申请与释放内存，空闲内存的碎片化程度会越来越高**，从而导致内存的利用效率降低。数组由于其连续的存储方式，相对不容易导致内存碎片化。相反，链表的元素是分散存储的，在频繁的插入与删除操作中，更容易导致内存碎片化。 ## 数据结构的缓存效率 -缓存虽然在空间容量上远小于内存，但它比内存快得多，在程序执行速度上起着至关重要的作用。由于缓存的容量有限，它只能存储一小部分频繁访问的数据。因此，当 CPU 尝试访问的数据不在缓存中时，就会发生「缓存未命中 cache miss」，此时 CPU 不得不从速度较慢的内存中加载所需数据。 +缓存虽然在空间容量上远小于内存，但它比内存快得多，在程序执行速度上起着至关重要的作用。由于缓存的容量有限，只能存储一小部分频繁访问的数据，因此当 CPU 尝试访问的数据不在缓存中时，就会发生「缓存未命中 cache miss」，此时 CPU 不得不从速度较慢的内存中加载所需数据。 显然，**“缓存未命中”越少，CPU 读写数据的效率就越高**，程序性能也就越好。我们将 CPU 从缓存中成功获取数据的比例称为「缓存命中率 cache hit rate」，这个指标通常用来衡量缓存效率。 -为了尽可能达到更高效率，缓存会采取以下数据加载机制。 +为了尽可能达到更高的效率，缓存会采取以下数据加载机制。 - **缓存行**：缓存不是单个字节地存储与加载数据，而是以缓存行为单位。相比于单个字节的传输，缓存行的传输形式更加高效。 - **预取机制**：处理器会尝试预测数据访问模式（例如顺序访问、固定步长跳跃访问等），并根据特定模式将数据加载至缓存之中，从而提升命中率。 -- **空间局部性**：如果一个数据被访问，那么它附近的数据可能也会近期被访问。因此，缓存在加载某一数据时，也会将其附近的数据加载进来，以提高命中率。 +- **空间局部性**：如果一个数据被访问，那么它附近的数据可能近期也会被访问。因此，缓存在加载某一数据时，也会加载其附近的数据，以提高命中率。 - **时间局部性**：如果一个数据被访问，那么它在不久的将来很可能再次被访问。缓存利用这一原理，通过保留最近访问过的数据来提高命中率。 -实际上，**数组和链表对缓存的利用效率也是不同的**，主要体现在以下几个方面。 +实际上，**数组和链表对缓存的利用效率是不同的**，主要体现在以下几个方面。 - **占用空间**：链表元素比数组元素占用空间更多，导致缓存中容纳的有效数据量更少。 -- **缓存行**：链表数据分散在内存各处，而缓存是“按行加载”的，因此加载到的无效数据的比例更高。 +- **缓存行**：链表数据分散在内存各处，而缓存是“按行加载”的，因此加载到无效数据的比例更高。 - **预取机制**：数组比链表的数据访问模式更具“可预测性”，即系统更容易猜出即将被加载的数据。 -- **空间局部性**：数组被存储在集中的内存空间中，因此被加载数据的附近数据更有可能即将被访问。 +- **空间局部性**：数组被存储在集中的内存空间中，因此被加载数据附近的数据更有可能即将被访问。 总体而言，**数组具有更高的缓存命中率，因此它在操作效率上通常优于链表**。这使得在解决算法问题时，基于数组实现的数据结构往往更受欢迎。 需要注意的是，**高缓存效率并不意味着数组在所有情况下都优于链表**。实际应用中选择哪种数据结构，应根据具体需求来决定。例如，数组和链表都可以实现“栈”数据结构（下一章会详细介绍），但它们适用于不同场景。 - 在做算法题时，我们会倾向于选择基于数组实现的栈，因为它提供了更高的操作效率和随机访问的能力，代价仅是需要预先为数组分配一定的内存空间。 -- 如果数据量非常大、动态性很高、栈的预期大小难以估计，那么基于链表实现的栈就更加合适。链表能够将大量数据分散存储于内存的不同部分，并且避免了数组扩容产生的额外开销。 +- 如果数据量非常大、动态性很高、栈的预期大小难以估计，那么基于链表实现的栈更加合适。链表能够将大量数据分散存储于内存的不同部分，并且避免了数组扩容产生的额外开销。 diff --git a/docs/chapter_array_and_linkedlist/summary.md b/docs/chapter_array_and_linkedlist/summary.md index 7fec1113b..552b70365 100644 --- a/docs/chapter_array_and_linkedlist/summary.md +++ b/docs/chapter_array_and_linkedlist/summary.md @@ -8,15 +8,15 @@ - 常见的链表类型包括单向链表、环形链表、双向链表，它们分别具有各自的应用场景。 - 列表是一种支持增删查改的元素有序集合，通常基于动态数组实现，其保留了数组的优势，同时可以灵活调整长度。 - 列表的出现大幅地提高了数组的实用性，但可能导致部分内存空间浪费。 -- 程序运行时，数据主要存储在内存中。数组提供更高的内存空间效率，而链表则在内存使用上更加灵活。 -- 缓存通过缓存行、预取机制以及空间和时间局部性等数据加载机制，为 CPU 提供快速数据访问，显著提升程序的执行效率。 +- 程序运行时，数据主要存储在内存中。数组可提供更高的内存空间效率，而链表则在内存使用上更加灵活。 +- 缓存通过缓存行、预取机制以及空间局部性和时间局部性等数据加载机制，为 CPU 提供快速数据访问，显著提升程序的执行效率。 - 由于数组具有更高的缓存命中率，因此它通常比链表更高效。在选择数据结构时，应根据具体需求和场景做出恰当选择。 ### Q & A !!! question "数组存储在栈上和存储在堆上，对时间效率和空间效率是否有影响？" - 存储在栈上和堆上的数组都被存储在连续内存空间内，数据操作效率是基本一致的。然而，栈和堆具有各自的特点，从而导致以下不同点。 + 存储在栈上和堆上的数组都被存储在连续内存空间内，数据操作效率基本一致。然而，栈和堆具有各自的特点，从而导致以下不同点。 1. 分配和释放效率：栈是一块较小的内存，分配由编译器自动完成；而堆内存相对更大，可以在代码中动态分配，更容易碎片化。因此，堆上的分配和释放操作通常比栈上的慢。 2. 大小限制：栈内存相对较小，堆的大小一般受限于可用内存。因此堆更加适合存储大型数组。 @@ -78,4 +78,4 @@ !!! question "在删除节点中，需要断开该节点与其后继节点之间的引用指向吗？" - 从数据结构与算法（做题）的角度看，不断开没有关系，只要保证程序的逻辑是正确的就行。从标准库的角度看，断开更加安全、逻辑更加清晰。如果不断开，假设被删除节点未被正常回收，那么它也会影响后继节点的内存回收。 + 从数据结构与算法（做题）的角度看，不断开没有关系，只要保证程序的逻辑是正确的就行。从标准库的角度看，断开更加安全、逻辑更加清晰。如果不断开，假设被删除节点未被正常回收，那么它会影响后继节点的内存回收。 diff --git a/docs/chapter_computational_complexity/iteration_and_recursion.md b/docs/chapter_computational_complexity/iteration_and_recursion.md index 591461d99..b8e3db273 100644 --- a/docs/chapter_computational_complexity/iteration_and_recursion.md +++ b/docs/chapter_computational_complexity/iteration_and_recursion.md @@ -1,6 +1,6 @@ # 迭代与递归 -在算法中，重复执行某个任务是很常见的，其与复杂度分析息息相关。因此，在展开介绍时间复杂度和空间复杂度之前，我们先来了解如何在程序中实现重复执行任务，即两种基本的程序控制结构：迭代、递归。 +在算法中，重复执行某个任务是很常见的，它与复杂度分析息息相关。因此，在介绍时间复杂度和空间复杂度之前，我们先来了解如何在程序中实现重复执行任务，即两种基本的程序控制结构：迭代、递归。 ## 迭代 @@ -173,12 +173,12 @@ 如果感觉以下内容理解困难，可以在读完“栈”章节后再来复习。 -那么，迭代和递归具有什么内在联系呢？以上述的递归函数为例，求和操作在递归的“归”阶段进行。这意味着最初被调用的函数实际上是最后完成其求和操作的，**这种工作机制与栈的“先入后出”原则是异曲同工的**。 +那么，迭代和递归具有什么内在联系呢？以上述递归函数为例，求和操作在递归的“归”阶段进行。这意味着最初被调用的函数实际上是最后完成其求和操作的，**这种工作机制与栈的“先入后出”原则异曲同工**。 事实上，“调用栈”和“栈帧空间”这类递归术语已经暗示了递归与栈之间的密切关系。 1. **递**：当函数被调用时，系统会在“调用栈”上为该函数分配新的栈帧，用于存储函数的局部变量、参数、返回地址等数据。 -2. **归**：当函数完成执行并返回时，对应的栈帧会从“调用栈”上被移除，恢复之前函数的执行环境。 +2. **归**：当函数完成执行并返回时，对应的栈帧会被从“调用栈”上移除，恢复之前函数的执行环境。 因此，**我们可以使用一个显式的栈来模拟调用栈的行为**，从而将递归转化为迭代形式： @@ -186,9 +186,9 @@ [file]{recursion}-[class]{}-[func]{for_loop_recur} ``` -观察以上代码，当递归被转换为迭代后，代码变得更加复杂了。尽管迭代和递归在很多情况下可以互相转换，但也不一定值得这样做，有以下两点原因。 +观察以上代码，当递归转化为迭代后，代码变得更加复杂了。尽管迭代和递归在很多情况下可以互相转化，但不一定值得这样做，有以下两点原因。 - 转化后的代码可能更加难以理解，可读性更差。 - 对于某些复杂问题，模拟系统调用栈的行为可能非常困难。 -总之，**选择迭代还是递归取决于特定问题的性质**。在编程实践中，权衡两者的优劣并根据情境选择合适的方法是至关重要的。 +总之，**选择迭代还是递归取决于特定问题的性质**。在编程实践中，权衡两者的优劣并根据情境选择合适的方法至关重要。 diff --git a/docs/chapter_computational_complexity/space_complexity.md b/docs/chapter_computational_complexity/space_complexity.md index c0322af9d..39d2371b0 100755 --- a/docs/chapter_computational_complexity/space_complexity.md +++ b/docs/chapter_computational_complexity/space_complexity.md @@ -760,7 +760,7 @@ $$ ### 指数阶 $O(2^n)$ -指数阶常见于二叉树。观察下图，高度为 $n$ 的“满二叉树”的节点数量为 $2^n - 1$ ，占用 $O(2^n)$ 空间： +指数阶常见于二叉树。观察下图，层数为 $n$ 的“满二叉树”的节点数量为 $2^n - 1$ ，占用 $O(2^n)$ 空间： ```src [file]{space_complexity}-[class]{}-[func]{build_tree} diff --git a/docs/chapter_data_structure/basic_data_types.md b/docs/chapter_data_structure/basic_data_types.md index ec243f1de..71dca5876 100644 --- a/docs/chapter_data_structure/basic_data_types.md +++ b/docs/chapter_data_structure/basic_data_types.md @@ -31,7 +31,7 @@ | 字符 | `char` | 2 bytes | $0$ | $2^{16} - 1$ | $0$ | | 布尔 | `bool` | 1 byte | $\text{false}$ | $\text{true}$ | $\text{false}$ | -请注意，上表针对的是 Java 的基本数据类型的情况。每种编程语言有各自的数据类型定义，它们的占用空间、取值范围和默认值可能会有所不同。 +请注意，上表针对的是 Java 的基本数据类型的情况。每种编程语言都有各自的数据类型定义，它们的占用空间、取值范围和默认值可能会有所不同。 - 在 Python 中，整数类型 `int` 可以是任意大小，只受限于可用内存；浮点数 `float` 是双精度 64 位；没有 `char` 类型，单个字符实际上是长度为 1 的字符串 `str` 。 - C 和 C++ 未明确规定基本数据类型大小，而因实现和平台各异。上表遵循 LP64 [数据模型](https://en.cppreference.com/w/cpp/language/types#Properties)，其用于包括 Linux 和 macOS 在内的 Unix 64 位操作系统。 diff --git a/docs/chapter_data_structure/character_encoding.md b/docs/chapter_data_structure/character_encoding.md index 6289d0e54..47f78339f 100644 --- a/docs/chapter_data_structure/character_encoding.md +++ b/docs/chapter_data_structure/character_encoding.md @@ -80,7 +80,7 @@ UTF-8 的编码规则并不复杂，分为以下两种情况。 出于以上原因，部分编程语言提出了一些不同的编码方案。 -- Python 中的 `str` 使用 Unicode 编码，并采用一种灵活的字符串表示，存储的字符长度取决于字符串中最大的 Unicode 码点。若字符串中全部是 ASCII 字符，则每个字符占用 1 个字节；如果有字符超出了 ASCII 范围，但全部在基本多语言平面（BMP）内，则每个字符占用 2 个字节；如果有超出 BMP 的字符，则每个字符占用 4 个字节。 +- Python 中的 `str` 使用 Unicode 编码，并采用一种灵活的字符串表示，存储的字符长度取决于字符串中最大的 Unicode 码点。若字符串中全部是 ASCII 字符，则每个字符占用 1 字节；如果有字符超出了 ASCII 范围，但全部在基本多语言平面（BMP）内，则每个字符占用 2 字节；如果有超出 BMP 的字符，则每个字符占用 4 字节。 - Go 语言的 `string` 类型在内部使用 UTF-8 编码。Go 语言还提供了 `rune` 类型，它用于表示单个 Unicode 码点。 - Rust 语言的 str 和 String 类型在内部使用 UTF-8 编码。Rust 也提供了 `char` 类型，用于表示单个 Unicode 码点。 diff --git a/docs/chapter_data_structure/classification_of_data_structure.md b/docs/chapter_data_structure/classification_of_data_structure.md index 281bd20f7..b0938d1c2 100644 --- a/docs/chapter_data_structure/classification_of_data_structure.md +++ b/docs/chapter_data_structure/classification_of_data_structure.md @@ -21,7 +21,7 @@ ## 物理结构：连续与分散 -**当算法程序运行时，正在处理的数据主要被存储在内存中**。下图展示了一个计算机内存条，其中每个黑色方块都包含一块内存空间。我们可以将内存想象成一个巨大的 Excel 表格，其中每个单元格都可以存储一定大小的数据。 +**当算法程序运行时，正在处理的数据主要存储在内存中**。下图展示了一个计算机内存条，其中每个黑色方块都包含一块内存空间。我们可以将内存想象成一个巨大的 Excel 表格，其中每个单元格都可以存储一定大小的数据。 **系统通过内存地址来访问目标位置的数据**。如下图所示，计算机根据特定规则为表格中的每个单元格分配编号，确保每个内存空间都有唯一的内存地址。有了这些地址，程序便可以访问内存中的数据。 @@ -29,7 +29,7 @@ !!! tip - 值得说明的是，将内存比作 Excel 表格是一个简化的类比，实际内存的工作机制比较复杂，涉及到地址空间、内存管理、缓存机制、虚拟和物理内存等概念。 + 值得说明的是，将内存比作 Excel 表格是一个简化的类比，实际内存的工作机制比较复杂，涉及地址空间、内存管理、缓存机制、虚拟内存和物理内存等概念。 内存是所有程序的共享资源，当某块内存被某个程序占用时，则无法被其他程序同时使用了。**因此在数据结构与算法的设计中，内存资源是一个重要的考虑因素**。比如，算法所占用的内存峰值不应超过系统剩余空闲内存；如果缺少连续大块的内存空间，那么所选用的数据结构必须能够存储在分散的内存空间内。 diff --git a/docs/chapter_data_structure/number_encoding.md b/docs/chapter_data_structure/number_encoding.md index ff06063dd..e32f05f45 100644 --- a/docs/chapter_data_structure/number_encoding.md +++ b/docs/chapter_data_structure/number_encoding.md @@ -18,7 +18,7 @@ ![原码、反码与补码之间的相互转换](number_encoding.assets/1s_2s_complement.png) -「原码 sign–magnitude」虽然最直观，但存在一些局限性。一方面，**负数的原码不能直接用于运算**。例如在原码下计算 $1 + (-2)$ ，得到的结果是 $-3$ ，这显然是不对的。 +「原码 sign-magnitude」虽然最直观，但存在一些局限性。一方面，**负数的原码不能直接用于运算**。例如在原码下计算 $1 + (-2)$ ，得到的结果是 $-3$ ，这显然是不对的。 $$ \begin{aligned} diff --git a/docs/chapter_data_structure/summary.md b/docs/chapter_data_structure/summary.md index 92638457d..f6f073899 100644 --- a/docs/chapter_data_structure/summary.md +++ b/docs/chapter_data_structure/summary.md @@ -17,17 +17,17 @@ !!! question "为什么哈希表同时包含线性数据结构和非线性数据结构？" - 哈希表底层是数组，而为了解决哈希冲突，我们可能会使用“链式地址”（后续哈希表章节会讲）：数组中每个桶指向一个链表，当链表长度超过一定阈值时，又可能被转化为树（通常为红黑树）。 - 从存储的角度来看，哈希表的底层是数组，其中每一个桶槽位可能包含一个值，也可能包含一个链表或树。因此，哈希表可能同时包含线性（数组、链表）和非线性（树）数据结构。 + 哈希表底层是数组，而为了解决哈希冲突，我们可能会使用“链式地址”（后续“哈希冲突”章节会讲）：数组中每个桶指向一个链表，当链表长度超过一定阈值时，又可能被转化为树（通常为红黑树）。 + 从存储的角度来看，哈希表的底层是数组，其中每一个桶槽位可能包含一个值，也可能包含一个链表或一棵树。因此，哈希表可能同时包含线性数据结构（数组、链表）和非线性数据结构（树）。 !!! question "`char` 类型的长度是 1 byte 吗？" - `char` 类型的长度由编程语言采用的编码方法决定。例如，Java、JavaScript、TypeScript、C# 都采用 UTF-16 编码（保存 Unicode 码点），因此 char 类型的长度为 2 bytes 。 + `char` 类型的长度由编程语言采用的编码方法决定。例如，Java、JavaScript、TypeScript、C# 都采用 UTF-16 编码（保存 Unicode 码点），因此 char 类型的长度为 2 bytes。 -!!! question "基于数组实现的数据结构也被称为“静态数据结构” 是否有歧义？因为栈也可以进行出栈和入栈等操作，这些操作都是“动态”的。" +!!! 基于数组实现的数据结构也称“静态数据结构” 是否有歧义？因为栈也可以进行出栈和入栈等操作，这些操作都是“动态”的。" - 栈确实可以实现动态的数据操作，但数据结构仍然是“静态”（长度不可变）的。尽管基于数组的数据结构可以动态地添加或删除元素，但它们的容量是固定的。如果数据量超出了预分配的大小，就需要创建一个新的更大的数组，并将老数组的内容复制到新数组中。 + 栈确实可以实现动态的数据操作，但数据结构仍然是“静态”（长度不可变）的。尽管基于数组的数据结构可以动态地添加或删除元素，但它们的容量是固定的。如果数据量超出了预分配的大小，就需要创建一个新的更大的数组，并将旧数组的内容复制到新数组中。 !!! question "在构建栈（队列）的时候，未指定它的大小，为什么它们是“静态数据结构”呢？" - 在高级编程语言中，我们无须人工指定栈（队列）的初始容量，这个工作是由类内部自动完成的。例如，Java 的 ArrayList 的初始容量通常为 10 。另外，扩容操作也是自动实现的。详见本书的“列表”章节。 + 在高级编程语言中，我们无须人工指定栈（队列）的初始容量，这个工作由类内部自动完成。例如，Java 的 ArrayList 的初始容量通常为 10。另外，扩容操作也是自动实现的。详见“栈”章节。 diff --git a/docs/chapter_dynamic_programming/dp_problem_features.md b/docs/chapter_dynamic_programming/dp_problem_features.md index 130a0ec35..830dfa226 100644 --- a/docs/chapter_dynamic_programming/dp_problem_features.md +++ b/docs/chapter_dynamic_programming/dp_problem_features.md @@ -68,7 +68,7 @@ $$ 不难发现，此问题已不满足无后效性，状态转移方程 $dp[i] = dp[i-1] + dp[i-2]$ 也失效了，因为 $dp[i-1]$ 代表本轮跳 $1$ 阶，但其中包含了许多“上一轮是跳 $1$ 阶上来的”方案，而为了满足约束，我们就不能将 $dp[i-1]$ 直接计入 $dp[i]$ 中。 -为此，我们需要扩展状态定义：**状态 $[i, j]$ 表示处在第 $i$ 阶并且上一轮跳了 $j$ 阶**，其中 $j \in \{1, 2\}$ 。此状态定义有效地区分了上一轮跳了 $1$ 阶还是 $2$ 阶，我们可以据此来判断当前状态是从何而来的。 +为此，我们需要扩展状态定义：**状态 $[i, j]$ 表示处在第 $i$ 阶并且上一轮跳了 $j$ 阶**，其中 $j \in \{1, 2\}$ 。此状态定义有效地区分了上一轮跳了 $1$ 阶还是 $2$ 阶，我们可以据此判断当前状态是从何而来的。 - 当上一轮跳了 $1$ 阶时，上上一轮只能选择跳 $2$ 阶，即 $dp[i, 1]$ 只能从 $dp[i-1, 2]$ 转移过来。 - 当上一轮跳了 $2$ 阶时，上上一轮可选择跳 $1$ 阶或跳 $2$ 阶，即 $dp[i, 2]$ 可以从 $dp[i-2, 1]$ 或 $dp[i-2, 2]$ 转移过来。 diff --git a/docs/chapter_hashing/hash_collision.md b/docs/chapter_hashing/hash_collision.md index 7d96ded7a..787d2e5b9 100644 --- a/docs/chapter_hashing/hash_collision.md +++ b/docs/chapter_hashing/hash_collision.md @@ -78,10 +78,10 @@ 平方探测主要具有以下优势。 -- 平方探测通过跳过平方的距离，试图缓解线性探测的聚集效应。 +- 平方探测通过跳过探测次数平方的距离，试图缓解线性探测的聚集效应。 - 平方探测会跳过更大的距离来寻找空位置，有助于数据分布得更加均匀。 -然而，平方探测也并不是完美的。 +然而，平方探测并不是完美的。 - 仍然存在聚集现象，即某些位置比其他位置更容易被占用。 - 由于平方的增长，平方探测可能不会探测整个哈希表，这意味着即使哈希表中有空桶，平方探测也可能无法访问到它。 @@ -101,7 +101,7 @@ ## 编程语言的选择 -各个编程语言采取了不同的哈希表实现策略，以下举几个例子。 +各种编程语言采取了不同的哈希表实现策略，下面举几个例子。 - Python 采用开放寻址。字典 dict 使用伪随机数进行探测。 - Java 采用链式地址。自 JDK 1.8 以来，当 HashMap 内数组长度达到 64 且链表长度达到 8 时，链表会转换为红黑树以提升查找性能。 diff --git a/docs/chapter_hashing/summary.md b/docs/chapter_hashing/summary.md index 4265fb76d..0a7fb60fe 100644 --- a/docs/chapter_hashing/summary.md +++ b/docs/chapter_hashing/summary.md @@ -18,7 +18,7 @@ ### Q & A -!!! question "哈希表的时间复杂度为什么不是 $O(n)$ ？" +!!! question "哈希表的时间复杂度在什么情况下是 $O(n)$ ？" 当哈希冲突比较严重时，哈希表的时间复杂度会退化至 $O(n)$ 。当哈希函数设计得比较好、容量设置比较合理、冲突比较平均时，时间复杂度是 $O(1)$ 。我们使用编程语言内置的哈希表时，通常认为时间复杂度是 $O(1)$ 。 diff --git a/docs/chapter_heap/build_heap.md b/docs/chapter_heap/build_heap.md index 66f3bed10..26a006722 100644 --- a/docs/chapter_heap/build_heap.md +++ b/docs/chapter_heap/build_heap.md @@ -14,14 +14,14 @@ 实际上，我们可以实现一种更为高效的建堆方法，共分为两步。 -1. 将列表所有元素原封不动添加到堆中，此时堆的性质尚未得到满足。 -2. 倒序遍历堆（即层序遍历的倒序），依次对每个非叶节点执行“从顶至底堆化”。 +1. 将列表所有元素原封不动地添加到堆中，此时堆的性质尚未得到满足。 +2. 倒序遍历堆（层序遍历的倒序），依次对每个非叶节点执行“从顶至底堆化”。 **每当堆化一个节点后，以该节点为根节点的子树就形成一个合法的子堆**。而由于是倒序遍历，因此堆是“自下而上”构建的。 之所以选择倒序遍历，是因为这样能够保证当前节点之下的子树已经是合法的子堆，这样堆化当前节点才是有效的。 -值得说明的是，**叶节点没有子节点，天然就是合法的子堆，因此无须堆化**。如以下代码所示，最后一个非叶节点是最后一个节点的父节点，我们从它开始倒序遍历并执行堆化。 +值得说明的是，**由于叶节点没有子节点，因此它们天然就是合法的子堆，无须堆化**。如以下代码所示，最后一个非叶节点是最后一个节点的父节点，我们从它开始倒序遍历并执行堆化： ```src [file]{my_heap}-[class]{max_heap}-[func]{__init__} diff --git a/docs/chapter_stack_and_queue/summary.md b/docs/chapter_stack_and_queue/summary.md index 4330e2039..60646a6b2 100644 --- a/docs/chapter_stack_and_queue/summary.md +++ b/docs/chapter_stack_and_queue/summary.md @@ -24,7 +24,7 @@ !!! question "撤销（undo）和反撤销（redo）具体是如何实现的？" - 使用两个堆栈，栈 `A` 用于撤销，栈 `B` 用于反撤销。 + 使用两个栈，栈 `A` 用于撤销，栈 `B` 用于反撤销。 1. 每当用户执行一个操作，将这个操作压入栈 `A` ，并清空栈 `B` 。 2. 当用户执行“撤销”时，从栈 `A` 中弹出最近的操作，并将其压入栈 `B` 。 diff --git a/docs/chapter_tree/avl_tree.md b/docs/chapter_tree/avl_tree.md index 684162943..ba5c1d8e3 100644 --- a/docs/chapter_tree/avl_tree.md +++ b/docs/chapter_tree/avl_tree.md @@ -294,12 +294,12 @@ AVL 树的特点在于“旋转”操作，它能够在不影响二叉树的中

表   四种旋转情况的选择条件

-| 失衡节点的平衡因子 | 子节点的平衡因子 | 应采用的旋转方法 | -| ------------------- | ---------------- | ---------------- | -| $> 1$ （左偏树） | $\geq 0$ | 右旋 | -| $> 1$ （左偏树） | $<0$ | 先左旋后右旋 | -| $< -1$ （右偏树） | $\leq 0$ | 左旋 | -| $< -1$ （右偏树） | $>0$ | 先右旋后左旋 | +| 失衡节点的平衡因子 | 子节点的平衡因子 | 应采用的旋转方法 | +| ------------------ | ---------------- | ---------------- | +| $> 1$ （左偏树） | $\geq 0$ | 右旋 | +| $> 1$ （左偏树） | $<0$ | 先左旋后右旋 | +| $< -1$ （右偏树） | $\leq 0$ | 左旋 | +| $< -1$ （右偏树） | $>0$ | 先右旋后左旋 | 为了便于使用，我们将旋转操作封装成一个函数。**有了这个函数，我们就能对各种失衡情况进行旋转，使失衡节点重新恢复平衡**。代码如下所示：