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2023-02-26 18:18:34 +08:00

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Raw Blame History

关于本书

!!! tip

对于本章内容,建议通读[如何使用本书](https://www.hello-algo.com/chapter_preface/suggestions/),其余章节可根据需求选读。

五年前发生的一件事,成为了我职业生涯的重要转折点。当时的我在交大读研,对互联网求职一无所知,但仍然硬着头皮申请了 Microsoft 软件工程师实习。面试官让我在白板上写出“快速排序”代码,我畏畏缩缩地写了一个“冒泡排序”,并且还写错了(ToT) 。从面试官的表情上,我看到了一个大大的 "GG" 。

此次失利倒逼我开始刷算法题。我采用“扫雷游戏”式的学习方法,两眼一抹黑刷题,扫到不会的“雷”就通过查资料把它“排掉”,配合周期性总结,逐渐形成了数据结构与算法的知识图景。幸运地,我在秋招斩获了多家大厂的 Offer 。

回想自己当初在“扫雷式”刷题中被炸的满头包的痛苦,思考良久,我意识到一本“前期刷题必看”的读物可以使算法小白少走许多弯路。写作意愿滚滚袭来,那就动笔吧:

Hello算法

读者对象

如果您是「算法初学者」,完全没有接触过算法,或者已经有少量刷题,对数据结构与算法有朦胧的理解,在会与不会之间反复横跳,那么这本书就是为您而写!本书能够带来:

  • 带领你完整学习数据结构与算法,初步搭建知识框架,使刷题事半功倍;
  • 提供写法标准整洁、可一键运行的配套代码,帮助你养成良好的编程习惯;

如果您是「算法老手」,已经积累一定刷题量,接触过大多数题型,那么本书内容对你来说可能稍显基础,但仍能够带来以下价值:

  • 本书篇幅不长,并且包含较多对比性和总结性的内容,可以帮助你回顾与梳理算法知识体系;
  • 源代码实现了各种经典数据结构和算法,可以作为“刷题工具库”或“算法实现字典”来使用;

如果您是「算法大佬」,请受我膜拜!希望您可以抽时间提出意见建议,或者一起参与创作,帮助各位同学获取更好的学习内容,感谢!

!!! success "前置条件"

您需要至少具备任一语言的编程基础,能够阅读和编写简单代码。

内容结构

本书主要内容分为复杂度分析、数据结构、算法三个部分。

Hello 算法内容结构

复杂度分析

首先介绍数据结构与算法的评价维度、算法效率的评估方法,引出了计算复杂度概念。

接下来,从 函数渐近上界 入手,分别介绍了 时间复杂度空间复杂度,包括推算方法、常见类型、示例等。同时,剖析了 最差、最佳、平均 时间复杂度的联系与区别。

数据结构

首先介绍了常用的 基本数据类型 、以及它们是如何在内存中存储的。

接下来,介绍了两种 数据结构分类方法,包括逻辑结构与物理结构。

后续展开介绍了 数组、链表、栈、队列、散列表、树、堆、图 等数据结构,关心以下内容:

  • 基本定义:数据结构的设计来源、存在意义;
  • 主要特点:在各项数据操作中的优势、劣势;
  • 常用操作:例如访问、更新、插入、删除、遍历、搜索等;
  • 常见类型:在算法题或工程实际中,经常碰到的数据结构类型;
  • 典型应用:此数据结构经常搭配哪些算法使用;
  • 实现方法:对于重要的数据结构,将给出完整的实现示例;

算法

包括 查找算法、排序算法、搜索与回溯、动态规划、分治算法,内容包括:

  • 基本定义:算法的设计思想;
  • 主要特点:使用前置条件、优势和劣势;
  • 算法效率:最差和平均时间复杂度、空间复杂度;
  • 实现方法:完整的算法实现,以及优化措施;
  • 示例题目:结合例题加深理解;

本书定位

总体上看,我认为可将学习数据结构与算法的过程分为三个阶段。

  • 第一阶段,算法入门。熟悉各种数据结构的特点、用法,学习各种算法的原理、流程、用途、效率等。
  • 第二阶段,刷算法题。可以先从热门题单开刷,推荐剑指 OfferLeetCode Hot 100,先积累至少 100 道题量,熟悉大多数的算法问题。刚开始刷题时,“遗忘”是最大的困扰点,但这是很正常的,请不要担心。学习中有一种概念叫“周期性回顾”,同一道题隔段时间做一次,在重复 3 轮以上后,往往就能牢记于心了。
  • 第三阶段,搭建知识体系。在学习方面,可以阅读算法专栏文章、解题框架、算法教材,不断地丰富知识体系。在刷题方面,可以开始采用进阶刷题方案,例如按专题分类、一题多解、一解多题等,相应刷题计划与心得可以在社区中找到,在此不做赘述。

根据观察,很多同学都是从“第二阶段”开始学习算法的。而作为入门教程,本书内容主要对应“第一阶段”,致力于帮助读者更高效地开展第二、三阶段的学习。

算法学习路线

本书特点

以实践为主。我们知道,学习英语期间光啃书本是远远不够的,需要多听、多说、多写,在实践中培养语感、积累经验。编程语言也是一门语言,因此学习方法也应是类似的,需要多看优秀代码、多敲键盘、多思考代码逻辑。

本书的理论部分占少量篇幅,主要分为两类:一是基础且必要的概念知识,以培养读者对于算法的感性认识;二是重要的分类、对比或总结,这是为了帮助你站在更高视角俯瞰各个知识点,形成连点成面的效果。

实践部分主要由示例和代码组成。代码配有简要注释,复杂示例会尽可能地使用视觉化的形式呈现。我强烈建议读者对照着代码自己敲一遍,如果时间有限,也至少逐行读、复制并运行一遍,配合着讲解将代码吃透。

视觉化学习。信息时代以来,视觉化的脚步从未停止。媒体形式经历了文字短信、图文 Email 、动图、短(长)视频、交互式 Web 、3D 游戏等演变过程信息的视觉化程度越来越高、愈加符合人类感官、信息传播效率大大提升。科技界也在向视觉化迈进iPhone 就是一个典型例子,其相对于传统手机是高度视觉化的,包含精心设计的字体、主题配色、交互动画等。

近两年,短视频成为最受欢迎的信息媒介,可以在短时间内将高密度的信息“灌”给我们,有着极其舒适的观看体验。阅读则不然,读者与书本之间天然存在一种“疏离感”,我们看书会累、会走神、会停下来想其他事、会划下喜欢的句子、会思考某一片段的含义,这种疏离感给了读者与书本之间对话的可能,拓宽了想象空间。

本书作为一本入门教材,希望可以保有书本的“慢节奏”,但也会避免与读者产生过多“疏离感”,而是努力将知识完整清晰地推送到你聪明的小脑袋瓜中。我将采用视觉化的方式(例如配图、动画),尽我可能清晰易懂地讲解复杂概念和抽象示例。

内容精简化。大多数的经典教科书,会把每个主题都讲的很透彻。虽然透彻性正是其获得读者青睐的原因,但对于想要快速入门的初学者来说,这些教材的实用性不足。本书会避免引入非必要的概念、名词、定义等,也避免展开不必要的理论分析,毕竟这不是一本真正意义上的教材,主要任务是尽快地带领读者入门。

引入一些生活案例或趣味内容,非常适合作为知识点的引子或者解释的补充,但当融入过多额外元素时,内容会稍显冗长,也许反而使读者容易迷失、抓不住重点,这也是本书需要避免的。

敲代码如同写字,“美”是统一的追求。本书力求美观的代码,保证规范的变量命名、统一的空格与换行、对齐的缩进、整齐的注释等。

致谢

本书的成书过程中,我获得了许多人的帮助,包括但不限于:

  • 感谢我的女朋友泡泡担任本书的首位读者,从算法小白的视角为本书的写作提出了许多建议,使这本书更加适合算法初学者来阅读。
  • 感谢腾宝、琦宝、飞宝为本书起了个响当当的名字,好听又有梗,直接唤起我最初敲下第一行代码 "Hello, World!" 的回忆。
  • 感谢我的导师李博,在小酌畅谈时您告诉我“觉得应该做就去做”,坚定了我写这本书的决心。
  • 感谢苏潼为本书设计了封面和 LOGO ,我有些强迫症,前后多次修改,谢谢你的耐心。
  • 感谢 @squidfunk 给出的写作排版建议,以及优秀开源项目 Material-for-MkDocs

本书鼓励“手脑并用”的学习方式,在这点上受到了《动手学深度学习》很大影响,也在此向各位同学强烈推荐这本著作,包括中文版英文版李沐老师 bilibili 主页

在写作过程中,我阅读了许多数据结构与算法的教材与文章,这些著作为本书作出了很好的榜样,保证了本书内容的正确性与质量,感谢前辈们的精彩创作!

感谢父母,你们一贯的支持与鼓励给了我自由度来做这些有趣的事。