数据结构和算法学习指南

// 迭代访问 arr[i]

}

}

链表遍历框架,兼具迭代和递归结构:

/* 基本的单链表节点 */

class ListNode {

int val;

ListNode next;

}

void traverse(ListNode head) {

for (ListNode p = head; p != null; p = p.next) {

// 迭代访问 p.val

}

}

void traverse(ListNode head) {

// 递归访问 head.val

traverse(head.next)

}

二叉树遍历框架,典型的非线性递归遍历结构:

/* 基本的二叉树节点 */

class TreeNode {

int val;

TreeNode left, right;

}

void traverse(TreeNode root) {

traverse(root.left)

traverse(root.right)

}

你看二叉树的递归遍历方式和链表的递归遍历方式,相似不?再看看二叉树结构和单链表结构,相似不?如果再多几条叉,N 叉树你会不会遍历?

二叉树框架可以扩展为 N 叉树的遍历框架:

/* 基本的 N 叉树节点 */

class TreeNode {

int val;

TreeNode[] children;

}

void traverse(TreeNode root) {

for (TreeNode child : root.children)

traverse(child)

}

N 叉树的遍历又可以扩展为图的遍历,因为图就是好几 N 叉棵树的结合体。你说图是可能出现环的?这个很好办,用个布尔数组 visited 做标记就行了,这里就不写代码了。

所谓框架,就是套路。

不管增删查改,这些代码都是永远无法脱离的结构,你可以把这个结构作为大纲,根据具体问题在框架上添加代码就行了,下面会具体举例

3、算法刷题指南

========

首先要明确的是,数据结构是工具,算法是通过合适的工具解决特定问题的方法。也就是说,学习算法之前,最起码得了解那些常用的数据结构,了解它们的特性和缺陷。

那么该如何在 LeetCode 刷题呢?之前的文章 算法学习之路 写过一些,什么按标签刷,坚持下去云云。

现在距那篇文章已经过去将近一年了,我不想说那些不痛不痒的话了,直接说具体的建议:

先刷二叉树,先刷二叉树,先刷二叉树

先刷二叉树,先刷二叉树,先刷二叉树

先刷二叉树,先刷二叉树,先刷二叉树

这是我这刷题的亲身体会,下图是我从 2018/10 到 2019/10 这一年的心路历程:

公众号文章的阅读数据显示,大部分人对数据结构相关的算法文章不感兴趣,而是更关心动规回溯分治等等技巧。

为什么要先刷二叉树呢?

因为二叉树是最容易培养框架思维的,而且大部分算法技巧,本质上都是树的遍历问题

刷二叉树看到题目没思路?

根据很多读者的问题,其实大家不是没思路,只是没有理解我们说的「框架」是什么。

不要小看这几行破代码,几乎所有二叉树的题目都是一套这个框架就出来了

void traverse(TreeNode root) {

// 前序遍历

traverse(root.left)

// 中序遍历

traverse(root.right)

// 后序遍历

}

补充学习: 一组动画彻底理解二叉树遍历

比如说我随便拿几道题的解法出来,不用管具体的代码逻辑,只要看看框架在其中是如何发挥作用的就行。

LeetCode 124 题,难度 Hard,让你求二叉树中最大路径和,主要代码如下:

看出来了吗,这就是个后序遍历嘛。

LeetCode 105 题,难度 Medium,让你根据前序遍历和中序遍历的结果还原一棵二叉树,很经典的问题吧,主要代码如下:

不要看这个函数的参数很多,只是为了控制数组索引而已,本质上该算法也就是一个前序遍历。

LeetCode 99 题,难度 Hard,恢复一棵 BST,主要代码如下:

这不就是个中序遍历嘛,对于一棵 BST 中序遍历意味着什么,应该不需要解释了吧。

你看,Hard 难度的题目不过如此,而且还这么有规律可循,只要把框架写出来,然后往相应的位置加东西就行了,这不就是思路吗。

刚开始刷二叉树的题目,前 10 道也许有点难受;结合框架再做 20 道,也许你就有点自己的理解了;刷完整个专题,再去做什么回溯动规分治专题,你就会发现只要涉及递****归的问题,都是树的问题

直接举例吧,说几道我们之前文章写过的问题。

动态规划详解 说过凑零钱问题,暴力解法就是遍历一棵 N 叉树:

def coinChange(coins: List[int], amount: int):

def dp(n):

if n == 0: return 0

if n < 0: return -1

res = float(‘INF’)

for coin in coins:

subproblem = dp(n - coin)

子问题无解,跳过

if subproblem == -1: continue

res = min(res, 1 + subproblem)

return res if res != float(‘INF’) else -1

return dp(amount)

这么多代码看不懂咋办?直接提取出框架,就能看出核心思路了:

不过是一个 N 叉树的遍历问题而已

def dp(n):

for coin in coins:

dp(n - coin)

其实很多动态规划问题就是在遍历一棵树,你如果对树的遍历操作烂熟于心,起码知道怎么把思路转化成代码,也知道如何提取别人解法的核心思路。

再看看回溯算法,前文 回溯算法详解 干脆直接说了,回溯算法就是个 N 叉树的前后序遍历问题,没有例外。

比如 N 皇后问题吧,主要代码如下:

void backtrack(int[] nums, LinkedList track) {

if (track.size() == nums.length) {

res.add(new LinkedList(track));

return;

}

for (int i = 0; i < nums.length; i++) {

if (track.contains(nums[i]))

continue;

track.add(nums[i]);

// 进入下一层决策树

backtrack(nums, track);

track.removeLast();

}

/* 提取出 N 叉树遍历框架 */

void backtrack(int[] nums, LinkedList track) {

for (int i = 0; i < nums.length; i++) {

backtrack(nums, track);

}

N 叉树的遍历框架,找出来了吧。你说,树这种结构重不重要?

综上,对于算法无从下手的朋友来说,可以先刷树的相关题目,试着从框架上看问题,而不要纠结于细节问题

自我介绍一下,小编13年上海交大毕业,曾经在小公司待过,也去过华为、OPPO等大厂,18年进入阿里一直到现在。

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