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数据结构思维 第十七章 排序

因此,在本章中我们将分析插入排序,你将实现归并排序,我将给你讲解基数排序,你将编写有界堆排序的简单版本。 17.1 插入排序 我们将从插入排序开始,主要是因为它的描述和实现很简单。...以下是算法的步骤: 生成两个新数组,并将一半元素复制到每个数组中。 排序两个数组。 合并两个数组。 图 17.1 显示了这些步骤。 图 17.1:归并排序的展示,它展示了递归的一个层级。...只要桶允许在恒定时间内添加元素,每次遍历是线性的。 遍历数量,我会称之为w,取决于单词的“宽度”,但不取决于单词的数量,n。所以增长级别是O(wn),对于n是线性的。...堆中最小的元素总是在根节点,所以我们可以在常数时间内找到它。在堆中添加和删除元素需要的时间与树的高度h成正比。而且由于堆总是平衡的,所以h与log n成正比。...我们的堆排序实现创建了新PriorityQueue,来存储元素,所以空间是O(n); 但是如果你能够原地对列表排序,则可以使用O(1)的空间执行堆排序 。

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    【算法入门】用Python手写五大经典排序算法,看完这篇终于懂了!

    有更强大的算法,包括合并排序和快速排序,但是这些实现是递归的,在处理小型列表时通常无法击败插入排序。如果列表足够小,可以提供更快的整体实现,则某些快速排序实现甚至在内部使用插入排序。...在合并排序的情况下,分而治之方法将输入值的集合划分为两个大小相等的部分,对每个一半进行递归排序,最后将这两个排序的部分合并为一个排序列表。...在Python中实现合并排序 合并排序算法的实现需要两个不同的部分: 递归地将输入分成两半的函数 合并两个半部的函数,产生一个排序数组 这是合并两个不同数组的代码: def merge(left, right...衡量合并排序的大O复杂度 要分析合并排序的复杂性,可以分别查看其两个步骤: merge()具有线性运行时间。...Minimum execution time: 0.11675417600002902 快速排序不仅可以在不到一秒钟的时间内完成,而且比合并排序(0.11几秒钟对0.61几秒钟)要快得多。

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    Python数据结构与算法笔记(4)

    随着越来越多的项哈希到相同的位置,搜索集合中项的难度增加。 ? 实现map抽象数据类型: 字典是一种关联数据类型,可以在其中存储键值对,该键用于查找关联的值。经常把这个想法称为map。...每次遍历表将下一个最大的值放在其正确的位置。 选择排序 选择排序改进了冒泡排序,每次遍历列表只做一次交换,为了做到这一点,一个选择排序在遍历时寻找最大值,并在遍历完成之后,将其放在正确的位置。...希尔排序 希尔排序,有时也称为递减递增排序,通过将原始列表分解为多个较小的子列表来改进插入排序,每个子列表使用插入排序进行排序。选择这些子列表的方式是希尔排序的关键。...如果列表有多个项,分割列表并递归调用两个半部分的合并排序。一旦对这两个部分排序完成,就执行称为合并的基本操作。合并是获取两个较小的排序列表并将它们组合成单个排序的新列表的过程。 ? ?...哈希表可以提供恒定时间搜索。 冒泡排序,选择排序和插入排序是 O(n^2 )算法。 shell排序通过排序增量子列表来改进插入排序。它落在 O(n) 和 O(n^2 ) 之间。

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    复杂性思维中文第二版 附录 A、算法分析

    另一个检索速度更快的数据结构被称为 哈希表 (hashtable) — 它可以在常数时间内检索出结果 — 并且不依赖于序列是否已排序。...A.4 哈希表 为了解释哈希表是如何工作以及为什么它的性能如此优秀, 我们从实现一个简单的映射(map)开始并逐步改进它,直到其成为一个哈希表。...练习 5 散列表的一个缺点是元素必须是可散列的,这通常意味着它们必须是不可变的。 这就是为什么在 Python 中,可以将元组而不是列表用作字典中的键。 另一种方法是使用基于树的映射。...编写一个名为TreeMap的映射接口的实现,它使用红黑树,以对数时间执行add和log。 A.5 列表的求和 假设你有一堆列表,并且你想把它们合并成一个列表。...你可以从thinkcomplex.com/Map.py下载我的映射实现,以及从thinkcomplex.com/listsum.py下载我在本节中使用的代码。

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    数据结构和算法

    它实现了Dictionary。Hashtable提供其键的枚举。它不允许null作为键或值。请注意,由于HashMap是在稍后创建的,因此它是Hashtable的高级版本和改进版。...在这里,我列出了计算机科学中一些广泛使用的算法:排序,搜索,重复编程和动态编程。 排序:排序是一种算法,由一系列指令组成,这些指令将数组作为输入,对数组执行指定的操作,有时称为列表,并输出排序的数组。...有线性搜索和二进制搜索。 线性搜索:线性搜索是一种在列表中查找目标值的方法。它按顺序检查列表中每个元素的目标值,直到找到匹配项或者直到搜索完所有元素为止。 ?...image 划分和征服:分而治之算法通过递归地将问题分解为相同或相关类型的两个或更多个子问题来工作,直到这些子问题变得足够简单直接解决。使用分而治之的着名问题是合并排序和快速排序。...合并排序:将数组分成两半,对每一半进行排序,然后将它们合并在一起。这些半部分中的每一部分都应用了相同的排序算法。最终,它合并了两个单元素数组。O(nlogn)平均值和最差值。 ?

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    Python 算法高级篇:桶排序与基数排序

    引言 在算法高级篇的课程中,我们将探讨两种非常有趣的排序算法:桶排序( Bucket Sort )和基数排序( Radix Sort )。...这两种排序算法虽然不如快速排序和归并排序那样出名,但在某些特定情况下,它们能够以线性时间复杂度( O ( n ))运行,而不是标准排序算法的 O ( n log n )。 什么是桶排序?...元素的放入可以使用不同的策略,最简单的是线性映射,即将数据范围均匀分配到各个桶中。 3 . 对每个非空的桶进行排序,可以使用其他排序算法,或者递归使用桶排序。 4 ....将这些桶按顺序合并,得到一个部分排序的序列。 3 . 重复以上两个步骤,但这次按照十位数进行排序。 4 . 继续重复,直到按照最高位进行排序。...在这些情况下,数据是均匀分布的,桶排序可以在线性时间内完成排序。 基数排序的应用 基数排序通常用于排序整数,特别是具有相同位数的整数。它在处理大整数的计算中也非常有用,例如大整数的加法和乘法运算。

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    30 个重要数据结构和算法完整介绍(建议收藏保存)

    堆栈可以使用数组或链表来实现。 它们是做什么用的? 现实生活中最常见的例子是在食堂中将盘子叠放在一起。位于顶部的板首先被移除。放置在最底部的盘子是在堆栈中保留时间最长的盘子。...特性 我们只能直接访问引入的“最旧”元素; 搜索元素将从队列的内存中删除所有访问过的元素; 弹出/推送元素或获取队列的前端是在恒定时间内完成的。搜索是线性的。 5....它们是做什么用的? 并查集(DSU) 在图论中非常重要。您可以检查两个顶点是否来自同一个连接组件,或者甚至可以统一两个连接组件。 让我们以城市和城镇为例。...我们开始从列表中选择每个素数,并用 1 标记列表中的倍数——这样,我们选择未标记的 (0) 数。最后,我们可以在 O(1) 中轻松回答任意数量的查询。...由于排序,这种方法的时间复杂度为 O(n*log n)。但是,这种方法在计算斜率时会产生精度误差。 一种改进的解决方案具有相同的时间复杂度,但误差较小,按坐标(x,然后是 y)对点进行排序。

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    公司算法面试笔试题目集锦,个人整理,不断更新中

    6、用于评估预测模型的矩阵的名称是什么? 7、逻辑回归系数和胜算比(Odds Ratio)之间存在什么关系? 8、成分分析(PCA)和线性和二次判别分析(LDA 和 QDA)之间的关系是什么?...3、如何从已存在的特征中导出新的特征? 4、如果你试图预测客户的性别,但只有 100 个数据点,可能会出现什么问题? 5、在拥有两年交易历史的情况下,哪些特征可以用来预测信用风险?...例如:如果给函数二进制字符串 100 和 111,它应该返回 1011、你的解决方案的空间和时间复杂性如何? 2、编写一个函数,它接受两个已排序的列表,并在排序列表中返回它们的并集。...领英 1、(对数据工程师)请编写一些代码来确定字符串中的左右括号是否是平衡的? 2、如何找到二叉搜索树中第二大的元素? 3、请编写一个函数,它接受两个排序的向量,并返回一个排序的向量。...2、请编写一个函数,从一个数组中拾取,将它们分成两个可能的数组,然后打印两个数组之间的最大差值(在 O(n) 时间内)。 3、请编写一个执行合并排序的程序。

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    烧脑:谷歌微软等巨头107道数据科学面试题,你能答出多少?

    如何从已存在的特征中导出新的特征? 4. 如果你试图预测客户的性别,但只有 100 个数据点,可能会出现什么问题? 5. 在拥有两年交易历史的情况下,哪些特征可以用来预测信用风险? 6....你的解决方案的空间和时间复杂性如何? 2. 编写一个函数,它接受两个已排序的列表,并在排序列表中返回它们的并集。 领英 1.(对数据工程师)请编写一些代码来确定字符串中的左右括号是否是平衡的? 2....如何找到二叉搜索树中第二大的元素? 3. 请编写一个函数,它接受两个排序的向量,并返回一个排序的向量。 4. 如果你有一个输入的数字流,如何在运行过程中找到最频繁出现的数字? 5....请编写一个函数,从一个数组中拾取,将它们分成两个可能的数组,然后打印两个数组之间的最大差值(在 O(n) 时间内)。 3. 请编写一个执行合并排序的程序。 SQL 问题 微软 1....如果你想要 ORDER BY 或 GROUP BY 一些属性,你需要做什么变化?你该怎么解释 NULL? 领英 1.(对数据工程师)如何改进 ETL(提取,转换,加载)的吞吐量?

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    谷歌微软等科技巨头数据科学面试107道真题:你能答出多少?

    如何从已存在的特征中导出新的特征? 4. 如果你试图预测客户的性别,但只有 100 个数据点,可能会出现什么问题? 5. 在拥有两年交易历史的情况下,哪些特征可以用来预测信用风险? 6....你的解决方案的空间和时间复杂性如何? 2. 编写一个函数,它接受两个已排序的列表,并在排序列表中返回它们的并集。 领英 1.(对数据工程师)请编写一些代码来确定字符串中的左右括号是否是平衡的? 2....如何找到二叉搜索树中第二大的元素? 3. 请编写一个函数,它接受两个排序的向量,并返回一个排序的向量。 4. 如果你有一个输入的数字流,如何在运行过程中找到最频繁出现的数字? 5....请编写一个函数,从一个数组中拾取,将它们分成两个可能的数组,然后打印两个数组之间的最大差值(在 O(n) 时间内)。 3. 请编写一个执行合并排序的程序。 SQL 问题 微软 1....如果你想要 ORDER BY 或 GROUP BY 一些属性,你需要做什么变化?你该怎么解释 NULL? 领英 1.(对数据工程师)如何改进 ETL(提取,转换,加载)的吞吐量?

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    Map集合、散列表、红黑树介绍

    当然了,如果讲得有错的地方还请大家多多包涵并不吝在评论去指正~ 一、Map介绍 1.1为什么需要Map 前面我们学习的Collection叫做集合,它可以快速查找现有的元素。...根据这些计算出来的整数(散列码)保存在对应的位置上! 在Java中,散列表用的是链表数组实现的,每个列表称之为桶。【之前也写过桶排序就这么简单,可以回顾回顾】 ?...之前涉及过二叉树的文章: 二叉树就这么简单 堆排序就这么简单 在未学习之前,我们可能是听过红黑树这么一个数据结构类型的,还有其他什么B/B+树等等,反正是比较复杂的数据结构了~~~ 各种常见的树的用途:...在2-3树插入的时可以简单总结为两个操作: 合并2-节点为3-节点,扩充将3-节点扩充为一个4-节点 分解4-节点为3-节点,节点3-节点为2-节点 ……..至使得树平衡~ 合并分解的操作还是比较复杂的...红黑树用的是也是两种方式来替代2-3树不断的节点交换操作: 旋转:顺时针旋转和逆时针旋转 反色:交换红黑的颜色 这个两个实现比2-3树交换的节点(合并,分解)要方便一些 红黑树为了保持平衡,还有制定一些约束

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    visualgo学习与使用

    , 迭代与递归实现, 分而治之范式(例如,合并排序或快速排序); 最佳/最差/平均情况下的时间复杂度分析 随机算法等。...二叉堆 二叉堆是一种基于完全二叉树的数据结构,可以用来实现优先队列。二叉堆分为最大堆和最小堆两种形式,在最大堆中,每个节点的值都大于其子节点的值;在最小堆中,每个节点的值都小于其子节点的值。...它支持合并两个集合和查询两个元素是否在同一个集合中,常用于解决连通性问题。 ---- 9. 树状数组 树状数组是一种用于维护前缀和的数据结构,支持单点修改和区间查询操作。...它可以在O(m)的时间内完成字符串匹配操作,其中m为模式串的长度。 ---- 17. 后缀数组 后缀数组是一种用于处理字符串排序和匹配的数据结构。...它可以在O(n log n)的时间内完成排序操作,比后缀树更加高效。 ---- 18. 计算几何 计算几何是一种研究空间中的几何形体和其性质的学科。

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    快排究竟有多快?

    因此需要在达到大小为1的列表之前进行n - 1次嵌套调用。这意味着调用树是n - 1个嵌套调用的线性链。...如前所说,如每次执行分区时,都能将列表分成两个几乎相等的两个子块。这意味着每次递归调用都要处理一个只有一半大小的列表。因此,在到达大小为1的列表之前,我们只能进行嵌套调用。...Timsort排序算法:是一种混合稳定排序算法,它是从合并排序和插入排序中派生而来的,旨在对多种实际数据表现良好。由Tim Peters在2002年实现,用于Python编程语言。...块排序或块合并排序Block sort: 它将至少两个合并操作与插入排序组合在一起,以达到O(n log n)的位置稳定排序。...合并两个排序的列表,A和B,等价于将A分成大小相等的块,在特殊规则下将每个块插入到B中,并合并AB对。

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    普林斯顿算法讲义(三)

    可以在 O(1)的查询时间内解决,预处理时间为线性时间(Harel-Tarjan,Bender-Coloton)。...给定一个加权线图(无向连通图,所有顶点的度为 2,除了两个端点的度为 1),设计一个算法,在线性时间内预处理图,并能在常数时间内返回任意两个顶点之间最短路径的距离。 部分解决方案。...正则表达式匹配算法可以在 O(M)时间内创建 NFA,并在 O(MN)时间内模拟输入。 库实现。 Validate.java。 大多数正则表达式库实现使用回溯算法,在某些输入上可能需要指数级的时间。...此外,2 路合并操作需要 n 个单位的时间。合并 k 个已排序数组的最佳方法是什么? 解决方案. 将列表长度排序,使得 n1 的两个列表并应用 2 路合并操作。...最优性的证明与哈夫曼编码的最优性证明相同:重复应用 2 路合并操作会产生一棵二叉树,其中每个叶节点对应于原始排序列表中的一个,每个内部节点对应于一个 2 路合并操作。

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    模板运算和常见滤波操作

    不过目前我没有见到类似的操作,也觉得没有什么实际的用处。 滤波 模板运算的效果,可能让图像变好,也可能让图像变坏。...推广开来,(广义概念)频率就是指一定时间内的变化次数。 频率在信号处理领域大量使用。...锐化滤波 主要包括:线性锐化滤波(拉普拉斯算子、高频提升滤波)、非线性锐化滤波(基于梯度的锐化滤波、最大-最小锐化变换等) 线性锐化滤波可以借助模板卷积实现。...所谓线性还是非线性,是从最后的结果来看,计算步骤是不是线性的:虽然拉普拉斯算子是二阶差分得到的,但是结果上开它等同于做线性模板卷积运算;而Sobel算子等一阶差分方法,因为要分别考虑x、y两个方向然后再合并...图像一般是二维矩阵,因此梯度锐化法一般在x、y方向分别计算出梯度幅值Gx、Gy,然后再合并。

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    Github 标星 4w+,如何用 Python 实现所有算法

    冒泡排序,有时也被称做沉降排序,是一种比较简单的排序算法。这种算法的实现是通过遍历要排序的列表,把相邻两个不符合排列规则的数据项交换位置,然后重复遍历列表,直到不再出现需要交换的数据项。...等效地,可以被认为是 h 交错列表,每个元素都是单独排序的。 拓扑 拓扑排序或有向图的拓扑排序是其顶点的线性排序,使得对于从顶点 u 到顶点 v 的每个有向边 uv,u 在排序中位于 v 之前。...Bubble sort 是一种慢速算法,但很容易实现。为了对小数据集进行排序,冒泡排序可能是一个更好的选择。 搜索算法 线性搜索 ? 线性搜索或顺序搜索是用于在列表中查找目标值的方法。...因为算法的两个步骤最多都是 √n 项,所以算法在 O(√n)时间内运行。这比线性搜索更好,但比二分搜索差。优于后者的优点是跳转搜索只需要向后跳一次,而二进制可以向后跳转到记录 n 次。...在最终执行线性搜索之前,可以通过在子列表上执行多级跳转搜索来修改算法。对于 k 级跳跃搜索,第l级的最佳块大小 ml(从1开始计数)是 n(k1)/k。

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    Github标星2w+,热榜第一,如何用Python实现所有算法

    这种算法的实现是通过遍历要排序的列表,把相邻两个不符合排列规则的数据项交换位置,然后重复遍历列表,直到不再出现需要交换的数据项。当没有数据项需要交换时,则表明该列表已排序。...等效地,可以被认为是h交错列表,每个元素都是单独排序的。 拓扑 拓扑排序或有向图的拓扑排序是其顶点的线性排序,使得对于从顶点u到顶点v的每个有向边uv,u在排序中位于v之前。...为了对小数据集进行排序,冒泡排序可能是一个更好的选择。 搜索算法 线性搜索 线性搜索或顺序搜索是用于在列表中查找目标值的方法。它按顺序检查列表中的每个元素的目标值,直到找到匹配或直到搜索完所有元素。...为了在列表中找到搜索关键字的确切位置,在子列表L[(k-1)m,km]上执行线性搜索。 m的最优值是√n,其中n是列表L的长度。因为算法的两个步骤最多都是√n项,所以算法在O(√n)时间内运行。...这比线性搜索更好,但比二分搜索差。优于后者的优点是跳转搜索只需要向后跳一次,而二进制可以向后跳转到记录n次。 在最终执行线性搜索之前,可以通过在子列表上执行多级跳转搜索来修改算法。

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    GitHub 标星 5.5w,如何用 Python 实现所有算法!

    冒泡排序,有时也被称做沉降排序,是一种比较简单的排序算法。这种算法的实现是通过遍历要排序的列表,把相邻两个不符合排列规则的数据项交换位置,然后重复遍历列表,直到不再出现需要交换的数据项。...等效地,可以被认为是h交错列表,每个元素都是单独排序的。 拓扑 拓扑排序或有向图的拓扑排序是其顶点的线性排序,使得对于从顶点u到顶点v的每个有向边uv,u在排序中位于v之前。...Bubble sort是一种慢速算法,但很容易实现。为了对小数据集进行排序,冒泡排序可能是一个更好的选择。 搜索算法 线性搜索 ? 线性搜索或顺序搜索是用于在列表中查找目标值的方法。...为了在列表中找到搜索关键字的确切位置,在子列表L[(k-1)m,km]上执行线性搜索。 m的最优值是√n,其中n是列表L的长度。因为算法的两个步骤最多都是√n项,所以算法在O(√n)时间内运行。...这比线性搜索更好,但比二分搜索差。优于后者的优点是跳转搜索只需要向后跳一次,而二进制可以向后跳转到记录n次。 在最终执行线性搜索之前,可以通过在子列表上执行多级跳转搜索来修改算法。

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    Github标星2w+,热榜第一,如何用Python实现所有算法

    这种算法的实现是通过遍历要排序的列表,把相邻两个不符合排列规则的数据项交换位置,然后重复遍历列表,直到不再出现需要交换的数据项。当没有数据项需要交换时,则表明该列表已排序。...等效地,可以被认为是h交错列表,每个元素都是单独排序的。 拓扑 拓扑排序或有向图的拓扑排序是其顶点的线性排序,使得对于从顶点u到顶点v的每个有向边uv,u在排序中位于v之前。...为了对小数据集进行排序,冒泡排序可能是一个更好的选择。 搜索算法 线性搜索 线性搜索或顺序搜索是用于在列表中查找目标值的方法。它按顺序检查列表中的每个元素的目标值,直到找到匹配或直到搜索完所有元素。...为了在列表中找到搜索关键字的确切位置,在子列表L[(k-1)m,km]上执行线性搜索。 m的最优值是√n,其中n是列表L的长度。因为算法的两个步骤最多都是√n项,所以算法在O(√n)时间内运行。...这比线性搜索更好,但比二分搜索差。优于后者的优点是跳转搜索只需要向后跳一次,而二进制可以向后跳转到记录n次。 在最终执行线性搜索之前,可以通过在子列表上执行多级跳转搜索来修改算法。

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