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copy zig codes of chapter_array_and_linkedlist and chapter_computatio… (#319)
* copy zig codes of chapter_array_and_linkedlist and chapter_computational_complexity to markdown files * Update time_complexity.md --------- Co-authored-by: Yudong Jin <krahets@163.com>
This commit is contained in:
@ -643,7 +643,29 @@ $$
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=== "Zig"
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```zig title="space_complexity.zig"
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||||
// 常数阶
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||||
fn constant(n: i32) void {
|
||||
// 常量、变量、对象占用 O(1) 空间
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||||
const a: i32 = 0;
|
||||
var b: i32 = 0;
|
||||
var nums = [_]i32{0}**10000;
|
||||
var node = inc.ListNode(i32){.val = 0};
|
||||
var i: i32 = 0;
|
||||
// 循环中的变量占用 O(1) 空间
|
||||
while (i < n) : (i += 1) {
|
||||
var c: i32 = 0;
|
||||
_ = c;
|
||||
}
|
||||
// 循环中的函数占用 O(1) 空间
|
||||
i = 0;
|
||||
while (i < n) : (i += 1) {
|
||||
_ = function();
|
||||
}
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||||
_ = a;
|
||||
_ = b;
|
||||
_ = nums;
|
||||
_ = node;
|
||||
}
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||||
```
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### 线性阶 $O(n)$
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@ -781,7 +803,28 @@ $$
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||||
=== "Zig"
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||||
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||||
```zig title="space_complexity.zig"
|
||||
|
||||
// 线性阶
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||||
fn linear(comptime n: i32) !void {
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||||
// 长度为 n 的数组占用 O(n) 空间
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||||
var nums = [_]i32{0}**n;
|
||||
// 长度为 n 的列表占用 O(n) 空间
|
||||
var nodes = std.ArrayList(i32).init(std.heap.page_allocator);
|
||||
defer nodes.deinit();
|
||||
var i: i32 = 0;
|
||||
while (i < n) : (i += 1) {
|
||||
try nodes.append(i);
|
||||
}
|
||||
// 长度为 n 的哈希表占用 O(n) 空间
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||||
var map = std.AutoArrayHashMap(i32, []const u8).init(std.heap.page_allocator);
|
||||
defer map.deinit();
|
||||
var j: i32 = 0;
|
||||
while (j < n) : (j += 1) {
|
||||
const string = try std.fmt.allocPrint(std.heap.page_allocator, "{d}", .{j});
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||||
defer std.heap.page_allocator.free(string);
|
||||
try map.put(i, string);
|
||||
}
|
||||
_ = nums;
|
||||
}
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```
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||||
以下递归函数会同时存在 $n$ 个未返回的 `algorithm()` 函数,使用 $O(n)$ 大小的栈帧空间。
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@ -877,7 +920,12 @@ $$
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||||
=== "Zig"
|
||||
|
||||
```zig title="space_complexity.zig"
|
||||
|
||||
// 线性阶(递归实现)
|
||||
fn linearRecur(comptime n: i32) void {
|
||||
std.debug.print("递归 n = {}\n", .{n});
|
||||
if (n == 1) return;
|
||||
linearRecur(n - 1);
|
||||
}
|
||||
```
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||||
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||||

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||||
@ -1000,7 +1048,22 @@ $$
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||||
=== "Zig"
|
||||
|
||||
```zig title="space_complexity.zig"
|
||||
|
||||
// 平方阶
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||||
fn quadratic(n: i32) !void {
|
||||
// 二维列表占用 O(n^2) 空间
|
||||
var nodes = std.ArrayList(std.ArrayList(i32)).init(std.heap.page_allocator);
|
||||
defer nodes.deinit();
|
||||
var i: i32 = 0;
|
||||
while (i < n) : (i += 1) {
|
||||
var tmp = std.ArrayList(i32).init(std.heap.page_allocator);
|
||||
defer tmp.deinit();
|
||||
var j: i32 = 0;
|
||||
while (j < n) : (j += 1) {
|
||||
try tmp.append(0);
|
||||
}
|
||||
try nodes.append(tmp);
|
||||
}
|
||||
}
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```
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||||
在以下递归函数中,同时存在 $n$ 个未返回的 `algorithm()` ,并且每个函数中都初始化了一个数组,长度分别为 $n, n-1, n-2, ..., 2, 1$ ,平均长度为 $\frac{n}{2}$ ,因此总体使用 $O(n^2)$ 空间。
|
||||
@ -1103,7 +1166,13 @@ $$
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||||
=== "Zig"
|
||||
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||||
```zig title="space_complexity.zig"
|
||||
|
||||
// 平方阶(递归实现)
|
||||
fn quadraticRecur(comptime n: i32) i32 {
|
||||
if (n <= 0) return 0;
|
||||
var nums = [_]i32{0}**n;
|
||||
std.debug.print("递归 n = {} 中的 nums 长度 = {}\n", .{n, nums.len});
|
||||
return quadraticRecur(n - 1);
|
||||
}
|
||||
```
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||||
|
||||

|
||||
@ -1217,7 +1286,15 @@ $$
|
||||
=== "Zig"
|
||||
|
||||
```zig title="space_complexity.zig"
|
||||
|
||||
// 指数阶(建立满二叉树)
|
||||
fn buildTree(mem_allocator: std.mem.Allocator, n: i32) !?*inc.TreeNode(i32) {
|
||||
if (n == 0) return null;
|
||||
const root = try mem_allocator.create(inc.TreeNode(i32));
|
||||
root.init(0);
|
||||
root.left = try buildTree(mem_allocator, n - 1);
|
||||
root.right = try buildTree(mem_allocator, n - 1);
|
||||
return root;
|
||||
}
|
||||
```
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||||
|
||||

|
||||
|
||||
@ -178,7 +178,23 @@ comments: true
|
||||
=== "Zig"
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||||
|
||||
```zig title="leetcode_two_sum.zig"
|
||||
|
||||
const SolutionBruteForce = struct {
|
||||
pub fn twoSum(self: *SolutionBruteForce, nums: []i32, target: i32) [2]i32 {
|
||||
_ = self;
|
||||
var size: usize = nums.len;
|
||||
var i: usize = 0;
|
||||
// 两层循环,时间复杂度 O(n^2)
|
||||
while (i < size - 1) : (i += 1) {
|
||||
var j = i + 1;
|
||||
while (j < size) : (j += 1) {
|
||||
if (nums[i] + nums[j] == target) {
|
||||
return [_]i32{@intCast(i32, i), @intCast(i32, j)};
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
return undefined;
|
||||
}
|
||||
};
|
||||
```
|
||||
|
||||
### 方法二:辅助哈希表
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||||
@ -347,5 +363,22 @@ comments: true
|
||||
=== "Zig"
|
||||
|
||||
```zig title="leetcode_two_sum.zig"
|
||||
|
||||
const SolutionHashMap = struct {
|
||||
pub fn twoSum(self: *SolutionHashMap, nums: []i32, target: i32) ![2]i32 {
|
||||
_ = self;
|
||||
var size: usize = nums.len;
|
||||
// 辅助哈希表,空间复杂度 O(n)
|
||||
var dic = std.AutoHashMap(i32, i32).init(std.heap.page_allocator);
|
||||
defer dic.deinit();
|
||||
var i: usize = 0;
|
||||
// 单层循环,时间复杂度 O(n)
|
||||
while (i < size) : (i += 1) {
|
||||
if (dic.contains(target - nums[i])) {
|
||||
return [_]i32{dic.get(target - nums[i]).?, @intCast(i32, i)};
|
||||
}
|
||||
try dic.put(nums[i], @intCast(i32, i));
|
||||
}
|
||||
return undefined;
|
||||
}
|
||||
};
|
||||
```
|
||||
|
||||
@ -914,7 +914,17 @@ $$
|
||||
=== "Zig"
|
||||
|
||||
```zig title="time_complexity.zig"
|
||||
|
||||
// 常数阶
|
||||
fn constant(n: i32) i32 {
|
||||
_ = n;
|
||||
var count: i32 = 0;
|
||||
const size: i32 = 100_000;
|
||||
var i: i32 = 0;
|
||||
while(i<size) : (i += 1) {
|
||||
count += 1;
|
||||
}
|
||||
return count;
|
||||
}
|
||||
```
|
||||
|
||||
### 线性阶 $O(n)$
|
||||
@ -1033,7 +1043,15 @@ $$
|
||||
=== "Zig"
|
||||
|
||||
```zig title="time_complexity.zig"
|
||||
|
||||
// 线性阶
|
||||
fn linear(n: i32) i32 {
|
||||
var count: i32 = 0;
|
||||
var i: i32 = 0;
|
||||
while (i < n) : (i += 1) {
|
||||
count += 1;
|
||||
}
|
||||
return count;
|
||||
}
|
||||
```
|
||||
|
||||
「遍历数组」和「遍历链表」等操作,时间复杂度都为 $O(n)$ ,其中 $n$ 为数组或链表的长度。
|
||||
@ -1171,7 +1189,15 @@ $$
|
||||
=== "Zig"
|
||||
|
||||
```zig title="time_complexity.zig"
|
||||
|
||||
// 线性阶(遍历数组)
|
||||
fn arrayTraversal(nums: []i32) i32 {
|
||||
var count: i32 = 0;
|
||||
// 循环次数与数组长度成正比
|
||||
for (nums) |_| {
|
||||
count += 1;
|
||||
}
|
||||
return count;
|
||||
}
|
||||
```
|
||||
|
||||
### 平方阶 $O(n^2)$
|
||||
@ -1325,7 +1351,19 @@ $$
|
||||
=== "Zig"
|
||||
|
||||
```zig title="time_complexity.zig"
|
||||
|
||||
// 平方阶
|
||||
fn quadratic(n: i32) i32 {
|
||||
var count: i32 = 0;
|
||||
var i: i32 = 0;
|
||||
// 循环次数与数组长度成平方关系
|
||||
while (i < n) : (i += 1) {
|
||||
var j: i32 = 0;
|
||||
while (j < n) : (j += 1) {
|
||||
count += 1;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
return count;
|
||||
}
|
||||
```
|
||||
|
||||

|
||||
@ -1551,7 +1589,26 @@ $$
|
||||
=== "Zig"
|
||||
|
||||
```zig title="time_complexity.zig"
|
||||
|
||||
// 平方阶(冒泡排序)
|
||||
fn bubbleSort(nums: []i32) i32 {
|
||||
var count: i32 = 0; // 计数器
|
||||
// 外循环:待排序元素数量为 n-1, n-2, ..., 1
|
||||
var i: i32 = @intCast(i32, nums.len ) - 1;
|
||||
while (i > 0) : (i -= 1) {
|
||||
var j: usize = 0;
|
||||
// 内循环:冒泡操作
|
||||
while (j < i) : (j += 1) {
|
||||
if (nums[j] > nums[j + 1]) {
|
||||
// 交换 nums[j] 与 nums[j + 1]
|
||||
var tmp = nums[j];
|
||||
nums[j] = nums[j + 1];
|
||||
nums[j + 1] = tmp;
|
||||
count += 3; // 元素交换包含 3 个单元操作
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
return count;
|
||||
}
|
||||
```
|
||||
|
||||
### 指数阶 $O(2^n)$
|
||||
@ -1732,7 +1789,22 @@ $$
|
||||
=== "Zig"
|
||||
|
||||
```zig title="time_complexity.zig"
|
||||
|
||||
// 指数阶(循环实现)
|
||||
fn exponential(n: i32) i32{
|
||||
var count: i32 = 0;
|
||||
var bas: i32 = 1;
|
||||
var i: i32 = 0;
|
||||
// cell 每轮一分为二,形成数列 1, 2, 4, 8, ..., 2^(n-1)
|
||||
while (i < n) : (i += 1) {
|
||||
var j: i32 = 0;
|
||||
while (j < bas) : (j += 1) {
|
||||
count += 1;
|
||||
}
|
||||
bas *= 2;
|
||||
}
|
||||
// count = 1 + 2 + 4 + 8 + .. + 2^(n-1) = 2^n - 1
|
||||
return count;
|
||||
}
|
||||
```
|
||||
|
||||

|
||||
@ -1839,7 +1911,11 @@ $$
|
||||
=== "Zig"
|
||||
|
||||
```zig title="time_complexity.zig"
|
||||
|
||||
// 指数阶(递归实现)
|
||||
fn expRecur(n: i32) i32{
|
||||
if (n == 1) return 1;
|
||||
return expRecur(n - 1) + expRecur(n - 1) + 1;
|
||||
}
|
||||
```
|
||||
|
||||
### 对数阶 $O(\log n)$
|
||||
@ -1980,7 +2056,18 @@ $$
|
||||
=== "Zig"
|
||||
|
||||
```zig title="time_complexity.zig"
|
||||
|
||||
// 对数阶(循环实现)
|
||||
fn logarithmic(n: f32) i32
|
||||
{
|
||||
var count: i32 = 0;
|
||||
var n_var = n;
|
||||
while (n_var > 1)
|
||||
{
|
||||
n_var = n_var / 2;
|
||||
count +=1;
|
||||
}
|
||||
return count;
|
||||
}
|
||||
```
|
||||
|
||||

|
||||
@ -2086,7 +2173,12 @@ $$
|
||||
=== "Zig"
|
||||
|
||||
```zig title="time_complexity.zig"
|
||||
|
||||
// 对数阶(递归实现)
|
||||
fn logRecur(n: f32) i32
|
||||
{
|
||||
if (n <= 1) return 0;
|
||||
return logRecur(n / 2) + 1;
|
||||
}
|
||||
```
|
||||
|
||||
### 线性对数阶 $O(n \log n)$
|
||||
@ -2234,7 +2326,18 @@ $$
|
||||
=== "Zig"
|
||||
|
||||
```zig title="time_complexity.zig"
|
||||
|
||||
// 线性对数阶
|
||||
fn linearLogRecur(n: f32) i32
|
||||
{
|
||||
if (n <= 1) return 1;
|
||||
var count: i32 = linearLogRecur(n / 2) +
|
||||
linearLogRecur(n / 2);
|
||||
var i: f32 = 0;
|
||||
while (i < n) : (i += 1) {
|
||||
count += 1;
|
||||
}
|
||||
return count;
|
||||
}
|
||||
```
|
||||
|
||||

|
||||
@ -2392,7 +2495,17 @@ $$
|
||||
=== "Zig"
|
||||
|
||||
```zig title="time_complexity.zig"
|
||||
|
||||
// 阶乘阶(递归实现)
|
||||
fn factorialRecur(n: i32) i32 {
|
||||
if (n == 0) return 1;
|
||||
var count: i32 = 0;
|
||||
var i: i32 = 0;
|
||||
// 从 1 个分裂出 n 个
|
||||
while (i < n) : (i += 1) {
|
||||
count += factorialRecur(n - 1);
|
||||
}
|
||||
return count;
|
||||
}
|
||||
```
|
||||
|
||||

|
||||
@ -2687,7 +2800,28 @@ $$
|
||||
=== "Zig"
|
||||
|
||||
```zig title="worst_best_time_complexity.zig"
|
||||
// 生成一个数组,元素为 { 1, 2, ..., n },顺序被打乱
|
||||
pub fn randomNumbers(comptime n: usize) [n]i32 {
|
||||
var nums: [n]i32 = undefined;
|
||||
// 生成数组 nums = { 1, 2, 3, ..., n }
|
||||
for (nums) |*num, i| {
|
||||
num.* = @intCast(i32, i) + 1;
|
||||
}
|
||||
// 随机打乱数组元素
|
||||
const rand = std.crypto.random;
|
||||
rand.shuffle(i32, &nums);
|
||||
return nums;
|
||||
}
|
||||
|
||||
// 查找数组 nums 中数字 1 所在索引
|
||||
pub fn findOne(nums: []i32) i32 {
|
||||
for (nums) |num, i| {
|
||||
// 当元素 1 在数组头部时,达到最佳时间复杂度 O(1)
|
||||
// 当元素 1 在数组尾部时,达到最差时间复杂度 O(n)
|
||||
if (num == 1) return @intCast(i32, i);
|
||||
}
|
||||
return -1;
|
||||
}
|
||||
```
|
||||
|
||||
!!! tip
|
||||
|
||||
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