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synced 2025-11-02 12:58:42 +08:00
Add implementation of array binary tree.
Rewrite the tree serialization and deserialization methods. Add applications of array and linked list.
This commit is contained in:
@ -541,8 +541,10 @@ elementAddr = firtstElementAddr + elementLength * elementIndex
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## 数组典型应用
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**随机访问**。如果我们想要随机抽取一些样本,那么可以用数组存储,并生成一个随机序列,根据索引实现样本的随机抽取。
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数组是最基础的数据结构,在各类数据结构和算法中都有广泛应用。
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**二分查找**。例如前文查字典的例子,我们可以将字典中的所有字按照拼音顺序存储在数组中,然后使用与日常查纸质字典相同的“翻开中间,排除一半”的方式,来实现一个查电子字典的算法。
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**深度学习**。神经网络中大量使用了向量、矩阵、张量之间的线性代数运算,这些数据都是以数组的形式构建的。数组是神经网络编程中最常使用的数据结构。
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- **随机访问**:如果我们想要随机抽取一些样本,那么可以用数组存储,并生成一个随机序列,根据索引实现样本的随机抽取。
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- **排序和搜索**:数组是排序和搜索算法最常用的数据结构。例如,快速排序、归并排序、二分查找等都需要在数组上进行。
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- **查找表**:当我们需要快速查找一个元素或者需要查找一个元素的对应关系时,可以使用数组作为查找表。例如,我们有一个字符到其 ASCII 码的映射,可以将字符的 ASCII 码值作为索引,对应的元素存放在数组中的对应位置。
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- **机器学习**:神经网络中大量使用了向量、矩阵、张量之间的线性代数运算,这些数据都是以数组的形式构建的。数组是神经网络编程中最常使用的数据结构。
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- **数据结构实现**:数组可以用于实现栈、队列、哈希表、堆、图等数据结构。例如,邻接矩阵是图的常见表示之一,它实质上是一个二维数组。
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@ -825,3 +825,22 @@
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```
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## 链表典型应用
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单向链表通常用于实现栈、队列、散列表和图等数据结构。
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- **栈与队列**:当插入和删除操作都在链表的一端进行时,它表现出先进后出的的特性,对应栈;当插入操作在链表的一端进行,删除操作在链表的另一端进行,它表现出先进先出的特性,对应队列。
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- **散列表**:链地址法是解决哈希冲突的主流方案之一,在该方案中,所有冲突的元素都会被放到一个链表中。
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- **图**:邻接表是表示图的一种常用方式,在其中,图的每个顶点都与一个链表相关联,链表中的每个元素都代表与该顶点相连的其他顶点。
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双向链表常被用于需要快速查找前一个和下一个元素的场景。
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- **高级数据结构**:比如在红黑树、B 树中,我们需要知道一个节点的父节点,这可以通过在节点中保存一个指向父节点的指针来实现,类似于双向链表。
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- **浏览器历史**:在网页浏览器中,当用户点击前进或后退按钮时,浏览器需要知道用户访问过的前一个和后一个网页。双向链表的特性使得这种操作变得简单。
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- **LRU 算法**:在缓存淘汰算法(LRU)中,我们需要快速找到最近最少使用的数据,以及支持快速地添加和删除节点。这时候使用双向链表就非常合适。
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循环链表常被用于需要周期性操作的场景,比如操作系统的资源调度。
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- **时间片轮转调度算法**:在操作系统中,时间片轮转调度算法是一种常见的 CPU 调度算法,它需要对一组进程进行循环。每个进程被赋予一个时间片,当时间片用完时,CPU 将切换到下一个进程。这种循环的操作就可以通过循环链表来实现。
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- **数据缓冲区**:在某些数据缓冲区的实现中,也可能会使用到循环链表。比如在音频、视频播放器中,数据流可能会被分成多个缓冲块并放入一个循环链表,以便实现无缝播放。
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@ -34,7 +34,7 @@
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```cpp title=""
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/* 二叉树的数组表示 */
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// 使用 int 最大值标记空位,因此要求节点值不能为 INT_MAX
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// 使用 int 最大值 INT_MAX 标记空位
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vector<int> tree = {1, 2, 3, 4, INT_MAX, 6, 7, 8, 9, INT_MAX, INT_MAX, 12, INT_MAX, INT_MAX, 15};
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```
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@ -110,6 +110,77 @@
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以下为数组表示下二叉树的实现,包括:
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- 获取节点数量、节点值、左(右)子节点、父节点等基础操作;
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- 获取前序遍历、中序遍历、后序遍历、层序遍历的节点值序列;
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=== "Java"
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```java title="array_binary_tree.java"
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[class]{ArrayBinaryTree}-[func]{}
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```
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=== "C++"
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```cpp title="array_binary_tree.cpp"
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[class]{ArrayBinaryTree}-[func]{}
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```
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=== "Python"
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```python title="array_binary_tree.py"
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[class]{ArrayBinaryTree}-[func]{}
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```
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=== "Go"
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```go title="array_binary_tree.go"
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[class]{arrayBinaryTree}-[func]{}
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```
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=== "JavaScript"
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```javascript title="array_binary_tree.js"
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[class]{ArrayBinaryTree}-[func]{}
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```
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=== "TypeScript"
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```typescript title="array_binary_tree.ts"
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[class]{ArrayBinaryTree}-[func]{}
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```
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=== "C"
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```c title="array_binary_tree.c"
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[class]{arrayBinaryTree}-[func]{}
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```
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=== "C#"
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```csharp title="array_binary_tree.cs"
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[class]{ArrayBinaryTree}-[func]{}
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```
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=== "Swift"
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```swift title="array_binary_tree.swift"
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[class]{ArrayBinaryTree}-[func]{}
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```
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=== "Zig"
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```zig title="array_binary_tree.zig"
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[class]{ArrayBinaryTree}-[func]{}
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```
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=== "Dart"
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```dart title="array_binary_tree.dart"
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[class]{ArrayBinaryTree}-[func]{}
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```
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## 优势与局限性
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二叉树的数组表示存在以下优点:
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