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krahets
2023-10-08 01:33:09 +08:00
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# 关于本书
本项目旨在创建一本开源免费、新手友好的数据结构与算法入门教程。
- 全书采用动画图解,结构化地讲解数据结构与算法知识,内容清晰易懂、学习曲线平滑。
- 算法源代码皆可一键运行,支持 Java、C++、Python、Go、JS、TS、C#、Swift、Rust、Dart、Zig 等语言。
- 鼓励读者在章节讨论区互帮互助、共同进步,提问与评论通常可在两日内得到回复。
## 读者对象
若您是算法初学者,从未接触过算法,或者已经有一些刷题经验,对数据结构与算法有模糊的认识,在会与不会之间反复横跳,那么这本书正是为您量身定制!
如果您已经积累一定刷题量,熟悉大部分题型,那么本书可助您回顾与梳理算法知识体系,仓库源代码可以被当作“刷题工具库”或“算法字典”来使用。
若您是算法大神,我们期待收到您的宝贵建议,或者[一起参与创作](https://www.hello-algo.com/chapter_appendix/contribution/)。
!!! 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
本书主要内容如下图所示。
- **复杂度分析**:数据结构和算法的评价维度与方法。时间复杂度、空间复杂度的推算方法、常见类型、示例等。
- **数据结构**:基本数据类型,数据结构的分类方法。数组、链表、栈、队列、哈希表、树、堆、图等数据结构的定义、优缺点、常用操作、常见类型、典型应用、实现方法等。
- **算法**:搜索、排序、分治、回溯、动态规划、贪心等算法的定义、优缺点、效率、应用场景、解题步骤、示例题目等。
![Hello 算法内容结构](about_the_book.assets/hello_algo_mindmap.jpg)
## 致谢
在本书的创作过程中,我得到了许多人的帮助,包括但不限于:
- 感谢我在公司的导师李汐博士,在一次畅谈中您鼓励我“快行动起来”,坚定了我写这本书的决心。
- 感谢我的女朋友泡泡作为本书的首位读者,从算法小白的角度提出许多宝贵建议,使得本书更适合新手阅读。
- 感谢腾宝、琦宝、飞宝为本书起了一个富有创意的名字,唤起大家写下第一行代码 "Hello World!" 的美好回忆。
- 感谢苏潼为本书设计了精美的封面和 LOGO ,并在我的强迫症下多次耐心修改。
- 感谢 @squidfunk 提供的写作排版建议,以及他开发的开源文档主题 [Material-for-MkDocs](https://github.com/squidfunk/mkdocs-material/tree/master) 。
在写作过程中,我阅读了许多关于数据结构与算法的教材和文章。这些作品为本书提供了优秀的范本,确保了本书内容的准确性与品质。在此感谢所有老师和前辈们的杰出贡献!
本书倡导手脑并用的学习方式,在这一点上深受[《动手学深度学习》](https://github.com/d2l-ai/d2l-zh)的启发。在此向各位读者强烈推荐这本优秀著作。
衷心感谢我的父母,正是你们一直以来的支持与鼓励,让我有机会做这件富有趣味的事。

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# 前言
<div class="center-table" markdown>
![前言](../assets/covers/chapter_preface.jpg){ width="600" }
</div>
!!! abstract
算法犹如美妙的交响乐,每一行代码都像韵律般流淌。
愿这本书在你的脑海中轻轻响起,留下独特而深刻的旋律。

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# 如何使用本书
!!! tip
为了获得最佳的阅读体验,建议您通读本节内容。
## 行文风格约定
- 标题后标注 `*` 的是选读章节,内容相对困难。如果你的时间有限,建议可以先跳过。
- 专有名词和有特指含义的词句会使用 `“双引号”` 标注,以避免歧义。
- 重要专有名词及其英文翻译会用 `「 」` 括号标注,例如 `「数组 array」` 。建议记住它们,以便阅读文献。
- **加粗的文字** 表示重点内容或总结性语句,这类文字值得特别关注。
- 当涉及到编程语言之间不一致的名词时,本书均以 Python 为准,例如使用 $\text{None}$ 来表示“空”。
- 本书部分放弃了编程语言的注释规范,以换取更加紧凑的内容排版。注释主要分为三种类型:标题注释、内容注释、多行注释。
=== "Python"
```python title=""
"""标题注释,用于标注函数、类、测试样例等"""
# 内容注释,用于详解代码
"""
多行
注释
"""
```
=== "C++"
```cpp title=""
/* 标题注释,用于标注函数、类、测试样例等 */
// 内容注释,用于详解代码
/**
* 多行
* 注释
*/
```
=== "Java"
```java title=""
/* 标题注释,用于标注函数、类、测试样例等 */
// 内容注释,用于详解代码
/**
* 多行
* 注释
*/
```
=== "C#"
```csharp title=""
/* 标题注释,用于标注函数、类、测试样例等 */
// 内容注释,用于详解代码
/**
* 多行
* 注释
*/
```
=== "Go"
```go title=""
/* 标题注释,用于标注函数、类、测试样例等 */
// 内容注释,用于详解代码
/**
* 多行
* 注释
*/
```
=== "Swift"
```swift title=""
/* 标题注释,用于标注函数、类、测试样例等 */
// 内容注释,用于详解代码
/**
* 多行
* 注释
*/
```
=== "JS"
```javascript title=""
/* 标题注释,用于标注函数、类、测试样例等 */
// 内容注释,用于详解代码
/**
* 多行
* 注释
*/
```
=== "TS"
```typescript title=""
/* 标题注释,用于标注函数、类、测试样例等 */
// 内容注释,用于详解代码
/**
* 多行
* 注释
*/
```
=== "Dart"
```dart title=""
/* 标题注释,用于标注函数、类、测试样例等 */
// 内容注释,用于详解代码
/**
* 多行
* 注释
*/
```
=== "Rust"
```rust title=""
/* 标题注释,用于标注函数、类、测试样例等 */
// 内容注释,用于详解代码
/**
* 多行
* 注释
*/
```
=== "C"
```c title=""
/* 标题注释,用于标注函数、类、测试样例等 */
// 内容注释,用于详解代码
/**
* 多行
* 注释
*/
```
=== "Zig"
```zig title=""
// 标题注释,用于标注函数、类、测试样例等
// 内容注释,用于详解代码
// 多行
// 注释
```
## 在动画图解中高效学习
相较于文字,视频和图片具有更高的信息密度和结构化程度,更易于理解。在本书中,**重点和难点知识将主要通过动画和图解形式展示**,而文字则作为动画和图片的解释与补充。
如果你在阅读本书时,发现某段内容提供了下图所示的动画或图解,**请以图为主、以文字为辅**,综合两者来理解内容。
![动画图解示例](../index.assets/animation.gif)
## 在代码实践中加深理解
本书的配套代码被托管在 [GitHub 仓库](https://github.com/krahets/hello-algo)。如下图所示,**源代码附有测试样例,可一键运行**。
如果时间允许,**建议你参照代码自行敲一遍**。如果学习时间有限,请至少通读并运行所有代码。
与阅读代码相比,编写代码的过程往往能带来更多收获。**动手学,才是真的学**。
![运行代码示例](../index.assets/running_code.gif)
运行代码的前置工作主要分为三步。
**第一步:安装本地编程环境**。请参照[附录教程](https://www.hello-algo.com/chapter_appendix/installation/)进行安装,如果已安装则可跳过此步骤。
**第二步:克隆或下载代码仓**。如果已经安装 [Git](https://git-scm.com/downloads) ,可以通过以下命令克隆本仓库。
```shell
git clone https://github.com/krahets/hello-algo.git
```
当然你也可以在下图所示的位置点击“Download ZIP”直接下载代码压缩包然后在本地解压即可。
![克隆仓库与下载代码](suggestions.assets/download_code.png)
**第三步:运行源代码**。如下图所示,对于顶部标有文件名称的代码块,我们可以在仓库的 `codes` 文件夹内找到对应的源代码文件。源代码文件可一键运行,将帮助你节省不必要的调试时间,让你能够专注于学习内容。
![代码块与对应的源代码文件](suggestions.assets/code_md_to_repo.png)
## 在提问讨论中共同成长
在阅读本书时,请不要轻易跳过那些没学明白的知识点。**欢迎在评论区提出你的问题**,我和小伙伴们将竭诚为你解答,一般情况下可在两天内回复。
如下图所示,每篇文章的底部都配有评论区。希望你能多关注评论区的内容。一方面,你可以了解大家遇到的问题,从而查漏补缺,激发更深入的思考。另一方面,期待你能慷慨地回答其他小伙伴的问题,分享您的见解,帮助他人进步。
![评论区示例](../index.assets/comment.gif)
## 算法学习路线
从总体上看,我们可以将学习数据结构与算法的过程划分为三个阶段。
1. **算法入门**。我们需要熟悉各种数据结构的特点和用法,学习不同算法的原理、流程、用途和效率等方面内容。
2. **刷算法题**。建议从热门题目开刷,如[剑指 Offer](https://leetcode.cn/studyplan/coding-interviews/)和[LeetCode Hot 100](https://leetcode.cn/studyplan/top-100-liked/),先积累至少 100 道题目,熟悉主流的算法问题。初次刷题时,“知识遗忘”可能是一个挑战,但请放心,这是很正常的。我们可以按照“艾宾浩斯遗忘曲线”来复习题目,通常在进行 3-5 轮的重复后,就能将其牢记在心。
3. **搭建知识体系**。在学习方面,我们可以阅读算法专栏文章、解题框架和算法教材,以不断丰富知识体系。在刷题方面,可以尝试采用进阶刷题策略,如按专题分类、一题多解、一解多题等,相关的刷题心得可以在各个社区找到。
如下图所示,本书内容主要涵盖“第一阶段”,旨在帮助你更高效地展开第二和第三阶段的学习。
![算法学习路线](suggestions.assets/learning_route.png)

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# 小结
- 本书的主要受众是算法初学者。如果已有一定基础,本书能帮助您系统回顾算法知识,书内源代码也可作为“刷题工具库”使用。
- 书中内容主要包括复杂度分析、数据结构、算法三部分,涵盖了该领域的大部分主题。
- 对于算法新手,在初学阶段阅读一本入门书籍至关重要,可以少走许多弯路。
- 书内的动画和图解通常用于介绍重点和难点知识。阅读本书时,应给予这些内容更多关注。
- 实践乃学习编程之最佳途径。强烈建议运行源代码并亲自敲打代码。
- 本书网页版的每个章节都设有讨论区,欢迎随时分享你的疑惑与见解。