算法及数据结构基础知识汇总(下)

简介: 算法及数据结构基础知识汇总(下)

队列


特点:先进先出(First In First Out,FIFO)。


(栈是后进先出的数据结构,LastIn First Out,LIFO)

入队和出队操作。



树是一种特殊的图,其中没有往后指的边。


狄克斯拉特算法


查找最快的路径,即距离最短的路径。


适用范围:有向无环图(directed acyclic graph,DAG),且不包含负权边(即边的权重为负值)。


(包含负权边的图,找最短路径用 贝尔曼—福德算法Bellman-Ford algorithm)

20181203223110437.png


每一段都分配了权重(weight),带权重的图à加权图(weightedgraph)

不带权重的图à非加权图(unweighted graph)

20181203223119813.png


2018120322313054.png

2018120322313916.png


4个步骤:


1)找出“最便宜“的节点,即 可在最短时间内到达的节点;

2)更新该节点的邻居的开销;

3)重复这个过程,直到对图中的每一个节点都这么做了;

4)计算最终路径。


举例:


计算起点到终点的最短路径的总权重?

20181203223149601.png

20181203223159528.png

20181203223221235.png


贪婪算法


NP完全问题


NP问题(Non-deterministicPolynomial问题)即多项式复杂程度的非确定性问题。


如果任何一个NP问题都能通过一个多项式时间算法转换为某个NP问题,那么这个NP问题就称为NP完全问题(Non-deterministic Polynomial complete problem)。NP完全问题也叫做NPC问题。


贪婪算法


特点:一般不能获取最优解,但是结果也非常接近最优解。


思路:寻找局部最优解,企图用这种方式获取全局最优解:


每步都选择局部最优解à最终全局最优解


1、教室调度问题

2018120322325223.png

20181203223300152.png


2、背包问题

20181203223313964.png

假设可盗窃以下3种物品:

20181203223326933.png


使用贪婪算法得到的是30,虽然不是35但也非常接近了。


3、集合覆盖问题

20181203223338439.png

20181203223347856.png


实现代码:

20181203223356932.png


NP完全问题


如:旅行商问题(2!) ; 集合覆盖问题


NP完全问题的判别方法:

20181203223407346.png


集合


| 并集 (集合A与集合B合并)


& 交集 (两个集合中都有的元素)


差集(A-B  在集合A中但不在集合B中的元素)
• 1


动态规划


借用网格


工作原理:先解决子问题,再逐步解决大问题。


使用范围:子问题是离散的。(即子问题不依赖于其他子问题)


1、背包问题


假设你是个小偷,背着一个可装4磅东西的背包。


20181203223423939.png

20181203223433844.png


注:1每个单元格都将包含当期能够装入背包的所有商品。


2各行的排列顺序无关紧要。


每个单元格的填充公式:

20181203223444815.png

如果增加1个iphone,2000美元,1磅,则结果如下:

20181203223455153.png


2、旅行行程最优化


20181203223507601.png

20181203223518245.png


3、最长公共字符串问题


假设Alex不小心输入了hish,那么他原本是想输入fish还是vista呢?

20181203223537737.png

公式伪代码:

2018120322354619.png

4、最长公共子序列


假设Alex不小心输入了fosh,那么他原本是想输入fish还是fort呢?

20181203223612959.png

20181203223622773.png


公式伪代码:

20181203223637104.png


K近邻算法


求距离,常用欧式距离。


分类问题与回归问题


后续补充机器学习相关知识。


应用场景举例:


OCR光学字符识别

垃圾邮件过滤 (朴素贝叶斯)

预测股票市场











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