【Algorithm】常考算法題解析

常考算法題解析

這一章節依託於數據結構的內容,畢竟瞭解了數據結構我們才能寫出更好的算法。

對於大部分公司的面試來說,排序的內容已經足以應付了,由此爲了更好的符合大衆需求,排序的內容是最多的。當然如果你還想衝擊更好的公司,那麼整一個章節的內容都是需要掌握的。對於字節跳動這類十分看重算法的公司來說,這一章節是遠遠不夠的,劍指Offer應該是你更好的選擇。

有一個可視化界面會相對減少點學習的難度,具體可以閱讀 algorithm-visualizer 這個倉庫。

位運算

在進入正題之前,我們先來學習一下位運算的內容。因爲位運算在算法中很有用,速度可以比四則運算快很多。

在學習位運算之前應該知道十進制如何轉二進制二進制如何轉十進制。這裏說明下簡單的計算方式

  • 十進制 33 可以看成是 32 + 1 ,並且 33 應該是六位二進制的(因爲 33 近似 32,而 32 是 2 的五次方,所以是六位),那麼 十進制 33 就是 100001 ,只要是 2 的次方,那麼就是 1 否則都爲 0

2^1 = 2, 2^2 = 4, 2^3 = 8, 2^4 = 16, 2^5 = 32, 2^6 = 64, 2^7 = 128

  • 那麼二進制 100001 同理,首位是 2^5 ,末位是 2^0 ,相加得出 33

算數左移 <<

10 << 1 // -> 20

左移就是將二進制全部往左移動,10 在二進制中表示爲 1010 ,左移一位後變成 10100 ,轉換爲十進制也就是 20,所以基本可以把左移看成以下公式 a * (2 ^ b)

算數右移 >>

10 >> 1 // -> 5

算數右移就是將二進制全部往右移動並去除多餘的右邊10 在二進制中表示爲 1010 ,右移一位後變成 101 ,轉換爲十進制也就是 5,所以基本可以把右移看成以下公式 a / (2 ^ b)

條件

右移很好用,比如可以用在二分算法中取中間值

13 >> 1 // -> 6

按位操作

按位與

每一位都爲 1,結果才爲 1,否則爲0

8 & 7 // -> 0
// 1000 & 0111 -> 0000 -> 0

按位或

其中一位爲 1,結果就是 1

8 | 7 // -> 15
// 1000 | 0111 -> 1111 -> 15

按位異或

每一位都不同,結果才爲 1

8 ^ 7 // -> 15
8 ^ 8 // -> 0
// 1000 ^ 0111 -> 1111 -> 15
// 1000 ^ 1000 -> 0000 -> 0

從以上代碼中可以發現按位異或就是不進位加法

面試題:兩個數不使用四則運算得出和

這道題中可以按位異或,因爲按位異或就是不進位加法,8 ^ 8 = 0 如果進位了,就是 16 了,所以我們只需要將兩個數進行異或操作,然後進位。那麼也就是說兩個二進制都是 1 的位置,左邊應該有一個進位 1,所以可以得出以下公式 a + b = (a ^ b) + ((a & b) << 1) ,然後通過迭代的方式模擬加法

function sum (a, b) {
    if (a == 0) return b
    if (b == 0) return a
    let newA = a ^ b
    let newB = (a & b) << 1
    return sum(newA, newB)
}

排序

以下兩個函數是排序中會用到的通用函數,就不一一寫了

function checkArray(array) {
    if (!array) return
}
function swap(array, left, right) {
    let rightValue = array[right]
    array[right] = array[left]
    array[left] = rightValue
}

冒泡排序

冒泡排序的原理如下,從第一個元素開始,把當前元素和下一個索引元素進行比較。如果當前元素大,那麼就交換位置,重複操作直到比較到最後一個元素,那麼此時最後一個元素就是該數組中最大的數。下一輪重複以上操作,但是此時最後一個元素已經是最大數了,所以不需要再比較最後一個元素,只需要比較到 length - 2 的位置。

在這裏插入圖片描述

function bubble(array) {
  checkArray(array);
  for (let i = array.length - 1; i > 0; i--) {
    // 從 0 到 `length - 1` 遍歷
    for (let j = 0; j < i; j++) {
      if (array[j] > array[j + 1]) swap(array, j, j + 1)
    }
  }
  return array;
}

該算法的操作次數是一個等差數列 n + (n - 1) + (n - 2) + 1去掉常數項以後得出時間複雜度是 O(n * n)

插入排序

插入排序的原理如下。第一個元素默認是已排序元素,取出下一個元素和當前元素比較,如果當前元素大就交換位置。那麼此時第一個元素就是當前的最小數,所以下次取出操作從第三個元素開始,向前對比,重複之前的操作。

在這裏插入圖片描述

以下是實現該算法的代碼

function insertion(array) {
  checkArray(array);
  for (let i = 1; i < array.length; i++) {
    for (let j = i - 1; j >= 0 && array[j] > array[j + 1]; j--)
      swap(array, j, j + 1);
  }
  return array;
}

該算法的操作次數是一個等差數列 n + (n - 1) + (n - 2) + 1 ,去掉常數項以後得出時間複雜度是 O(n * n)

選擇排序

選擇排序的原理如下。遍歷數組,設置最小值的索引爲 0,如果取出的值比當前最小值小,就替換最小值索引,遍歷完成後,將第一個元素和最小值索引上的值交換。如上操作後,第一個元素就是數組中的最小值,下次遍歷就可以從索引 1 開始重複上述操作。

在這裏插入圖片描述

以下是實現該算法的代碼

function selection(array) {
  checkArray(array);
  for (let i = 0; i < array.length - 1; i++) {
    let minIndex = i;
    for (let j = i + 1; j < array.length; j++) {
      minIndex = array[j] < array[minIndex] ? j : minIndex;
    }
    swap(array, i, minIndex);
  }
  return array;
}

該算法的操作次數是一個等差數列 n + (n - 1) + (n - 2) + 1 ,去掉常數項以後得出時間複雜度是 O(n * n)

歸併排序

歸併排序的原理如下。遞歸的將數組兩兩分開直到最多包含兩個元素,然後將數組排序合併,最終合併爲排序好的數組。假設我有一組數組 [3, 1, 2, 8, 9, 7, 6],中間數索引是 3,先排序數組 [3, 1, 2, 8] 。在這個左邊數組上,繼續拆分直到變成數組包含兩個元素(如果數組長度是奇數的話,會有一個拆分數組只包含一個元素)。然後排序數組 [3, 1][2, 8] ,然後再排序數組 [1, 3, 2, 8] ,這樣左邊數組就排序完成,然後按照以上思路排序右邊數組,最後將數組 [1, 2, 3, 8][6, 7, 9] 排序。

在這裏插入圖片描述

以下是實現該算法的代碼

function sort(array) {
  checkArray(array);
  mergeSort(array, 0, array.length - 1);
  return array;
}

function mergeSort(array, left, right) {
  // 左右索引相同說明已經只有一個數
  if (left === right) return;
  // 等同於 `left + (right - left) / 2`
  // 相比 `(left + right) / 2` 來說更加安全,不會溢出
  // 使用位運算是因爲位運算比四則運算快
  let mid = parseInt(left + ((right - left) >> 1));
  mergeSort(array, left, mid);
  mergeSort(array, mid + 1, right);

  let help = [];
  let i = 0;
  let p1 = left;
  let p2 = mid + 1;
  while (p1 <= mid && p2 <= right) {
    help[i++] = array[p1] < array[p2] ? array[p1++] : array[p2++];
  }
  while (p1 <= mid) {
    help[i++] = array[p1++];
  }
  while (p2 <= right) {
    help[i++] = array[p2++];
  }
  for (let i = 0; i < help.length; i++) {
    array[left + i] = help[i];
  }
  return array;
}

以上算法使用了遞歸的思想。遞歸的本質就是壓棧,每遞歸執行一次函數,就將該函數的信息(比如參數,內部的變量,執行到的行數)壓棧,直到遇到終止條件,然後出棧並繼續執行函數。對於以上遞歸函數的調用軌跡如下

mergeSort(data, 0, 6) // mid = 3
  mergeSort(data, 0, 3) // mid = 1
    mergeSort(data, 0, 1) // mid = 0
      mergeSort(data, 0, 0) // 遇到終止,回退到上一步
    mergeSort(data, 1, 1) // 遇到終止,回退到上一步
    // 排序 p1 = 0, p2 = mid + 1 = 1
    // 回退到 `mergeSort(data, 0, 3)` 執行下一個遞歸
  mergeSort(2, 3) // mid = 2
    mergeSort(3, 3) // 遇到終止,回退到上一步
  // 排序 p1 = 2, p2 = mid + 1 = 3
  // 回退到 `mergeSort(data, 0, 3)` 執行合併邏輯
  // 排序 p1 = 0, p2 = mid + 1 = 2
  // 執行完畢回退
  // 左邊數組排序完畢,右邊也是如上軌跡

該算法的操作次數是可以這樣計算:遞歸了兩次,每次數據量是數組的一半,並且最後把整個數組迭代了一次,所以得出表達式 2T(N / 2) + T(N) (T 代表時間,N 代表數據量)。根據該表達式可以套用 該公式 得出時間複雜度爲 O(N * logN)

快排

快排的原理如下。隨機選取一個數組中的值作爲基準值,從左至右取值與基準值對比大小。比基準值小的放數組左邊,大的放右邊,對比完成後將基準值和第一個比基準值大的值交換位置。然後將數組以基準值的位置分爲兩部分,繼續遞歸以上操作。

圖解:https://my.oschina.net/albert2011/blog/785604

在這裏插入圖片描述

以下是實現該算法的代碼

function sort(array) {
  checkArray(array);
  quickSort(array, 0, array.length - 1);
  return array;
}

function quickSort(array, left, right) {
  if (left < right) {
    swap(array, , right)
    // 隨機取值,然後和末尾交換,這樣做比固定取一個位置的複雜度略低
    let indexs = part(array, parseInt(Math.random() * (right - left + 1)) + left, right);
    quickSort(array, left, indexs[0]);
    quickSort(array, indexs[1] + 1, right);
  }
}

function part(array, left, right) {
  let less = left - 1;
  let more = right;
  while (left < more) {
    if (array[left] < array[right]) {
      // 當前值比基準值小,`less` 和 `left` 都加一
	   ++less;
       ++left;
    } else if (array[left] > array[right]) {
      // 當前值比基準值大,將當前值和右邊的值交換
      // 並且不改變 `left`,因爲當前換過來的值還沒有判斷過大小
      swap(array, --more, left);
    } else {
      // 和基準值相同,只移動下標
      left++;
    }
  }
  // 將基準值和比基準值大的第一個值交換位置
  // 這樣數組就變成 `[比基準值小, 基準值, 比基準值大]`
  swap(array, right, more);
  return [less, more];
}

該算法的複雜度和歸併排序是相同的,但是額外空間複雜度比歸併排序少,只需 O(logN),並且相比歸併排序來說,所需的常數時間也更少。

面試題

Sort Colors:該題目來自 LeetCode,題目需要我們將 [2,0,2,1,1,0] 排序成 [0,0,1,1,2,2] ,這個問題就可以使用三路快排的思想。

var sortColors = function(nums) {
  let left = -1;
  let right = nums.length;
  let i = 0;
  // 下標如果遇到 right,說明已經排序完成
  while (i < right) {
    if (nums[i] == 0) {
      swap(nums, i++, ++left);
    } else if (nums[i] == 1) {
      i++;
    } else {
      swap(nums, i, --right);
    }
  }
};

Kth Largest Element in an Array:該題目來自 LeetCode,題目需要找出數組中第 K 大的元素,這問題也可以使用快排的思路。並且因爲是找出第 K 大元素,所以在分離數組的過程中,可以找出需要的元素在哪邊,然後只需要排序相應的一邊數組就好。

var findKthLargest = function(nums, k) {
  let l = 0
  let r = nums.length - 1
  // 得出第 K 大元素的索引位置
  k = nums.length - k
  while (l < r) {
    // 分離數組後獲得比基準樹大的第一個元素索引
    let index = part(nums, l, r)
    // 判斷該索引和 k 的大小
    if (index < k) {
      l = index + 1
    } else if (index > k) {
      r = index - 1
    } else {
      break
    }
  }
  return nums[k]
};

function part(array, left, right) {
  let less = left - 1;
  let more = right;
  while (left < more) {
    if (array[left] < array[right]) {
	   ++less;
       ++left;
    } else if (array[left] > array[right]) {
      swap(array, --more, left);
    } else {
      left++;
    }
  }
  swap(array, right, more);
  return more;
}

堆排序

堆排序利用了二叉堆的特性來做,二叉堆通常用數組表示,並且二叉堆是一顆完全二叉樹(所有葉節點(最底層的節點)都是從左往右順序排序,並且其他層的節點都是滿的)。二叉堆又分爲大根堆與小根堆。

  • 大根堆是某個節點的所有子節點的值都比他小
  • 小根堆是某個節點的所有子節點的值都比他大

堆排序的原理就是組成一個大根堆或者小根堆。以小根堆爲例,某個節點的左邊子節點索引是 i * 2 + 1,右邊是 i * 2 + 2,父節點是 (i - 1) /2

  1. 首先遍歷數組,判斷該節點的父節點是否比他小,如果小就交換位置並繼續判斷,直到他的父節點比他大
  2. 重新以上操作 1,直到數組首位是最大值
  3. 然後將首位和末尾交換位置並將數組長度減一,表示數組末尾已是最大值,不需要再比較大小
  4. 對比左右節點哪個大,然後記住大的節點的索引並且和父節點對比大小,如果子節點大就交換位置
  5. 重複以上操作 3 - 4 直到整個數組都是大根堆。

在這裏插入圖片描述

以下是實現該算法的代碼

function heap(array) {
  checkArray(array);
  // 將最大值交換到首位
  for (let i = 0; i < array.length; i++) {
    heapInsert(array, i);
  }
  let size = array.length;
  // 交換首位和末尾
  swap(array, 0, --size);
  while (size > 0) {
    heapify(array, 0, size);
    swap(array, 0, --size);
  }
  return array;
}

function heapInsert(array, index) {
  // 如果當前節點比父節點大,就交換
  while (array[index] > array[parseInt((index - 1) / 2)]) {
    swap(array, index, parseInt((index - 1) / 2));
    // 將索引變成父節點
    index = parseInt((index - 1) / 2);
  }
}

function heapify(array, index, size) {
  let left = index * 2 + 1;
  while (left < size) {
    // 判斷左右節點大小
    let largest =
      left + 1 < size && array[left] < array[left + 1] ? left + 1 : left;
    // 判斷子節點和父節點大小
    largest = array[index] < array[largest] ? largest : index;
    if (largest === index) break;
    swap(array, index, largest);
    index = largest;
    left = index * 2 + 1;
  }
}

以上代碼實現了小根堆,如果需要實現大根堆,只需要把節點對比反一下就好。

該算法的複雜度是 O(logN)

系統自帶排序實現

每個語言的排序內部實現都是不同的。

對於 JS 來說,數組長度大於 10 會採用快排,否則使用插入排序 源碼實現 。選擇插入排序是因爲雖然時間複雜度很差,但是在數據量很小的情況下和 O(N * logN)相差無幾,然而插入排序需要的常數時間很小,所以相對別的排序來說更快。

對於 Java 來說,還會考慮內部的元素的類型。對於存儲對象的數組來說,會採用穩定性好的算法。穩定性的意思就是對於相同值來說,相對順序不能改變。

在這裏插入圖片描述

鏈表

反轉單向鏈表

該題目來自 LeetCode,題目需要將一個單向鏈表反轉。思路很簡單,使用三個變量分別表示當前節點和當前節點的前後節點,雖然這題很簡單,但是卻是一道面試常考題

以下是實現該算法的代碼

var reverseList = function(head) {
    // 判斷下變量邊界問題
    if (!head || !head.next) return head
    // 初始設置爲空,因爲第一個節點反轉後就是尾部,尾部節點指向 null
    let pre = null
    let current = head
    let next
    // 判斷當前節點是否爲空
    // 不爲空就先獲取當前節點的下一節點
    // 然後把當前節點的 next 設爲上一個節點
    // 然後把 current 設爲下一個節點,pre 設爲當前節點
    while(current) {
        next = current.next
        current.next = pre
        pre = current
        current = next
    }
    return pre
};

二叉樹的先序,中序,後序遍歷

先序遍歷表示先訪問根節點,然後訪問左節點,最後訪問右節點。

中序遍歷表示先訪問左節點,然後訪問根節點,最後訪問右節點。

後序遍歷表示先訪問左節點,然後訪問右節點,最後訪問根節點。

遞歸實現

遞歸實現相當簡單,代碼如下

function TreeNode(val) {
  this.val = val;
  this.left = this.right = null;
}
var traversal = function(root) {
  if (root) {
    // 先序
    console.log(root); 
    traversal(root.left);
    // 中序
    // console.log(root); 
    traversal(root.right);
    // 後序
    // console.log(root);
  }
};

對於遞歸的實現來說,只需要理解每個節點都會被訪問三次就明白爲什麼這樣實現了。

非遞歸實現

非遞歸實現使用了棧的結構,通過棧的先進後出模擬遞歸實現。

以下是先序遍歷代碼實現

function pre(root) {
  if (root) {
    let stack = [];
    // 先將根節點 push
    stack.push(root);
    // 判斷棧中是否爲空
    while (stack.length > 0) {
      // 彈出棧頂元素
      root = stack.pop();
      console.log(root);
      // 因爲先序遍歷是先左後右,棧是先進後出結構
      // 所以先 push 右邊再 push 左邊
      if (root.right) {
        stack.push(root.right);
      }
      if (root.left) {
        stack.push(root.left);
      }
    }
  }
}

以下是中序遍歷代碼實現

function mid(root) {
  if (root) {
    let stack = [];
    // 中序遍歷是先左再根最後右
    // 所以首先應該先把最左邊節點遍歷到底依次 push 進棧
    // 當左邊沒有節點時,就打印棧頂元素,然後尋找右節點
    // 對於最左邊的葉節點來說,可以把它看成是兩個 null 節點的父節點
    // 左邊打印不出東西就把父節點拿出來打印,然後再看右節點
    while (stack.length > 0 || root) {
      if (root) {
        stack.push(root);
        root = root.left;
      } else {
        root = stack.pop();
        console.log(root);
        root = root.right;
      }
    }
  }
}

以下是後序遍歷代碼實現,該代碼使用了兩個棧來實現遍歷,相比一個棧的遍歷來說要容易理解很多

function pos(root) {
  if (root) {
    let stack1 = [];
    let stack2 = [];
    // 後序遍歷是先左再右最後根
	// 所以對於一個棧來說,應該先 push 根節點
    // 然後 push 右節點,最後 push 左節點
    stack1.push(root);
    while (stack1.length > 0) {
      root = stack1.pop();
      stack2.push(root);
      if (root.left) {
        stack1.push(root.left);
      }
      if (root.right) {
        stack1.push(root.right);
      }
    }
    while (stack2.length > 0) {
      console.log(s2.pop());
    }
  }
}

中序遍歷的前驅後繼節點

實現這個算法的前提是節點有一個 parent 的指針指向父節點,根節點指向 null

在這裏插入圖片描述

如圖所示,該樹的中序遍歷結果是 4, 2, 5, 1, 6, 3, 7

前驅節點

對於節點 2 來說,他的前驅節點就是 4 ,按照中序遍歷原則,可以得出以下結論

  1. 如果選取的節點的左節點不爲空,就找該左節點最右的節點。對於節點 1 來說,他有左節點 2 ,那麼節點 2 的最右節點就是 5
  2. 如果左節點爲空,且目標節點是父節點的右節點,那麼前驅節點爲父節點。對於節點 5 來說,沒有左節點,且是節點 2 的右節點,所以節點 2 是前驅節點
  3. 如果左節點爲空,且目標節點是父節點的左節點,向上尋找到第一個是父節點的右節點的節點。對於節點 6 來說,沒有左節點,且是節點 3 的左節點,所以向上尋找到節點 1 ,發現節點 3 是節點 1 的右節點,所以節點 1 是節點 6 的前驅節點

以下是算法實現

function predecessor(node) {
  if (!node) return 
  // 結論 1
  if (node.left) {
    return getRight(node.left)
  } else {
    let parent = node.parent
    // 結論 2 3 的判斷
    while(parent && parent.right === node) {
      node = parent
      parent = node.parent
    }
    return parent
  }
}
function getRight(node) {
  if (!node) return 
  node = node.right
  while(node) node = node.right
  return node
}

後繼節點

對於節點 2 來說,他的後繼節點就是 5 ,按照中序遍歷原則,可以得出以下結論

  1. 如果有右節點,就找到該右節點的最左節點。對於節點 1 來說,他有右節點 3 ,那麼節點 3 的最左節點就是 6
  2. 如果沒有右節點,就向上遍歷直到找到一個節點是父節點的左節點。對於節點 5 來說,沒有右節點,就向上尋找到節點 2 ,該節點是父節點 1 的左節點,所以節點 1 是後繼節點

以下是算法實現

function successor(node) {
  if (!node) return 
  // 結論 1
  if (node.right) {
    return getLeft(node.right)
  } else {
    // 結論 2
    let parent = node.parent
    // 判斷 parent 爲空
    while(parent && parent.left === node) {
      node = parent
      parent = node.parent
    }
    return parent
  }
}
function getLeft(node) {
  if (!node) return 
  node = node.left
  while(node) node = node.left
  return node
}

樹的深度

樹的最大深度:該題目來自 Leetcode,題目需要求出一顆二叉樹的最大深度

以下是算法實現

var maxDepth = function(root) {
    if (!root) return 0 
    return Math.max(maxDepth(root.left), maxDepth(root.right)) + 1
};

對於該遞歸函數可以這樣理解:一旦沒有找到節點就會返回 0,每彈出一次遞歸函數就會加一,樹有三層就會得到3。

動態規劃

動態規劃背後的基本思想非常簡單。就是將一個問題拆分爲子問題,一般來說這些子問題都是非常相似的,那麼我們可以通過只解決一次每個子問題來達到減少計算量的目的。

一旦得出每個子問題的解,就存儲該結果以便下次使用。

斐波那契數列

斐波那契數列就是從 0 和 1 開始,後面的數都是前兩個數之和

0,1,1,2,3,5,8,13,21,34,55,89…

那麼顯然易見,我們可以通過遞歸的方式來完成求解斐波那契數列

function fib(n) {
  if (n < 2 && n >= 0) return n
  return fib(n - 1) + fib(n - 2)
}
fib(10)

以上代碼已經可以完美的解決問題。但是以上解法卻存在很嚴重的性能問題,當 n 越大的時候,需要的時間是指數增長的,這時候就可以通過動態規劃來解決這個問題。

動態規劃的本質其實就是兩點

  1. 自底向上分解子問題
  2. 通過變量存儲已經計算過的解

根據上面兩點,我們的斐波那契數列的動態規劃思路也就出來了

  1. 斐波那契數列從 0 和 1 開始,那麼這就是這個子問題的最底層

  2. 通過數組來存儲每一位所對應的斐波那契數列的值

    function fib(n) {
    let array = new Array(n + 1).fill(null)
    array[0] = 0
    array[1] = 1
    for (let i = 2; i <= n; i++) {
    array[i] = array[i - 1] + array[i - 2]
    }
    return array[n]
    }
    fib(10)

0 - 1揹包問題

該問題可以描述爲:給定一組物品,每種物品都有自己的重量和價格,在限定的總重量內,我們如何選擇,才能使得物品的總價格最高。每個問題只能放入至多一次。

假設我們有以下物品

物品 ID / 重量 價值 1 3 2 7 3 12

對於一個總容量爲 5 的揹包來說,我們可以放入重量 2 和 3 的物品來達到揹包內的物品總價值最高。

對於這個問題來說,子問題就兩個,分別是放物品和不放物品,可以通過以下表格來理解子問題

物品 ID / 剩餘容量 0 1 2 3 4 5 1 0 3 3 3 3 3 2 0 3 7 10 10 10 3 0 3 7 12 15 19

直接來分析能放三種物品的情況,也就是最後一行

  • 當容量少於 3 時,只取上一行對應的數據,因爲當前容量不能容納物品 3
  • 當容量 爲 3 時,考慮兩種情況,分別爲放入物品 3 和不放物品 3
    • 不放物品 3 的情況下,總價值爲 10
    • 放入物品 3 的情況下,總價值爲 12,所以應該放入物品 3
  • 當容量 爲 4 時,考慮兩種情況,分別爲放入物品 3 和不放物品 3
    • 不放物品 3 的情況下,總價值爲 10
    • 放入物品 3 的情況下,和放入物品 1 的價值相加,得出總價值爲 15,所以應該放入物品 3
  • 當容量 爲 5 時,考慮兩種情況,分別爲放入物品 3 和不放物品 3
    • 不放物品 3 的情況下,總價值爲 10
    • 放入物品 3 的情況下,和放入物品 2 的價值相加,得出總價值爲 19,所以應該放入物品 3
/**
 * @param {*} w 物品重量
 * @param {*} v 物品價值
 * @param {*} C 總容量
 * @returns
 */
function knapsack(w, v, C) {
  let length = w.length
  if (length === 0) return 0

  // 對照表格,生成的二維數組,第一維代表物品,第二維代表揹包剩餘容量
  // 第二維中的元素代表揹包物品總價值
  let array = new Array(length).fill(new Array(C + 1).fill(null))

  // 完成底部子問題的解
  for (let i = 0; i <= C; i++) {
    // 對照表格第一行, array[0] 代表物品 1
    // i 代表剩餘總容量
    // 當剩餘總容量大於物品 1 的重量時,記錄下揹包物品總價值,否則價值爲 0
    array[0][i] = i >= w[0] ? v[0] : 0
  }

  // 自底向上開始解決子問題,從物品 2 開始
  for (let i = 1; i < length; i++) {
    for (let j = 0; j <= C; j++) {
      // 這裏求解子問題,分別爲不放當前物品和放當前物品
      // 先求不放當前物品的揹包總價值,這裏的值也就是對應表格中上一行對應的值
      array[i][j] = array[i - 1][j]
      // 判斷當前剩餘容量是否可以放入當前物品
      if (j >= w[i]) {
        // 可以放入的話,就比大小
        // 放入當前物品和不放入當前物品,哪個揹包總價值大
        array[i][j] = Math.max(array[i][j], v[i] + array[i - 1][j - w[i]])
      }
    }
  }
  return array[length - 1][C]
}

最長遞增子序列

最長遞增子序列意思是在一組數字中,找出最長一串遞增的數字,比如

0, 3, 4, 17, 2, 8, 6, 10

對於以上這串數字來說,最長遞增子序列就是 0, 3, 4, 8, 10,可以通過以下表格更清晰的理解

數字 0 3 4 17 2 8 6 10 長度 1 2 3 4 2 4 4 5

通過以上表格可以很清晰的發現一個規律,找出剛好比當前數字小的數,並且在小的數組成的長度基礎上加一。

這個問題的動態思路解法很簡單,直接上代碼

function lis(n) {
  if (n.length === 0) return 0
  // 創建一個和參數相同大小的數組,並填充值爲 1
  let array = new Array(n.length).fill(1)
  // 從索引 1 開始遍歷,因爲數組已經所有都填充爲 1 了
  for (let i = 1; i < n.length; i++) {
    // 從索引 0 遍歷到 i
    // 判斷索引 i 上的值是否大於之前的值
    for (let j = 0; j < i; j++) {
      if (n[i] > n[j]) {
        array[i] = Math.max(array[i], 1 + array[j])
      }
    }
  }
  let res = 1
  for (let i = 0; i < array.length; i++) {
    res = Math.max(res, array[i])
  }
  return res
}
發表評論
所有評論
還沒有人評論,想成為第一個評論的人麼? 請在上方評論欄輸入並且點擊發布.
相關文章