数据结构与算法必备的 50 个代码实现

红色石头

发布于 2022-01-12 15:44:27

8330

文章被收录于专栏：红色石头的机器学习之路红色石头的机器学习之路

数据结构和算法是程序员的内功心法和基本功。无论是人工智能还是其它计算机科学领域，掌握扎实的数据结构和算法知识，往往会助力不少！今天给大家推荐一份不错的数据结构与算法资源。特点是：全代码实现！

这份资源的作者王争老师是前 Google 工程师，5 万+人跟着学的《数据结构和算法之美》专栏作者。他总结了程序员必备的 50 个数据结构与算法，以及相应的代码实现。开源地址为：

https://github.com/wangzheng0822/algo

我们来看一下这必备的 50 个数据结构与算法究竟包含了哪些内容。

数组

问题：实现一个支持动态扩容的数组
问题：实现一个大小固定的有序数组，支持动态增删改操作
问题：实现两个有序数组合并为一个有序数组

链表

问题：实现单链表、循环链表、双向链表，支持增删操作
问题：实现单链表反转
问题：实现两个有序的链表合并为一个有序链表
问题：实现求链表的中间结点

栈

问题：用数组实现一个顺序栈
问题：用链表实现一个链式栈
问题：编程模拟实现一个浏览器的前进、后退功能

队列

问题：用数组实现一个顺序队列
问题：用链表实现一个链式队列
问题：实现一个循环队列

递归

问题：编程实现斐波那契数列求值f(n)=f(n-1)+f(n-2)
问题：编程实现求阶乘n!
问题：编程实现一组数据集合的全排列

排序

问题：实现归并排序、快速排序、插入排序、冒泡排序、选择排序
问题：编程实现O(n)时间复杂度内找到一组数据的第K大元素

二分查找

问题：实现一个有序数组的二分查找算法
问题：实现模糊二分查找算法（比如大于等于给定值的第一个元素）

散列表

问题：实现一个基于链表法解决冲突问题的散列表
问题：实现一个LRU缓存淘汰算法

字符串

问题：实现一个字符集，只包含a～z这26个英文字母的Trie树
问题：实现朴素的字符串匹配算法

二叉树

问题：实现一个二叉查找树，并且支持插入、删除、查找操作
问题：实现查找二叉查找树中某个节点的后继、前驱节点
问题：实现二叉树前、中、后序以及按层遍历

堆

问题：实现一个小顶堆、大顶堆、优先级队列
问题：实现堆排序
问题：利用优先级队列合并K个有序数组
问题：求一组动态数据集合的最大Top K

图

问题：实现有向图、无向图、有权图、无权图的邻接矩阵和邻接表表示方法
问题：实现图的深度优先搜索、广度优先搜索
问题：实现Dijkstra算法、A*算法
问题：实现拓扑排序的Kahn算法、DFS算法

回溯

问题：利用回溯算法求解八皇后问题
问题：利用回溯算法求解0-1背包问题

分治

问题：利用分治算法求一组数据的逆序对个数

动态规划

问题：0-1背包问题
问题：最小路径和
问题：编程实现莱文斯坦最短编辑距离
问题：编程实现查找两个字符串的最长公共子序列
问题：编程实现一个数据序列的最长递增子序列

以上所有的数据结构与算法都配备相应的程序代码。一大特点是代码配备多种编程语言，例如 Python、C、Java、Go、Scala 等。

举例来说，关于常见的排序算法，例如冒泡排序、插入排序、选择排序，作者给出了相应的 Python 代码实现：

"""
 Bubble sort, insertion sort and selection sort
 冒泡排序、插入排序、选择排序
 Author: Wenru
"""

from typing import List


# 冒泡排序
def bubble_sort(a: List[int]):
 length = len(a)
 if length <= 1:
 return

 for i in range(length):
 made_swap = False
 for j in range(length - i - 1):
 if a[j] > a[j + 1]:
 a[j], a[j + 1] = a[j + 1], a[j]
 made_swap = True
 if not made_swap:
 break


# 插入排序
def insertion_sort(a: List[int]):
 length = len(a)
 if length <= 1:
 return

 for i in range(1, length):
 value = a[i]
 j = i - 1
 while j >= 0 and a[j] > value:
 a[j + 1] = a[j]
 j -= 1
 a[j + 1] = value


# 选择排序
def selection_sort(a: List[int]):
 length = len(a)
 if length <= 1:
 return

 for i in range(length):
 min_index = i
 min_val = a[i]
 for j in range(i, length):
 if a[j] < min_val:
 min_val = a[j]
 min_index = j
 a[i], a[min_index] = a[min_index], a[i]


def test_bubble_sort():
 test_array = [1, 1, 1, 1]
 bubble_sort(test_array)
 assert test_array == [1, 1, 1, 1]
 test_array = [4, 1, 2, 3]
 bubble_sort(test_array)
 assert test_array == [1, 2, 3, 4]
 test_array = [4, 3, 2, 1]
 bubble_sort(test_array)
 assert test_array == [1, 2, 3, 4]


def test_insertion_sort():
 test_array = [1, 1, 1, 1]
 insertion_sort(test_array)
 assert test_array == [1, 1, 1, 1]
 test_array = [4, 1, 2, 3]
 insertion_sort(test_array)
 assert test_array == [1, 2, 3, 4]
 test_array = [4, 3, 2, 1]
 insertion_sort(test_array)
 assert test_array == [1, 2, 3, 4]


def test_selection_sort():
 test_array = [1, 1, 1, 1]
 selection_sort(test_array)
 assert test_array == [1, 1, 1, 1]
 test_array = [4, 1, 2, 3]
 selection_sort(test_array)
 assert test_array == [1, 2, 3, 4]
 test_array = [4, 3, 2, 1]
 selection_sort(test_array)
 assert test_array == [1, 2, 3, 4]


if __name__ == "__main__":
 array = [5, 6, -1, 4, 2, 8, 10, 7, 6]
 bubble_sort(array)
 print(array)

 array = [5, 6, -1, 4, 2, 8, 10, 7, 6]
 insertion_sort(array)
 print(array)

 array = [5, 6, -1, 4, 2, 8, 10, 7, 6]
 selection_sort(array)
 print(array)

当然，还有其它编程语言的代码实现，这里就不一一列举了！

目前，这份资源已经在 GitHub 上收获了 6000 星了。是一份不错的数据结构与算法参考代码。值得一看。最后再附上地址：

https://github.com/wangzheng0822/algo

本文参与腾讯云自媒体同步曝光计划，分享自作者个人站点/博客。

原始发表：2019/05/29 ，如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除

数据结构