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algorithms-notes's Introduction

Algorithms's notes

1、iterator存在的目的不是为了替代for循环,也不是为性能而生,主要用于用抽象的手段隔离内部的实现细节。
2、归并排序对于小的子数组开销有些大(因为需要迭代调用,这样就会创建大量小数组),实践中可行的一个改进是:当数组小于等于7时使用插入排序,运行时间大约快20%左右
3、java的comparable API实现的是total order全序关系,简单来说,就是数组中的items能够按照特定顺序排列,全序关系是一种binary relation <=,满足三个关系式:

  • 非对称性 如果v<=w,并且w<=v,那么v=w
  • 传递性 如果v<=w,并且w<=x,那么v<=x
  • 完整性 要么v<=w,要么w<=v,要么两者相等

值得注意的是:double类型不满足全序关系,因为Double.NaN <= Double.NaN为false。
我们日常接触到的对自然数的标准排序、字符串的字母表排序以及对日期按年份的排序都是全序排序。

4、在java中,callback的实现是通过interface实现的。类似的,c#是通过delegate实现的,c是通过函数指针实现的,c++是通过class-type functors实现的,python和js是通过first-class functions实现的。
5、选择排序的运行时间和数据的顺序无关,它总是需要平方的时间,即使数据是有序的,因为它总是需要遍历一遍右边剩下的未排序元素来找到最小的元素;但它需要的数据移动次数是最小的,仅仅使用线性增长次数的数据交换,每个item仅使用一次exchange就被放到了它最终应该待的有序位置。
6、插入排序若要排序一个随机顺序的数组(keys不重复),需要大约1/4 N平方次比较和大约约1/4 N平方次交换。最好情况即数组是有序的情况下,需要N-1次比较和0次交换;最差情况下及数组是逆序的情况下,需要1/2 N平方次比较和1/2 N平方次交换。
7、若一个数组逆序对的数量<=cN,那么,我们称它是部分有序数组,对于部分有序数组而言,插入排序运行时间是线性的,因为,交换次数等于逆序对的数量,比较次数等于交换次数+N-1。
8、逆序对(inversion)是a pair of keys that are out of order. 比如:A E E L M O T R X P S中,有T-R T-P T-S R-P X-P X-S共6个逆序对。
9、排序算法的目标就是将数组元素的主键按照某种方式排列,其中,元素和主键的具体性质在不同的应用中均有差别,在java中,元素通常都是对象,对主键的抽象描述则是通过Comparable接口实现的,具体来说,是该接口中的compareTo方法,该方法定义了对象的自然次序。
10、如何实现非易变(immutable)数据类型?非易变数据类型是指一旦创建就无法改变数据类型的值的类型。它的优势有:

  • 简化调试
  • 在有恶意代码攻击时更安全
  • 简化并发编程
  • 可以在优先级队列或符号表中作为key使用
    immutable数据类型的唯一劣势就是对于每个数据类型值必须创建一个new object。 要实现immutable,我们需要对传入构造函数的input进行copy,在data type里面创建一个private final instance variable持有这个copy,同时实例方法不改变这个私有实例变量。
    java中有许多immutable数据类型,比如String,Integer,Double,Color,Vector,Transaction,Point2D.同时也有许多Mutable数据类型,比如StringBuilder,Stack,Counter,Java array。

11、使用equals和compareTo作为key比较的interface有什么区别?
算法第四版的算法3.1 SequentialSearchST class使用的是equals方法,而其余的符号表的实现均使用compareTo方法作为key interface。
我们选择两者其一的依据是我们为解决问题选择的数据结构。equals方法告诉我们两个对象是否严格相等(这是可由我们重写默认的equals方法控制的)。而comparable interface使我们得知两个元素的相对顺序,要么大于,要么小于,要么等于。
顺序搜索意味着迭代整个元素集合,其中我们只保留那些等于某个键的元素。它们是否小于或大于键并不重要,我们只寻找那些相等的,并检查每个元素。虽然提供这种API的泛型集合可以使用compareTo(),并且只过滤与key相比等于0的元素,但是最好使用为相等测试而设计的equals方法。
技术上来说,equals和compareTo在进行equality tests时能进行互换,但通常不这样做。
然而,若我们使用像树Tree这样的数据结构,那么我们需要使用compareTo方法,因为元素之间的order在search和insert时是重要的。
正是compareTo方法给出的元素之间的相对order使得我们得以避免顺序搜索。顺序搜索就是迭代整个集合。在使用Tree结构,不能使用equals替代compareTo方法。

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