剑指offer(1):数组

1 写作计划

最近在看《剑指offer》,发现自己有很多的数据结构与算法的基础知识要复习,《好书一起读(131):让写作更好》中提到用写作倒逼阅读,我很是赞同。所以,计划以《剑指offer》为中心,以记录复习心得目的,写一系列数据结构与算法的文章。

  • 文章结构

文章从概念介绍切入,接着介绍相关的语言细节(以C语言和Python为主),最后以《剑指offer》中的编程题做结。

2 什么是数组

一提到数组,我第一时间经典的C语言实现和与之对应的一片定长连续的内存空间。数组的读写操作很快,时间复杂度为o(1),但是因其必须事先指定长度,所以空间利用率不高。数组的下标是数组中元素的标识,可以当做元素的身份证使用,在需要记录大量数据时,要利用好数组下标。

3 C语言细节

该节分3个部分介绍C语言从数组的必要语言细节。

3.1 数组越界问题

C语言不强制检查数组下标是否越界,使用时应时刻注意越界问题。

这个是一个毫无意义的问题,因为C语言根本不允许数组越界。
数组越界是一种Undefined behavior,C语言没规定程序运行结果,编译器也不保证这个结果。C语言规定这种错误编译器不必指出,所以编译可能会正常通过,但这依然是一种错误,且责任在CODER。
因此这是一个毫无意义的问题,就如同问袜子炖茄子会是什么味道。只有傻逼才会用袜子炖茄子然后亲自尝尝——这就是那个“解答”的本质。

作者:薛非
链接:https://www.zhihu.com/question/22897368/answer/22999166
来源:知乎
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3.2 数组与指针

本节介绍数组与指针之间的关系以及数组在使用中的注意点。

数组名是特殊的指针

本节介绍数组与指针的共同点和不同点。
以数组int a[10];为例:

int a[10];

int n = 10;
int a[n];    //定义数组时,长度不可以为变量,该语句非法

共同点:通过指针访问数组元素

  • a[i]*(a+i)&a[i]a+i都是等价的。
  • 通过等价指针访问数组
int *pa; 
pa = &a[0];    //指针pa指向数组的0元素地址
pa = a;           //这个写法和上句等价

x = *(pa+1);
x = a[1];        //这两句赋值语句等价

不同点:数组名与指针的区别

指针是一个变量,但是数组名不是变量。

int *pa; 
pa = &a[0];    //指针pa是可以被赋值的,其指向地址可以改变

int b[10];
a = b;            //a不可以被赋值,该语句非法

函数中传递的数组是指针(地址)

  • 以《剑指offer》中的代码为例:
int GetSize(int data[])
{
    return sizeof(data);
}

int main()
{
    int data1[] ={1, 2, 3, 4, 5};
    int size1 = sizeof(data1);        //此处求数组data1所占字节数

    int  *data2 = data1;
    int size2 = sizeof(data2);        //此处求指针data2所占字节数
    
    int size3 = GetSize(data1);     //data1的地址被赋值给了局部变量data,所以返回指针data所占字节数 

    printf("%d, %d, %d", size1, size2, size3);
}
//输出结果为:20, 4, 4
  • 传递部分数组
    利用数组以指针形式传递的特性,我们可以数组的后本部分给函数。如f(&a[3])f(a+3),将数组a的后7个元素传递给了函数f。

3.3 数组与哈希表

数组可以看做一个简单的哈希表,其哈希函数为(h(k)=k)(k)为元素的关键字key。
常用的哈希函数有:

  1. 除法哈希法

[h(k)=k mod m ]

不太接近2的整数幂的素数适合作为(m)的值
2. 乘法哈希法

[h(k)=lfloor m(kA mod 1) floor ]

其中((kA mod 1))是取(kA)的小数部分,即(kA- lfloor kA floor)
建议的变量取值为:(m=2^p, p为大于0的整数)(A approx (sqrt 5 - 1)/2 approx 0.618)
3. 全域哈希法
随机地选择哈希函数,使之独立于要存储的关键字。在此不做详细介绍。

4 编程题

Python:

# -*- coding:utf-8 -*-
class Solution:
    # array 二维列表
    def Find(self, target, array):
        # write code here
        r, c = len(array), len(array[0])
        i, j = 0, c - 1    //选择合适的开始位置,右上角和左下角都可以
        while (i < r and j >= 0):
            if target < array[i][j]:
                j = j - 1
            elif target > array[i][j]:
                i = i + 1
            else:
                return True
        return False    //之前将return放在while循环中,一直通不过

C语言:
C语言的实现和Python大同小异,牛客网的OJ系统貌似不支持C语言,此处略过。

5 结语

正如《黑客与画家》所说,编程语言是程序员的思考方式。思考问题的方式是在具体语言的基础上进行的,如数组,用C语言思考,我看到的是一片定长连续的内存空间;用Python思考,我看到是随意组合操作的不定长序列,学习不同的语言可以从不同的角度理解同一个概念,打破自己的思维局限。

原文地址:https://www.cnblogs.com/carlsplace/p/7163613.html