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python heapq源码分析

Algorithm
2024-12-31
起步 heapq 模块实现了适用于Python列表的最小堆排序算法。 堆是一个树状的数据结构，其中的子节点都与父母排序顺序关系。因为堆排序中的树是满二叉树，因此可以用列表来表示树的结构，使得元素 N 的子元素位于 2N + 1 和 2N + 2 的位置（对于从零开始的索引）。 本文内容将分为三个部分，第一个部分简单介绍 heapq 模块的使用；第二部分回顾堆排序算法；第三部分分析heapq中的实现。 heapq 的使用 创建堆有两个基本的方法：heappush() 和 heapify()，取出堆顶元素用 heappop()。 heappush() 是用来向已有的堆中添加元素，一般从空列表开始构建： [代码] 如果数据已经在列表中，则使用 heapify() 进行重排： [代码] 回顾堆排序算...
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单调栈

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2024-12-31
给定一个可能含有重复值的数组 arr，找到每一个 i 位置左边和右边离 i 位置最近且值比 arr[i] 小的位置。返回所有位置相应的信息。 1. 题目描述 给定一个可能含有重复值的数组 arr，找到每一个 i 位置左边和右边离 i 位置最近且值比 arr[i] 小的位置。返回所有位置相应的信息。 输入描述: 第一行输入一个数字 n，表示数组 arr 的长度。 以下一行输入 n 个数字，表示数组的值 输出描述: 输出n行，每行两个数字 L 和 R，如果不存在，则值为 1，下标从 0 开始。 示例1 输入 7 3 4 1 5 6 2 7 输出 1 2 0 2 1 1 2 5 3 5 2 1 5 1 2.解题思路 维护一个从小到大值递增的栈，但是栈中存放的是索引。 遍历数组的每一个元素， 如果当...
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heapq实现小顶堆（TopK大）、大顶堆（BtmK小）

Algorithm
2024-12-31
[代码] 自己实现小顶堆 [代码] 变态的需求来了：给出N长的序列，求出BtmK小的元素，即使用大顶堆。 概括一种最简单的： 将push(e)改为push(e)、pop(e)改为pop(e)。 也就是说，在存入堆、从堆中取出的时候，都用相反数，而其他逻辑与TopK完全相同，看代码： [代码] 自己实现大顶堆 [代码]
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295. 数据流的中位数

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2024-12-31
题目 中位数是有序列表中间的数。如果列表长度是偶数，中位数则是中间两个数的平均值。 例如， [2,3,4] 的中位数是 3 [2,3] 的中位数是 (2 + 3) / 2 = 2.5 设计一个支持以下两种操作的数据结构： void addNum(int num) 从数据流中添加一个整数到数据结构中。 double findMedian() 返回目前所有元素的中位数。 示例： addNum(1) addNum(2) findMedian() 1.5 addNum(3) findMedian() 2 题解 维护两个堆：大顶堆和小顶堆。并且需满足如下条件： 小顶堆的所有元素都大于等于大顶堆的所有元素。 大顶堆中的元素数量大于等于小顶堆中的元素数量。 大顶堆对应排序后的列表的左半部分；小顶堆对应排序...
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39&40. 组合总和

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2024-12-31
1. 可以重复选取 给定一个无重复元素的数组 candidates 和一个目标数 target ，找出 candidates 中所有可以使数字和为 target 的组合。 candidates 中的数字可以无限制重复被选取。 画出树状搜索图如下， 为了去除重复的情况， 我们需要按照某种顺序搜索，具体做法是：每一次搜索的时候，设置下一轮搜索的起点 [代码] 2. 不能被重复选取 与上面的区别在于 1. index每次不要重复搜索，而是去寻找下一个 1. 排除重复的元素 [代码]
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排序算法

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2024-12-31
计数排序、基数排序、桶排序则属于非比较排序，算法时间复杂度O(n)，优于比较排序。但是也有弊端，会多占用一些空间，相当于是用空间换时间。 1. 计数排序： 计数排序的基本思想是：对每一个输入的元素a[i]，确定小于 a[i] 的元素个数。所以可以直接把 a[i] 放到它输出数组中的位置上。假设有5个数小于 a[i]，所以 a[i] 应该放在数组的第6个位置上。 实现代码如下： [代码] 2. 桶排序： 桶排序的基本思想是：把数组a划分为n个大小相同子区间（桶），每个子区间各自排序，最后合并。桶排序要求数据的分布必须均匀，不然可能会失效。计数排序是桶排序的一种特殊情况，可以把计数排序当成每个桶里只有一个元素的情况。 [代码] 算法实现步骤 1. 根据待排序集合中最大元素和最小元素的差值范围和映...
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164. 最大间距（乱序数组排序后最大间距）

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2024-12-31
题目 给定一个无序的数组，找出数组在排序之后，相邻元素之间最大的差值。 如果数组元素个数小于 2，则返回 0。 Example 1: [代码] 解题思路：如果进行排序，这里会超时。采用桶排序 排序算法 的思想，可以在线性时间解决。 1. 首先建立桶，每个桶中只需要存放这个桶中元素的最大值和最小值。 1. 我们期望将数组中的各个数等距离分配，也就是每个桶的长度相同，也就是对于所有桶来说，桶内最大值减去桶内最小值都是一样的。可以当成公式来记。 1. 确定桶的数量，最后的加一保证了数组的最大值也能分到一个桶。为什么需要这样规定桶的尺寸呢？因为这样可以让最大的间距的两个元素在两个不同的桶中。可以证明一下，因为我们用元素范围之差除以元素个数，所以桶的尺寸就是平均的元素间距，显然最大间距的两个元素不可能...
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215. 第k大元素

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2024-12-31
题目说明 在未排序的数组中找到第 k 个最大的元素。请注意，你需要找的是数组排序后的第 k 个最大的元素，而不是第 k 个不同的元素。 示例 1: 输入: [3,2,1,5,6,4] 和 k = 2 输出: 5 示例 2: 输入: [3,2,3,1,2,4,5,5,6] 和 k = 4 输出: 4 题解 使用快排的思想 [代码]
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背包问题

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2024-12-31
01背包 描述 有N件物品和一个容量为V的背包。 第i件物品的体积是vi，价值是wi。 求解将哪些物品装入背包，可使这些物品的总体积不超过背包流量，且总价值最大。 二维动态规划 f[i][j] 表示只看前i个物品，总体积是j的情况下，总价值最大是多少。 result = max(f[n][0V]) f[i][j]: 不选第i个物品：f[i][j] = f[i1][j]; 选第i个物品：f[i][j] = f[i1][jv[i]] + w[i]（v[i]是第i个物品的体积） 两者之间取最大。 初始化：f[0][0] = 0 代码如下： [代码] 一维动态优化 从上面二维的情况来看，f[i] 只与f[i1]相关，因此只用使用一个一维数组[0v]来存储前一个状态。那么如何来实现呢？ 第一个问题：状...
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