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引入 在具体讲何为「背包 dp」前，先来看如下的例题： 题意概要：有 \( 𝑛\) 个物品和一个容量为 \( 𝑊\) 的背包，每个物品有重量 \(𝑤_𝑖\) 和价值 \(𝑣_𝑖\) 两种属性，要求选若干物品放入背包使背包中物品的总价值最大且背包中物品的总重量不超过背包的容量． 在上述例题中，由于每个物体只有两种可能的状态（取与不取），对应二进制中的 0 和 1，这类问题便被称为「0-1 背包问题」． 0-1背包 解释 例题中已知条件有第 \(𝑖\) 个物品的重量 \(𝑤_𝑖\) ，价值 \(𝑣_𝑖\) ，以及背包的总容量 \(𝑊\) ． 设 DP 状态 \(𝑓_{𝑖,𝑗} \) 为在只能放前 \(𝑖\) 个物品的情况下，容量为 \(𝑗\) 的背包所能达到的最大总价值． 考虑转移．假设当前已经处理好了前 \(𝑖 −1 \) 个物品的所有状态，那么对于第 \(𝑖\) 个物品，当其不放入背包时，背包的剩余容量不变，背包中物品的总价值也不变，故这种情况的最大价值为 \(𝑓_{𝑖−1,𝑗}\) ；当其放入背包时，背包的剩余容量会减小 \(𝑤_𝑖\) ，背包中物品的总价值会增大 \(𝑣_𝑖\)...

排序算法是《数据结构与算法》中最基本的算法之一。 排序算法可以分为内部排序和外部排序，内部排序是数据记录在内存中进行排序，而外部排序是因排序的数据很大，一次不能容纳全部的排序记录，在排序过程中需要访问外存。常见的内部排序算法有：插入排序、希尔排序、选择排序、冒泡排序、归并排序、快速排序、堆排序、基数排序等。用一张图概括： 冒泡排序 冒泡排序（Bubble Sort）是一种简单的排序算法，它通过重复地遍历待排序的列表，比较相邻的元素并交换它们的位置来实现排序。该算法的名称来源于较小的元素会像"气泡"一样逐渐"浮"到列表的顶端。 算法步骤 比较相邻元素 ：从列表的第一个元素开始，比较相邻的两个元素。 交换位置 ：如果前一个元素比后一个元素大，则交换它们的位置。 重复遍历 ：对列表中的每一对相邻元素重复上述步骤，直到列表的末尾。这样，最大的元素会被"冒泡"到列表的最后。 缩小范围 ：忽略已经排序好的最后一个元素，重复上述步骤，直到整个列表排序完成。 假设有一个待排序的列表 [5, 3, 8, 4, 6] ，冒泡排序的过程如下： 第一轮遍历 ： 比较 5 和 3，交换位置，列表变为 [3,...

DFS 39&40. 组合总和 题目 给你一个 无重复元素 的整数数组 candidates 和一个目标整数 target ，找出 candidates 中可以使数字和为目标数 target 的 所有 不同组合 ，并以列表形式返回。你可以按 任意顺序 返回这些组合。 candidates 中的 同一个 数字可以 无限制重复被选取 。如果至少一个数字的被选数量不同，则两种组合是不同的。 对于给定的输入，保证和为 target 的不同组合数少于 150 个。 示例 1： 输入：candidates = [2,3,6,7], target = 7 输出：[[2,2,3],[7]] 解释： 2 和 3 可以形成一组候选，2 + 2 + 3 = 7 。注意 2 可以使用多次。 7 也是一个候选， 7 = 7 。 仅有这两种组合。 示例 2： 输入: candidates = [2,3,5], target = 8 输出: [[2,2,2,2],[2,3,3],[3,5]] 示例 3： 输入: candidates = [2], target = 1 输出: [] 提示： 1 <=...

堆和优先队列的关系 这是一个非常经典且核心的计算机科学概念问题。一言以蔽之： 优先队列（Priority Queue）是逻辑接口（ADT），而堆（Heap）是实现这个接口最高效的物理数据结构。 它们的关系可以类比为 “接口（Interface）” 与 “实现类（Implementation）” 的关系，或者 “汽车（功能）”与 “发动机（核心组件）” 的关系。 优先队列 (Priority Queue) —— 逻辑层 (ADT) 定义 ：它是一种 抽象数据类型 (Abstract Data Type, ADT) 。它定义了数据的 行为 ，而不是数据的存储方式。 规则 ：普通的队列是“先进先出”（FIFO），而优先队列是 “优先级最高的先出” 。 核心操作 ： insert(item, priority) : 插入一个带优先级的元素。 deleteMax() 或 deleteMin() : 取出并删除优先级最高（或最低）的元素。 peek() : 查看优先级最高的元素。 堆 (Heap) —— 物理层 (Data Structure) 定义 ：它是一种具体的 数据结构 。通常指 二叉堆...

kmp算法用于字符串的模式匹配，也就是找到模式字符串在目标字符串的第一次出现的位置比如 abababc 那么 bab 在其位置1处， bc 在其位置5处，我们首先想到的最简单的办法就是蛮力的一个字符一个字符的匹配，但那样的时间复杂度会是 \(O(m*n)\) 。kmp算法保证了时间复杂度为 \(O(m+n)\) 。 基本原理 举个例子： 发现 x 与 c 不同后，进行移动 a 与 x 不同，再次移动 此时比较到了 c 与 y ， 于是下一步移动成了下面这样 这一次的移动与前两次的移动不同，之前每次比较到上面长字符串的字符位置后，直接把模式字符串的首字符与它对齐，这次并没有，原因是这次移动之前， y 与 c 对齐，但是 y 前边的 ab 是与自己的前缀 ab 一样，于是 ab 并不用再比较，直接从第三个位置开始比较，如图： 所以说 kmp算法对于这种情况就直接使用当前比较字符之前的最长相同的前后缀，然后将前缀与上面的长字符串对齐，继续比较后面的字符串 。 这里kmp算法中的一个重要点就来了，如何找到 模式字符串中每位字符之前的最长相同前后缀呢 这里继续用一个例子举例： 下面的数字记录...

160. 相交链表 题目 给你两个单链表的头节点 headA 和 headB ，请你找出并返回两个单链表相交的起始节点。如果两个链表不存在相交节点，返回 null 。 图示两个链表在节点 c1 开始相交 ： 题目数据 保证 整个链式结构中不存在环。 注意 ，函数返回结果后，链表必须 保持其原始结构 。 自定义评测： 评测系统 的输入如下（你设计的程序 不适用 此输入）： intersectVal - 相交的起始节点的值。如果不存在相交节点，这一值为 0 listA - 第一个链表 listB - 第二个链表 skipA - 在 listA 中（从头节点开始）跳到交叉节点的节点数 skipB - 在 listB 中（从头节点开始）跳到交叉节点的节点数 评测系统将根据这些输入创建链式数据结构，并将两个头节点 headA 和 headB 传递给你的程序。如果程序能够正确返回相交节点，那么你的解决方案将被 视作正确答案 。 示例 1： 输入：intersectVal = 8, listA = [4,1,8,4,5], listB = [5,6,1,8,4,5], skipA = 2,...

线性结构与技巧 基础容器 数组 (Array) 链表 (Linked List) 字符串 (String) KMP算法 核心技巧 双指针 滑动窗口 二分查找 栈与队列 栈 & 队列 (Stack & Queue) 单调队列 树与图论 树与堆 (Tree & Heap) 树的遍历 二叉树 堆（大顶堆&小顶堆） 优先队列 图 (Graph) 搜索(BFS/DFS) 最小生成树 核心算法思想 动态规划 (DP) 基础 DP 背包问题 排序 基础排序算法 排序算法 数据处理 哈希表 Math

236. 二叉树的最近公共祖先 给定一个二叉树, 找到该树中两个指定节点的最近公共祖先。 百 度百科中最近公共祖先的定义为：“对于有根树 \(T\) 的两个节点 \(p\) 、 \(q\) ，最近公共祖先表示为一个节点 \(x\) ，满足 \(x\) 是 \(p\) 、 \(q \) 的祖先且 \(x\) 的深度尽可能大（ 一个节点也可以是它自己的祖先 ）。” 示例 1： 输入：root = [3,5,1,6,2,0,8,null,null,7,4], p = 5, q = 1 输出：3 解释：节点 5 和节点 1 的最近公共祖先是节点 3 。 示例 2： 输入：root = [3,5,1,6,2,0,8,null,null,7,4], p = 5, q = 4 输出：5 解释：节点 5 和节点 4 的最近公共祖先是节点 5 。因为根据定义最近公共祖先节点可以为节点本身。 示例 3： 输入：root = [1,2], p = 1, q = 2 输出：1 提示： 树中节点数目在范围 [2, 10 5 ] 内。 -10 9 <= Node.val <= 10 9 所有 Node.val...

二叉树结构 class TreeNode: def __init__(self, x): self.val = x self.left = None self.right = None 递归 时间复杂度： \(O(n)\) ， \(n\) 为节点数，访问每个节点恰好一次。 空间复杂度：空间复杂度： \(O(h)\) ， \(h\) 为树的高度。最坏情况下需要空间 \(O(n)\) ，平均情况为 \(O(logn)\) 递归1: 二叉树遍历最易理解和实现版本 class Solution: def preorderTraversal(self, root: TreeNode) -> List[int]: if not root: return [] # 前序递归 return [root.val] + self.preorderTraversal(root.left) + self.preorderTraversal(root.right) ...

48. 旋转图像 题目 给定一个 \(n × n\) 的二维矩阵 matrix 表示一个图像。请你将图像顺时针旋转 90 度。 你必须在 原地 旋转图像，这意味着你需要直接修改输入的二维矩阵。 请不要 使用另一个矩阵来旋转图像。 示例 1： 输入：matrix = [[1,2,3],[4,5,6],[7,8,9]] 输出：[[7,4,1],[8,5,2],[9,6,3]] 示例 2： 输入：matrix = [[5,1,9,11],[2,4,8,10],[13,3,6,7],[15,14,12,16]] 输出：[[15,13,2,5],[14,3,4,1],[12,6,8,9],[16,7,10,11]] 提示： n == matrix.length == matrix[i].length 1 <= n <= 20 -1000 <= matrix[i][j] <= 1000 题解 这是一个经典的矩阵操作问题。要在原地（In-place）将图像顺时针旋转 90 度，我们可以利用矩阵的几何性质。 最直观且易于实现的方法是将...

正则化 正则化是一个通用的算法和思想，所有会产生过拟合现象的算法都可以使用正则化来避免过拟合。 在经验风险最小化的基础上（也就是训练误差最小化），尽可能采用简单的模型，可以有效提高泛化预测精度。如果模型过于复杂，变量值稍微有点变动，就会引起预测精度问题。正则化之所以有效，就是因为其降低了特征的权重，使得模型更为简单。 正则化一般会采用 L1 范式或者 L2 范式，其形式分别为 \(\Phi(w)=||x||_1\) 和 \(\Phi(w)=||x||_2\) 。 L1正则化 LASSO 回归，相当于为模型添加了这样一个先验知识： \(w\) 服从零均值拉普拉斯分布。 首先看看拉普拉斯分布长什么样子： \[f(w|\mu,b)=\frac{1}{2b}exp(-\frac{|w-\mu|}{b})\] 由于引入了先验知识，所以似然函数这样写：...

什么是自组织映射？ 一个特别有趣的无监督系统是基于 竞争性学习 ，其中输出神经元之间竞争激活，结果是在任意时间只有一个神经元被激活。这个激活的神经元被称为 胜者神经元（winner-takes-all neuron） 。这种竞争可以通过在神经元之间具有 横向抑制连接 （负反馈路径）来实现。其结果是神经元被迫对自身进行重新组合，这样的网络我们称之为 自组织映射（Self Organizing Map，SOM） 。 拓扑映射 神经生物学研究表明，不同的感觉输入（运动，视觉，听觉等）以 有序的方式 映射到大脑皮层的相应区域。 这种映射我们称之为 拓扑映射 ，它具有两个重要特性： 在表示或处理的每个阶段，每一条传入的信息都保存在适当的上下文（相邻节点）中 处理密切相关的信息的神经元之间保持密切，以便它们可以通过短突触连接进行交互 我们的兴趣是建立人工的拓扑映射，以神经生物学激励的方式通过自组织进行学习。 我们将遵循 拓扑映射形成的原则 ：“拓扑映射中输出层神经元的空间位置对应于输入空间的特定域或特征”。 建立自组织映射 SOM的主要目标是将任意维度的输入信号模式 转换...