【Algorithms 4】算法(第4版)学习笔记 08 - 3.1 符号表

2024-02-16 22:28

本文主要是介绍【Algorithms 4】算法(第4版)学习笔记 08 - 3.1 符号表,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

文章目录

    • 前言
    • 参考目录
    • 学习笔记
      • 1:API
      • 1.1:遵循的规则
      • 1.2:ST 用例举例
      • 1.2.1:行为测试用例
      • 1.2.2:性能测试用例
      • 2:基本实现
      • 2.1:无序链表处理
      • 2.2:初级ST实现小结
      • 2.3:有序数组的二分查找
      • 2.4:二分查找 Java 代码实现
      • 2.5:初级ST实现小结
      • 3:排序操作

前言

本文的主要内容是 符号表(symbol table,以下简称 ST)。内容比较简单,只涉及到比较基础的实现,没有太过复杂的概念,因而篇幅比较短。

在 Sedgewick 教授的视频课程中对一些数学模型分析内容没有进行详细的证明,但在书中有比较详细的介绍,可以参考书中的相关章节进行学习总结。

参考目录

  • B站 普林斯顿大学《Algorithms》视频课
    (请自行搜索。主要以该视频课顺序来进行笔记整理,课程讲述的教授本人是该书原版作者之一 Robert Sedgewick。)
  • 微信读书《算法(第4版)》
    (本文主要内容来自《3.1 符号表》)
  • 官方网站
    (有书本配套的内容以及代码)

学习笔记

注1:下面引用内容如无注明出处,均是书中摘录。
注2:所有 demo 演示均为视频 PPT demo 截图。

1:API

键值对抽象。

  • 插入带有指定键的值。
  • 给定一个键,可以查询到对应的值。

表3.1.1 典型的符号表应用
在这里插入图片描述

关联数组抽象。

表3.1.2 一种简单的泛型符号表API
在这里插入图片描述

1.1:遵循的规则

(这里列出书中对应的章节)

  • 3.1.1.1 泛型 Generics.
  • 3.1.1.2 重复的键 Duplicate keys.
  • 3.1.1.3 空(null)键
  • 3.1.1.4 空(null)值 Null values.
  • 3.1.1.5 删除操作 Deletion.
  • 3.1.1.6 便捷方法
  • 3.1.1.7 迭代 Iterators.
  • 3.1.1.8 键的等价性 Key equality.

其中教授着重提到的是重复键规则:

在这里插入图片描述

以及键的等价性:

(截图自官网)
在这里插入图片描述

键的等价性这里给出的源码是 Person (传送门)。

这个类的定义遵循了上面所述的一些原则。

1.2:ST 用例举例

我们这里考察两个用例:一个用来跟踪算法在小规模输入下的行为测试用例,和一个用来寻找更高效的实现的性能测试用例。

1.2.1:行为测试用例

edu.princeton.cs.algs4.ST

在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

1.2.2:性能测试用例

edu.princeton.cs.algs4.FrequencyCounter

在这里插入图片描述

main 方法有点长,我直接把 jar 包的源码贴上来:

	/*** Reads in a command-line integer and sequence of words from* standard input and prints out a word (whose length exceeds* the threshold) that occurs most frequently to standard output.* It also prints out the number of words whose length exceeds* the threshold and the number of distinct such words.* * 中译:从标准输入读入命令行整数和单词序列,并将最常出现的单词 (其长度超过阈值) 打印到标准输出。* 它还打印出长度超过阈值的单词的数量以及不同的此类单词的数量。 ** @param args the command-line arguments*/public static void main(String[] args) {int distinct = 0, words = 0;int minlen = Integer.parseInt(args[0]);ST<String, Integer> st = new ST<String, Integer>();// compute frequency countswhile (!StdIn.isEmpty()) {String key = StdIn.readString();if (key.length() < minlen) continue;words++;if (st.contains(key)) {st.put(key, st.get(key) + 1);}else {st.put(key, 1);distinct++;}}// find a key with the highest frequency countString max = "";st.put(max, 0);for (String word : st.keys()) {if (st.get(word) > st.get(max))max = word;}StdOut.println(max + " " + st.get(max));StdOut.println("distinct = " + distinct);StdOut.println("words    = " + words);}

在这里插入图片描述

2:基本实现

2.1:无序链表处理

对应章节:3.1.4 无序链表中的顺序查找

数据结构。维护键值对的(无序)链表。

搜索。扫描所有的键,直到找到一个匹配。
插入。扫描所有键,直到找到匹配项;如果没有匹配,则添加到前面。

在这里插入图片描述

edu.princeton.cs.algs4.SequentialSearchST

在这里插入图片描述

2.2:初级ST实现小结

在这里插入图片描述

2.3:有序数组的二分查找

对应章节:3.1.5 有序数组中的二分查找

在这里插入图片描述

2.4:二分查找 Java 代码实现

edu.princeton.cs.algs4.BinarySearchST

在这里插入图片描述

edu.princeton.cs.algs4.BinarySearchST#get

在这里插入图片描述

edu.princeton.cs.algs4.BinarySearchST#rank

在这里插入图片描述

需要注意的问题:在插入新值的时候,需要和所有较大的key进行交换。

在这里插入图片描述

2.5:初级ST实现小结

在这里插入图片描述

书里面也有汉化表格:

表3.1.10 简单的符号表实现的成本总结
在这里插入图片描述

3:排序操作

表3.1.4 一种有序的泛型符号表的API
在这里插入图片描述

(完)

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