feat: Revised the book (#978)

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* Revised the preface chapter

* Revised the introduction chapter

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* Revised the chapter data structure

* Revised the chapter array and linked list

* Revised the chapter stack and queue

* Revised the chapter hashing

* Revised the chapter tree

* Revised the chapter heap

* Revised the chapter graph

* Revised the chapter searching

* Reivised the sorting chapter

* Revised the divide and conquer chapter

* Revised the chapter backtacking

* Revised the DP chapter

* Revised the greedy chapter

* Revised the appendix chapter

* Revised the preface chapter doubly

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Yudong Jin
2023-12-02 06:21:34 +08:00
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### 重点回顾
- 冒泡排序通过交换相邻元素来实现排序。通过添加一个标志位来实现提前返回,我们可以将冒泡排序的最佳时间复杂度优化到 $O(n)$ 。
- 插入排序每轮将未排序区间内的元素插入到已排序区间的正确位置,从而完成排序。虽然插入排序的时间复杂度为 $O(n^2)$ ,但由于单元操作相对较少,在小数据量的排序任务中非常受欢迎。
- 插入排序每轮将未排序区间内的元素插入到已排序区间的正确位置,从而完成排序。虽然插入排序的时间复杂度为 $O(n^2)$ ,但由于单元操作相对较少,因此在小数据量的排序任务中非常受欢迎。
- 快速排序基于哨兵划分操作实现排序。在哨兵划分中,有可能每次都选取到最差的基准数,导致时间复杂度劣化至 $O(n^2)$ 。引入中位数基准数或随机基准数可以降低这种劣化的概率。尾递归方法可以有效地减少递归深度,将空间复杂度优化到 $O(\log n)$ 。
- 归并排序包括划分和合并两个阶段,典型地体现了分治策略。在归并排序中,排序数组需要创建辅助数组,空间复杂度为 $O(n)$ ;然而排序链表的空间复杂度可以优化至 $O(1)$ 。
- 桶排序包含三个步骤:数据分桶、桶内排序和合并结果。它同样体现了分治策略,适用于数据体量很大的情况。桶排序的关键在于对数据进行平均分配。
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### Q & A
!!! question "排序算法稳定性在什么情况下是必的?"
!!! question "排序算法稳定性在什么情况下是必的?"
在现实中,我们有可能是对象的某个属性进行排序。例如,学生有姓名和身高两个属性,我们希望实现一个多级排序/
在现实中,我们有可能是基于对象的某个属性进行排序。例如,学生有姓名和身高两个属性,我们希望实现一个多级排序
先按照姓名进行排序,得到 `(A, 180) (B, 185) (C, 170) (D, 170)` 接下来对身高进行排序。由于排序算法不稳定,我们可能得到 `(D, 170) (C, 170) (A, 180) (B, 185)`
先按照姓名进行排序,得到 `(A, 180) (B, 185) (C, 170) (D, 170)` 对身高进行排序。由于排序算法不稳定,因此可能得到 `(D, 170) (C, 170) (A, 180) (B, 185)`
可以发现,学生 D 和 C 的位置发生了交换,姓名的有序性被破坏了,而这是我们不希望看到的。
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!!! question "关于尾递归优化,为什么选短的数组能保证递归深度不超过 $\log n$ "
递归深度就是当前未返回的递归方法的数量。每轮哨兵划分我们将原数组划分为两个子数组。在尾递归优化后,向下递归的子数组长度最大为原数组的一半长度。假设最差情况,一直为一半长度,那么最终的递归深度就是 $\log n$ 。
递归深度就是当前未返回的递归方法的数量。每轮哨兵划分我们将原数组划分为两个子数组。在尾递归优化后,向下递归的子数组长度最大为原数组长度的一半。假设最差情况,一直为一半长度,那么最终的递归深度就是 $\log n$ 。
回顾原始的快速排序,我们有可能会连续地递归长度较大的数组,最差情况下为 $n$、$n - 1$、$\dots$、$2$、$1$ ,递归深度为 $n$ 。尾递归优化可以避免这种情况出现。
回顾原始的快速排序,我们有可能会连续地递归长度较大的数组,最差情况下为 $n$、$n - 1$、$\dots$、$2$、$1$ ,递归深度为 $n$ 。尾递归优化可以避免这种情况出现。
!!! question "当数组中所有元素都相等时,快速排序的时间复杂度是 $O(n^2)$ 吗?该如何处理这种退化情况?"
是的。这种情况可以考虑通过哨兵划分将数组划分为三个部分:小于、等于、大于基准数。仅向下递归小于和大于的两部分。在该方法下,输入元素全部相等的数组,仅一轮哨兵划分即可完成排序。
是的。对于这种情况可以考虑通过哨兵划分将数组划分为三个部分:小于、等于、大于基准数。仅向下递归小于和大于的两部分。在该方法下,输入元素全部相等的数组,仅一轮哨兵划分即可完成排序。
!!! question "桶排序的最差时间复杂度为什么是 $O(n^2)$ "