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krahets 2024-05-15 18:56:49 +08:00
commit b77b97c898
18 changed files with 366 additions and 48 deletions

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@ -0,0 +1,42 @@
=begin
File: binary_search_recur.rb
Created Time: 2024-05-13
Author: Xuan Khoa Tu Nguyen (ngxktuzkai2000@gmail.com)
=end
### 二分查找:问题 f(i, j) ###
def dfs(nums, target, i, j)
# 若区间为空,代表无目标元素,则返回 -1
return -1 if i > j
# 计算中点索引 m
m = (i + j) / 2
if nums[m] < target
# 递归子问题 f(m+1, j)
return dfs(nums, target, m + 1, j)
elsif nums[m] > target
# 递归子问题 f(i, m-1)
return dfs(nums, target, i, m - 1)
else
# 找到目标元素,返回其索引
return m
end
end
### 二分查找 ###
def binary_search(nums, target)
n = nums.length
# 求解问题 f(0, n-1)
dfs(nums, target, 0, n - 1)
end
### Driver Code ###
if __FILE__ == $0
target = 6
nums = [1, 3, 6, 8, 12, 15, 23, 26, 31, 35]
# 二分查找(双闭区间)
index = binary_search(nums, target)
puts "目标元素 6 的索引 = #{index}"
end

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@ -0,0 +1,46 @@
=begin
File: build_tree.rb
Created Time: 2024-05-13
Author: Xuan Khoa Tu Nguyen (ngxktuzkai2000@gmail.com)
=end
require_relative '../utils/tree_node'
require_relative '../utils/print_util'
### 构建二叉树:分治 ###
def dfs(preorder, inorder_map, i, l, r)
# 子树区间为空时终止
return if r - l < 0
# 初始化根节点
root = TreeNode.new(preorder[i])
# 查询 m ,从而划分左右子树
m = inorder_map[preorder[i]]
# 子问题:构建左子树
root.left = dfs(preorder, inorder_map, i + 1, l, m - 1)
# 子问题:构建右子树
root.right = dfs(preorder, inorder_map, i + 1 + m - l, m + 1, r)
# 返回根节点
root
end
### 构建二叉树 ###
def build_tree(preorder, inorder)
# 初始化哈希表,存储 inorder 元素到索引的映射
inorder_map = {}
inorder.each_with_index { |val, i| inorder_map[val] = i }
dfs(preorder, inorder_map, 0, 0, inorder.length - 1)
end
### Driver Code ###
if __FILE__ == $0
preorder = [3, 9, 2, 1, 7]
inorder = [9, 3, 1, 2, 7]
puts "前序遍历 = #{preorder}"
puts "中序遍历 = #{inorder}"
root = build_tree(preorder, inorder)
puts "构建的二叉树为:"
print_tree(root)
end

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@ -0,0 +1,55 @@
=begin
File: hanota.rb
Created Time: 2024-05-13
Author: Xuan Khoa Tu Nguyen (ngxktuzkai2000@gmail.com)
=end
### 移动一个圆盘 ###
def move(src, tar)
# 从 src 顶部拿出一个圆盘
pan = src.pop
# 将圆盘放入 tar 顶部
tar << pan
end
### 求解汉诺塔问题 f(i) ###
def dfs(i, src, buf, tar)
# 若 src 只剩下一个圆盘,则直接将其移到 tar
if i == 1
move(src, tar)
return
end
# 子问题 f(i-1) :将 src 顶部 i-1 个圆盘借助 tar 移到 buf
dfs(i - 1, src, tar, buf)
# 子问题 f(1) :将 src 剩余一个圆盘移到 tar
move(src, tar)
# 子问题 f(i-1) :将 buf 顶部 i-1 个圆盘借助 src 移到 tar
dfs(i - 1, buf, src, tar)
end
### 求解汉诺塔问题 ###
def solve_hanota(_A, _B, _C)
n = _A.length
# 将 A 顶部 n 个圆盘借助 B 移到 C
dfs(n, _A, _B, _C)
end
### Driver Code ###
if __FILE__ == $0
# 列表尾部是柱子顶部
A = [5, 4, 3, 2, 1]
B = []
C = []
puts "初始状态下:"
puts "A = #{A}"
puts "B = #{B}"
puts "C = #{C}"
solve_hanota(A, B, C)
puts "圆盘移动完成后:"
puts "A = #{A}"
puts "B = #{B}"
puts "C = #{C}"
end

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@ -0,0 +1,50 @@
=begin
File: coin_change_greedy.rb
Created Time: 2024-05-07
Author: Xuan Khoa Tu Nguyen (ngxktuzkai2000@gmail.com)
=end
### 零钱兑换:贪心 ###
def coin_change_greedy(coins, amt)
# 假设 coins 列表有序
i = coins.length - 1
count = 0
# 循环进行贪心选择,直到无剩余金额
while amt > 0
# 找到小于且最接近剩余金额的硬币
while i > 0 && coins[i] > amt
i -= 1
end
# 选择 coins[i]
amt -= coins[i]
count += 1
end
# 若未找到可行方案, 则返回 -1
amt == 0 ? count : -1
end
### Driver Code ###
if __FILE__ == $0
# 贪心:能够保证找到全局最优解
coins = [1, 5, 10, 20, 50, 100]
amt = 186
res = coin_change_greedy(coins, amt)
puts "\ncoins = #{coins}, amt = #{amt}"
puts "凑到 #{amt} 所需的最少硬币数量为 #{res}"
# 贪心:无法保证找到全局最优解
coins = [1, 20, 50]
amt = 60
res = coin_change_greedy(coins, amt)
puts "\ncoins = #{coins}, amt = #{amt}"
puts "凑到 #{amt} 所需的最少硬币数量为 #{res}"
puts "实际上需要的最少数量为 3 , 即 20 + 20 + 20"
# 贪心:无法保证找到全局最优解
coins = [1, 49, 50]
amt = 98
res = coin_change_greedy(coins, amt)
puts "\ncoins = #{coins}, amt = #{amt}"
puts "凑到 #{amt} 所需的最少硬币数量为 #{res}"
puts "实际上需要的最少数量为 2 , 即 49 + 49"
end

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@ -0,0 +1,51 @@
=begin
File: fractional_knapsack.rb
Created Time: 2024-05-07
Author: Xuan Khoa Tu Nguyen (ngxktuzkai2000@gmail.com)
=end
### 物品 ###
class Item
attr_accessor :w # 物品重量
attr_accessor :v # 物品价值
def initialize(w, v)
@w = w
@v = v
end
end
### 分数背包:贪心 ###
def fractional_knapsack(wgt, val, cap)
# 创建物品列表,包含两个属性:重量,价值
items = wgt.each_with_index.map { |w, i| Item.new(w, val[i]) }
# 按照单位价值 item.v / item.w 从高到低进行排序
items.sort! { |a, b| (b.v.to_f / b.w) <=> (a.v.to_f / a.w) }
# 循环贪心选择
res = 0
for item in items
if item.w <= cap
# 若剩余容量充足,则将当前物品整个装进背包
res += item.v
cap -= item.w
else
# 若剩余容量不足,则将当前物品的一部分装进背包
res += (item.v.to_f / item.w) * cap
# 已无剩余容量,因此跳出循环
break
end
end
res
end
### Driver Code ###
if __FILE__ == $0
wgt = [10, 20, 30, 40, 50]
val = [50, 120, 150, 210, 240]
cap = 50
n = wgt.length
# 贪心算法
res = fractional_knapsack(wgt, val, cap)
puts "不超过背包容量的最大物品价值为 #{res}"
end

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@ -0,0 +1,37 @@
=begin
File: max_capacity.rb
Created Time: 2024-05-07
Author: Xuan Khoa Tu Nguyen (ngxktuzkai2000@gmail.com)
=end
### 最大容量:贪心 ###
def max_capacity(ht)
# 初始化 i, j使其分列数组两端
i, j = 0, ht.length - 1
# 初始最大容量为 0
res = 0
# 循环贪心选择,直至两板相遇
while i < j
# 更新最大容量
cap = [ht[i], ht[j]].min * (j - i)
res = [res, cap].max
# 向内移动短板
if ht[i] < ht[j]
i += 1
else
j -= 1
end
end
res
end
### Driver Code ###
if __FILE__ == $0
ht = [3, 8, 5, 2, 7, 7, 3, 4]
# 贪心算法
res = max_capacity(ht)
puts "最大容量为 #{res}"
end

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@ -0,0 +1,28 @@
=begin
File: max_product_cutting.rb
Created Time: 2024-05-07
Author: Xuan Khoa Tu Nguyen (ngxktuzkai2000@gmail.com)
=end
### 最大切分乘积:贪心 ###
def max_product_cutting(n)
# 当 n <= 3 时,必须切分出一个 1
return 1 * (n - 1) if n <= 3
# 贪心地切分出 3 a 为 3 的个数b 为余数
a, b = n / 3, n % 3
# 当余数为 1 时,将一对 1 * 3 转化为 2 * 2
return (3.pow(a - 1) * 2 * 2).to_i if b == 1
# 当余数为 2 时,不做处理
return (3.pow(a) * 2).to_i if b == 2
# 当余数为 0 时,不做处理
3.pow(a).to_i
end
### Driver Code ###
if __FILE__ == $0
n = 58
# 贪心算法
res = max_product_cutting(n)
puts "最大切分乘积为 #{res}"
end

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@ -18,7 +18,7 @@ fn random_access(nums: &[i32]) -> i32 {
}
/* 扩展数组长度 */
fn extend(nums: Vec<i32>, enlarge: usize) -> Vec<i32> {
fn extend(nums: &[i32], enlarge: usize) -> Vec<i32> {
// 初始化一个扩展长度后的数组
let mut res: Vec<i32> = vec![0; nums.len() + enlarge];
// 将原数组中的所有元素复制到新
@ -30,7 +30,7 @@ fn extend(nums: Vec<i32>, enlarge: usize) -> Vec<i32> {
}
/* 在数组的索引 index 处插入元素 num */
fn insert(nums: &mut Vec<i32>, num: i32, index: usize) {
fn insert(nums: &mut [i32], num: i32, index: usize) {
// 把索引 index 以及之后的所有元素向后移动一位
for i in (index + 1..nums.len()).rev() {
nums[i] = nums[i - 1];
@ -40,7 +40,7 @@ fn insert(nums: &mut Vec<i32>, num: i32, index: usize) {
}
/* 删除索引 index 处的元素 */
fn remove(nums: &mut Vec<i32>, index: usize) {
fn remove(nums: &mut [i32], index: usize) {
// 把索引 index 之后的所有元素向前移动一位
for i in index..nums.len() - 1 {
nums[i] = nums[i + 1];
@ -73,13 +73,15 @@ fn find(nums: &[i32], target: i32) -> Option<usize> {
/* Driver Code */
fn main() {
/* 初始化数组 */
let arr = [0; 5];
let arr: [i32; 5] = [0; 5];
let slice: &[i32] = &[0; 5];
print!("数组 arr = ");
print_util::print_array(&arr);
// 在 Rust 中,指定长度时([i32; 5])为数组
// 在 Rust 中,指定长度时([i32; 5])为数组,不指定长度时(&[i32])为切片
// 由于 Rust 的数组被设计为在编译期确定长度,因此只能使用常量来指定长度
// 为了方便实现扩容 extend() 方法,以下将(Vec) 看作数组Array也是rust一般情况下使用动态数组的类型
let nums = vec![1, 3, 2, 5, 4];
// Vector 是 Rust 一般情况下用作动态数组的类型
// 为了方便实现扩容 extend() 方法,以下将 vector 看作数组array
let nums: Vec<i32> = vec![1, 3, 2, 5, 4];
print!("\n数组 nums = ");
print_util::print_array(&nums);
@ -88,7 +90,7 @@ fn main() {
println!("\n在 nums 中获取随机元素 {}", random_num);
// 长度扩展
let mut nums = extend(nums, 3);
let mut nums: Vec<i32> = extend(&nums, 3);
print!("将数组长度扩展至 8 ,得到 nums = ");
print_util::print_array(&nums);

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@ -9,7 +9,7 @@
/* 移动一个圆盘 */
fn move_pan(src: &mut Vec<i32>, tar: &mut Vec<i32>) {
// 从 src 顶部拿出一个圆盘
let pan = src.remove(src.len() - 1);
let pan = src.pop().unwrap();
// 将圆盘放入 tar 顶部
tar.push(pan);
}

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@ -14,9 +14,7 @@ fn bubble_sort(nums: &mut [i32]) {
for j in 0..i {
if nums[j] > nums[j + 1] {
// 交换 nums[j] 与 nums[j + 1]
let tmp = nums[j];
nums[j] = nums[j + 1];
nums[j + 1] = tmp;
nums.swap(j, j + 1);
}
}
}
@ -31,9 +29,7 @@ fn bubble_sort_with_flag(nums: &mut [i32]) {
for j in 0..i {
if nums[j] > nums[j + 1] {
// 交换 nums[j] 与 nums[j + 1]
let tmp = nums[j];
nums[j] = nums[j + 1];
nums[j + 1] = tmp;
nums.swap(j, j + 1);
flag = true; // 记录交换元素
}
}

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@ -12,7 +12,7 @@ fn bucket_sort(nums: &mut [f64]) {
let k = nums.len() / 2;
let mut buckets = vec![vec![]; k];
// 1. 将数组元素分配到各个桶中
for &mut num in &mut *nums {
for &num in nums.iter() {
// 输入数据范围为 [0, 1),使用 num * k 映射到索引范围 [0, k-1]
let i = (num * k as f64) as usize;
// 将 num 添加进桶 i
@ -25,8 +25,8 @@ fn bucket_sort(nums: &mut [f64]) {
}
// 3. 遍历桶合并结果
let mut i = 0;
for bucket in &mut buckets {
for &mut num in bucket {
for bucket in buckets.iter() {
for &num in bucket.iter() {
nums[i] = num;
i += 1;
}

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@ -10,11 +10,11 @@ include!("../include/include.rs");
// 简单实现,无法用于排序对象
fn counting_sort_naive(nums: &mut [i32]) {
// 1. 统计数组最大元素 m
let m = *nums.into_iter().max().unwrap();
let m = *nums.iter().max().unwrap();
// 2. 统计各数字的出现次数
// counter[num] 代表 num 的出现次数
let mut counter = vec![0; m as usize + 1];
for &num in &*nums {
for &num in nums.iter() {
counter[num as usize] += 1;
}
// 3. 遍历 counter ,将各元素填入原数组 nums
@ -31,16 +31,16 @@ fn counting_sort_naive(nums: &mut [i32]) {
// 完整实现,可排序对象,并且是稳定排序
fn counting_sort(nums: &mut [i32]) {
// 1. 统计数组最大元素 m
let m = *nums.into_iter().max().unwrap();
let m = *nums.iter().max().unwrap() as usize;
// 2. 统计各数字的出现次数
// counter[num] 代表 num 的出现次数
let mut counter = vec![0; m as usize + 1];
for &num in &*nums {
let mut counter = vec![0; m + 1];
for &num in nums.iter() {
counter[num as usize] += 1;
}
// 3. 求 counter 的前缀和,将“出现次数”转换为“尾索引”
// 即 counter[num]-1 是 num 在 res 中最后一次出现的索引
for i in 0..m as usize {
for i in 0..m {
counter[i + 1] += counter[i];
}
// 4. 倒序遍历 nums ,将各元素填入结果数组 res
@ -53,9 +53,7 @@ fn counting_sort(nums: &mut [i32]) {
counter[num as usize] -= 1; // 令前缀和自减 1 ,得到下次放置 num 的索引
}
// 使用结果数组 res 覆盖原数组 nums
for i in 0..n {
nums[i] = res[i];
}
nums.copy_from_slice(&res)
}
/* Driver Code */

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@ -24,9 +24,7 @@ fn sift_down(nums: &mut [i32], n: usize, mut i: usize) {
break;
}
// 交换两节点
let temp = nums[i];
nums[i] = nums[ma];
nums[ma] = temp;
nums.swap(i, ma);
// 循环向下堆化
i = ma;
}
@ -35,15 +33,13 @@ fn sift_down(nums: &mut [i32], n: usize, mut i: usize) {
/* 堆排序 */
fn heap_sort(nums: &mut [i32]) {
// 建堆操作:堆化除叶节点以外的其他所有节点
for i in (0..=nums.len() / 2 - 1).rev() {
for i in (0..nums.len() / 2).rev() {
sift_down(nums, nums.len(), i);
}
// 从堆中提取最大元素,循环 n-1 轮
for i in (1..=nums.len() - 1).rev() {
for i in (1..nums.len()).rev() {
// 交换根节点与最右叶节点(交换首元素与尾元素)
let tmp = nums[0];
nums[0] = nums[i];
nums[i] = tmp;
nums.swap(0, i);
// 以根节点为起点,从顶至底进行堆化
sift_down(nums, i, 0);
}

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@ -7,7 +7,7 @@
/* 顶点类型 */
#[derive(Copy, Clone, Hash, PartialEq, Eq)]
pub struct Vertex {
pub val: i32
pub val: i32,
}
/* 输入值列表 vals ,返回顶点列表 vets */
@ -18,4 +18,4 @@ pub fn vals_to_vets(vals: Vec<i32>) -> Vec<Vertex> {
/* 输入顶点列表 vets ,返回值列表 vals */
pub fn vets_to_vals(vets: Vec<Vertex>) -> Vec<i32> {
vets.into_iter().map(|vet| vet.val).collect()
}
}

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@ -93,7 +93,12 @@
```rust title="array.rs"
/* 初始化数组 */
let arr: Vec<i32> = vec![0; 5]; // [0, 0, 0, 0, 0]
let arr: [i32; 5] = [0; 5]; // [0, 0, 0, 0, 0]
let slice: &[i32] = &[0; 5];
// 在 Rust 中,指定长度时([i32; 5])为数组,不指定长度时(&[i32])为切片
// 由于 Rust 的数组被设计为在编译期确定长度,因此只能使用常量来指定长度
// Vector 是 Rust 一般情况下用作动态数组的类型
// 为了方便实现扩容 extend() 方法,以下将 vector 看作数组array
let nums: Vec<i32> = vec![1, 3, 2, 5, 4];
```

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@ -93,7 +93,12 @@ Arrays can be initialized in two ways depending on the needs: either without ini
```rust title="array.rs"
/* Initialize array */
let arr: Vec<i32> = vec![0; 5]; // [0, 0, 0, 0, 0]
let arr: [i32; 5] = [0; 5]; // [0, 0, 0, 0, 0]
let slice: &[i32] = &[0; 5];
// In Rust, specifying the length ([i32; 5]) denotes an array, while not specifying it (&[i32]) denotes a slice.
// Since Rust's arrays are designed to have compile-time fixed length, only constants can be used to specify the length.
// Vectors are generally used as dynamic arrays in Rust.
// For convenience in implementing the extend() method, the vector will be considered as an array here.
let nums: Vec<i32> = vec![1, 3, 2, 5, 4];
```

View File

@ -18,7 +18,7 @@ fn random_access(nums: &[i32]) -> i32 {
}
/* 擴展陣列長度 */
fn extend(nums: Vec<i32>, enlarge: usize) -> Vec<i32> {
fn extend(nums: &[i32], enlarge: usize) -> Vec<i32> {
// 初始化一個擴展長度後的陣列
let mut res: Vec<i32> = vec![0; nums.len() + enlarge];
// 將原陣列中的所有元素複製到新
@ -30,7 +30,7 @@ fn extend(nums: Vec<i32>, enlarge: usize) -> Vec<i32> {
}
/* 在陣列的索引 index 處插入元素 num */
fn insert(nums: &mut Vec<i32>, num: i32, index: usize) {
fn insert(nums: &mut [i32], num: i32, index: usize) {
// 把索引 index 以及之後的所有元素向後移動一位
for i in (index + 1..nums.len()).rev() {
nums[i] = nums[i - 1];
@ -40,7 +40,7 @@ fn insert(nums: &mut Vec<i32>, num: i32, index: usize) {
}
/* 刪除索引 index 處的元素 */
fn remove(nums: &mut Vec<i32>, index: usize) {
fn remove(nums: &mut [i32], index: usize) {
// 把索引 index 之後的所有元素向前移動一位
for i in index..nums.len() - 1 {
nums[i] = nums[i + 1];
@ -73,13 +73,15 @@ fn find(nums: &[i32], target: i32) -> Option<usize> {
/* Driver Code */
fn main() {
/* 初始化陣列 */
let arr = [0; 5];
let arr: [i32; 5] = [0; 5];
let slice: &[i32] = &[0; 5];
print!("陣列 arr = ");
print_util::print_array(&arr);
// 在 Rust 中,指定長度時([i32; 5])為陣列
// 在 Rust 中,指定長度时([i32; 5])爲陣列,不指定長度時(&[i32])爲切片
// 由於 Rust 的陣列被設計為在編譯期確定長度,因此只能使用常數來指定長度
// 為了方便實現擴容 extend() 方法,以下將(Vec) 看作陣列Array也是rust一般情況下使用動態陣列的型別
let nums = vec![1, 3, 2, 5, 4];
// Vector 是 Rust 一般情況下用作動態陣列的類型
// 為了方便實現擴容 extend() 方法,以下將 vector 看作陣列array
let nums: Vec<i32> = vec![1, 3, 2, 5, 4];
print!("\n陣列 nums = ");
print_util::print_array(&nums);
@ -88,7 +90,7 @@ fn main() {
println!("\n在 nums 中獲取隨機元素 {}", random_num);
// 長度擴展
let mut nums = extend(nums, 3);
let mut nums: Vec<i32> = extend(&nums, 3);
print!("將陣列長度擴展至 8 ,得到 nums = ");
print_util::print_array(&nums);

View File

@ -93,7 +93,12 @@
```rust title="array.rs"
/* 初始化陣列 */
let arr: Vec<i32> = vec![0; 5]; // [0, 0, 0, 0, 0]
let arr: [i32; 5] = [0; 5]; // [0, 0, 0, 0, 0]
let slice: &[i32] = &[0; 5];
// 在 Rust 中,指定長度时([i32; 5])爲陣列,不指定長度時(&[i32])爲切片
// 由於 Rust 的陣列被設計為在編譯期確定長度,因此只能使用常數來指定長度
// Vector 是 Rust 一般情況下用作動態陣列的類型
// 為了方便實現擴容 extend() 方法,以下將 vector 看作陣列array
let nums: Vec<i32> = vec![1, 3, 2, 5, 4];
```