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javascript常用经典算法实例详解_javascript技巧

时间:2021-07-01 10:21:17 帮助过:3人阅读

本文实例讲述了javascript常用算法。分享给大家供大家参考,具体如下:

入门级算法-线性查找-时间复杂度O(n)--相当于算法界中的HelloWorld

二分查找(又称折半查找) - 适用于已排好序的线性结构 - 时间复杂度O(logN)

冒泡排序 -- 时间复杂度O(n^2)

选择排序 -- 时间复杂度O(n^2)

插入排序 -- 时间复杂度O(n^2)

字符串反转 -- 时间复杂度O(logN)

关于稳定性排序的一个结论:

基于比较的简单排序算法,即时间复杂度为O(N^2)的排序算法,通常可认为均是稳定排序
其它先进的排序算法,比如归并排序、堆排序、桶排序之类(通常这类算法的时间复杂度可优化为n*LogN),通常可认为均是不稳定排序

单链表实现

输出所有节点 this.print = function () { var p = this.head; while (p.next != null) { p = p.next; print(p.data + " "); } println(""); } } //测试单链表L中是否有重复元素 function hasSameValueNode(singleLink) { var i = singleLink.head; while (i.next != null) { i = i.next; var j = i; while (j.next != null) { j = j.next; if (i.data == j.data) { return true; } } } return false; } //单链表元素反转 function reverseSingleLink(singleLink) { var arr = new Array(); var p = singleLink.head; //先跑一遍,把所有节点放入数组 while (p.next != null) { p = p.next; arr.push(p.data); } var newLink = new SingleLink(); //再从后向前遍历数组,加入新链表 for (var i = arr.length - 1; i >= 0; i--) { newLink.insert(arr[i]); } return newLink; } var linkTest = new SingleLink(); linkTest.insert('A'); linkTest.insert('B'); linkTest.insert('C'); linkTest.insert('D'); linkTest.print();//A B C D var newLink = reverseSingleLink(linkTest); newLink.print();//D C B A

关于邻接矩阵、邻接表的选择:

邻接矩阵、邻接表都是图的基本存储方式,
稀松图情况下(即边远小于顶点情况下),用邻接表存储比较适合(相对矩阵N*N而言,邻接表只存储有值的边、顶点,不存储空值,存储效率更高)
稠密图情况下(即边远大地顶点情况下),用邻接矩阵存储比较适合(数据较多的情况下,要对较做遍历,如果用链表存储,要经常跳来跳去,效率较低)

堆:

几乎完全的二叉树除了最右边位置上的一个或几个叶子可能缺少的二叉树。在物理存储上,可以用数组来存储,如果A[j]的顶点有左、右子节点,则左节点为A[2j]、右节点为A[2j+1],A[j]的父顶点存储在A[j/2]中

堆:本身是一颗几乎完全的二叉树,而且父节点的值不小于子节点的值。应用场景:优先队列,寻找最大或次最大值;以及把一个新元素插入优先队列。

注:以下所有讨论的堆,约定索引0处的元素仅占位,有效元素从下标1开始

根据堆的定义,可以用以下代码测试一个数组是否为堆:

节点向上调整siftUp

某些情况下,如果堆中的某个元素值改变后(比如 10,8,9,7 变成 10,8,9,20 后,20需要向上调整 ),不再满足堆的定义,需要向上调整时,可以用以下代码实现

节点向下调整siftDown (既然有向上调整,自然也有向下调整)

向堆中添加新元素

从堆中删除元素

堆排序

这是一种思路非常巧妙的排序算法,精华在于充分利用了“堆”这种数据结构本身的特点(首元素必然最大),而且每个元素的上移、下调,时间复试度又比较低,仅为O(logN),空间上,也无需借助额外的存储空间,仅在数组自身内部交换元素即可。

思路:

1、先将首元素(即最大元素)与最末尾的元素对调---目的在于,把最大值沉底,下一轮重就不再管它了
2、经过1后,剩下的元素通常已经不再是一个堆了。这时,只要把新的首元素用siftDown下调,调整完以后,新的最大值元素自然又上升到了首元素的位置
3、反复1、2,大的元素逐一沉底,最后整个数组就有序了。
时间复杂度分析:创建堆需要O(n)的代价,每次siftDown代价为O(logN),最多调整n-1个元素,所以总代价为 O(N) + (N-1)O(logN),最终时间复杂度为O(NLogN)

关于建堆,如果明白其中的原理后,也可以逆向思路,反过来做

不相交集合查找、合并

归纳法

先来看二个排序的递归实现

递归的程序通常易于理解,代码也容易实现,再来看二个小例子:

从数组中,找出最大值

有一个已经升序排序好的数组,检查数组中是否存在二个数,它们的和正好为x ?

递归程序虽然思路清晰,但通常效率不高,一般来讲,递归实现,都可以改写成非递归实现,上面的代码也可以写成:

递归并不总代表低效率,有些场景中,递归的效率反而更高,比如计算x的m次幂,常规算法,需要m次乘法运算,下面的算法,却将时间复杂度降到了O(logn)

当然,这其中并不光是递归的功劳,其效率的改进 主要依赖于一个数学常识: x^m = [x^(m/2)]^2,关于这个问题,还有一个思路很独特的非递归解法,巧妙的利用了二进制的特点

再来看看经典的多项式求值问题:

给定一串实数An,An-1,...,A1,A0 和一个实数X,计算多项式Pn(x)的值

著名的Horner公式:

已经如何计算:

显然有:

这样只需要 N次乘法+N次加法

多数问题

一个元素个数为n的数组,希望快速找出其中大于出现次数>n/2的元素(该元素也称为多数元素)。通常可用于选票系统,快速判定某个候选人的票数是否过半。最优算法如下:

以上算法基于这样一个结论:在原序列中去除两个不同的元素后,那么在原序列中的多数元素在新序列中还是多数元素

证明如下:

如果原序列的元素个数为n,多数元素出现的次数为x,则 x/n > 1/2
去掉二个不同的元素后,
a)如果去掉的元素中不包括多数元素,则新序列中 ,原先的多数元素个数/新序列元素总数 = x/(n-2) ,因为x/n > 1/2 ,所以 x/(n-2) 也必然>1/2
b)如果去掉的元素中包含多数元素,则新序列中 ,原先的多数元素个数/新序列元素总数 = (x-1)/(n-2) ,因为x/n > 1/2 =》 x>n/2 代入 (x-1)/(n-2) 中,
有 (x-1)/(n-2) > (n/2 -1)/(n-2) = 2(n-2)/(n-2) = 1/2

下一个问题:全排列

输出 println(P); return; } for (var j = m; j <= n; j++) { //将起始元素与后面的每个元素交换 swap(P, j, m); //在前m个元素已经排好的基础上 //再加一个元素进行新排列 perm(P, m + 1); //把j与m换回来,恢复递归调用前的“现场", //否则因为递归调用前,swap已经将原顺序破坏了, //导致后面生成排序时,可能生成重复 swap(P, j, m); } } perm([1, 2, 3], 0); //1,2,3 //1,3,2 //2,1,3 //2,3,1 //3,2,1 //3,1,2

分治法

要点:将问题划分成二个子问题时,尽量让子问题的规模大致相等。这样才能最大程度的体现一分为二,将问题规模以对数折半缩小的优势。

输出(调试用) function println(msg) { document.write(msg + "
"); } //数组中i,j位置的元素交换(辅助函数) function swap(A, i, j) { var t = A[i]; A[i] = A[j]; A[j] = t; } //寻找数组A中的最大、最小值(分治法实现) function findMinMaxDiv(A, low, high) { //最小规模子问题的解 if (high - low == 1) { if (A[low] < A[high]) { return [A[low], A[high]]; } else { return [A[high], A[low]]; } } var mid = Math.floor((low + high) / 2); //在前一半元素中寻找子问题的解 var r1 = findMinMaxDiv(A, low, mid); //在后一半元素中寻找子问题的解 var r2 = findMinMaxDiv(A, mid + 1, high); //把二部分的解合并 var x = r1[0] > r2[0] ? r2[0] : r1[0]; var y = r1[1] > r2[1] ? r1[1] : r2[1]; return [x, y]; } var r = findMinMaxDiv([1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8], 0, 7); println(r); //1,8 //二分搜索(分治法实现) //输入:A为已按非降序排列的数组 //x 为要搜索的值 //low,high搜索的起、止索引范围 //返回:如果找到,返回下标,否则返回-1 function binarySearchDiv(A, x, low, high) { if (low > high) { return -1; } var mid = Math.floor((low + high) / 2); if (x == A[mid]) { return mid; } else if (x < A[mid]) { return binarySearchDiv(A, x, low, mid - 1); } else { return binarySearchDiv(A, x, mid + 1, high); } } var f = binarySearchDiv([1, 2, 3, 4, 5, 6, 7], 4, 0, 6); println(f); //3 //将数组A,以low位置的元素为界,划分为前后二半 //n为待处理的索引范围上限 function split(A, low, n) { if (n >= A.length - 1) { n = A.length - 1; } var i = low; var x = A[low]; //二个指针一前一后“跟随”, //最前面的指针发现有元素比分界元素小时,换到前半部 //后面的指针再紧跟上,“夫唱妇随”一路到头 for (var j = low + 1; j <= n; j++) { if (A[j] <= x) { i++; if (i != j) { swap(A, i, j); } } } //经过上面的折腾后,除low元素外,其它的元素均以就位 //最后需要把low与最后一个比low位置小的元素交换, //以便把low放在分水岭位置上 swap(A, low, i); return [A, i]; } var A = [5, 1, 2, 6, 3]; var b = split(A, 0, A.length - 1); println(b[0]); //3,1,2,5,6 //快速排序 function quickSort(A, low, high) { var w = high; if (low < high) { var t = split(A, low, w); //分治思路,先分成二半 w = t[1]; //在前一半求解 quickSort(A, low, w - 1); //在后一半求解 quickSort(A, w + 1, high); } } var A = [5, 6, 4, 7, 3]; quickSort(A, 0, A.length - 1); println(A); //3,4,5,6,7

split算法的思想应用

设A[1..n]是一个整数集,给出一算法重排数组A中元素,使得所有的负整数放到所有非负整数的左边,你的算法的运行时间应当为Θ(n)

希望本文所述对大家JavaScript程序设计有所帮助。

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