数据结构与算法(一)——学习工具的推荐

前言

  秋招已经开启一个月了，九月份和十月份是我们秋招找工作的黄金时期。但是大多数的企业都会在笔试或者面试中会考察我们数据结构的知识点，有的会直接考查数据结构的代码实现，比如说树的三种深度优先遍历代码递归以及迭代方式的实现。其次就是考察最多的就是几种排序和常用的查找方法，需要我们熟练掌握。还有的就是会通过一个实际问题来对相关的算法进行考察，比如说动态规划、穷举法、贪心算法等。本文首先给大家介绍几款网站的应用，很好的帮助大家学习以及理解数据结构与算法。

几款数据结构与算法的软件介绍

  接下来给大家介绍三款好用的数据结构学习的软件。包括Data Structure Visualizations、SORTING、VISUALGO。

1、Data Structure Visualizations

数据结构可视化，它融合了我们常用的数据结构，可以动态的看出数据的变化过程，更好的帮助我们理解这些相应的算法。其知识点包括如下：

  我们点开Heap Sort(堆排序)，他就会帮你构建堆并且开始可视化的过程帮助我们理解，具体如下：

  接下来，再给大家点开我们熟悉的二叉搜索树，初始化的界面如下：

  然后我们输入7、3、10、1、5、9、12，这颗二叉树如图所示：

  接下来假如我们查找9，看一下其查询的过程：具体如下：

  查询的结果如下：

  假如我们查询一个不存在的数据，看他的查找过程：

  最后我们输出其打印的结果：

  打印的结果如图所示：

  我们对递归的过程一直比较迷惑，尤其是问到时间复杂度的时候，更是懵圈，你要是不知道其运行的过程，很难直接从代码中看出其时间复杂度，接下来我们利用一个很简单也是很经典的阶乘问题来看一下该软件的运行过程以及最后的结果，帮助我们更好的理解递归。   大家在看这个案例之前，应该要知道阶乘是什么：在维基百科中是这样介绍阶乘的：在数学中，正整数的阶乘（英语：factorial）是所有小于及等于该数的正整数的积，计为n!，例如5的阶乘计为5!，其值为120：即5！ = 5x4x3x2x1=120。并且定义，1的阶乘1!为1、0的阶乘0!亦为1，其中，0的阶乘表示一个空积。阶乘应用在许多数学领域中，最常应用在组合学、代数学和数学分析中。在组合学中，阶乘代表的意义为n个相异对象任意排列的数量，例如前述例子，5!=120其代表了5个相异对象共有120种排列法。在正整数的情形下，n的阶乘又可以称为n的排列数。这是部分阶乘的数值表：

  从上表中可以看出：阶乘的递增呈爆炸型增长，当n在1~10的时候还比较小，可以接受，但是随着N逐渐增大，数值不断的上升。当n达到100的时候，这个数值并非在计算机内很好的表示。因此该代码的实现也是用到了递归，这是递归的一个典型的应用。 阶乘实现的方法有很多，我们挑选其中的一种作为本次的调试过程：具体代码用Python实现如下：

def factorical(n):
	if (n <= 1):
		return 1
	else:
		subSolution = factorical(n - 1)
		solution = subSolution * n
		return solution

  接下来我们就用这段代码在数据结构可视化中进行演示，首先我们看默认的递归界面：

  接下来，我们就以n=5进行观看其代码运行的过程：

  这个过程就是运行的是方框内全出的这两句代码。接下来我们继续看其递归过程：

  最后我们查看这个最后计算的结果以及相关的调用代码

  通过上述对递归的运行，我相信你对递归和代码运行的机制有了一个很深的理解，在此基础上分析时间复杂度就很简单了。以上通过了对我们常见的搜索二叉树和递归中典型的应用——阶乘来给大家详细解释和这个网站的使用做了一遍演示。不过比较遗憾的是：本人不太会用动态flash，要不然这个效果会更加好的，能够更明显的看出它运行的效果。希望大家能够多多包涵，吸取比较有价值的知识。不过，尽管如此，这个软件的好处是一目了然的，对我们深入理解数据结构有很大的帮助，更有助于掌握相关的代码的实现。这个软件就介绍到这里，还希望大家多多联系，掌握其核心内容，接下来给大家介绍的另一款软件是针对排序的一款排序软件。

2、Sorting

  在这几天的笔试面试中，无论你是面试哪个岗位，只要是与计算机相关的，我相信一轮面对肯定是对数据结构与算法的相关问题的考察，尤其是对几种常见的排序算法的考察，为了让大家更好的理解这几种常见的排序算法，有一个网站专门真多数据结构与算法中的排序做了一个网站。这里的排序包括：快速排序、希尔排序、归并排序、堆排序、插入排序、选择排序和基数排序、冒泡排序等。下一篇文章我们会详细介绍各种排序算法，届时就会用到该网站，今天给大家对排序软件做一个引入，先让大家对这个排序网站做一个整体的认识。   该网站默认是这样的一个界面，具体功能如下：

  接下来，我们通过添加按钮阿里添加相应的一种算法，这里面有一些常见的排序算法，具体算法种类如下：

  然后，我们可以选择其中的一种进行看该算法的排序过程，我们用常见的快速排序来看其排序的过程：

  当然我们如果对排序不是很了解，可以点击右侧的按钮进行详细的了解，它是嵌入了维基百科，可以随时点击查看其详细内容，它也会教你如何看这个过程，具体操作如下：

  最后然我们看其排序的过程：

  通过本人对快速排序以及整个流程的操作，我相信大家对快速排序的思想以及时间复杂度有一个深刻的理解，这对于我们对快速排序算法的实现有很大的帮助。希望大家通过这个软件更加详细的理解这几种主要的排序算法。最后给大家介绍第三个数据结构与算法的学习理解的网站——visualgo。

3、Visualgo

VisuAlgo是一款数据结构和算法动态可视化的一个网站，详细的将数据结构常用的算法进行了总结与汇总，详细请看单击即可可视化算法功能介绍以及使用的方式。   那是2011年7月在泰国的芭堤雅。在指导国际信息奥林匹克竞赛（I​​OI）的新加坡团队时，史蒂芬·哈利姆（Steven Halim）博士因通过创建一个可以通过动画学习许多不同算法的网站来改善对学生的算法教学的想法而感到震惊。当时，互联网上已有一些包含算法动画的网站。但是，其中大多数仅具有几种算法的动画。寻找稀有的“非经典”算法的动画几乎是不可能的。该网站被设计为一种学习工具，可以解决Halim博士在教算法时先前观察到的陷阱。打开该网站的默认界面如图所示：

  随便打开一个模块，为其中的过程如下：

  我们就以最为基础的链表来走一遍流程。首先找到链表块，点进去之后，我们会看到如下的界面：

  假如我们在6后面插入8，我们看其过程：

  然后点击执行即可，这里需要注意的是，我们最好将中文调整为英文，方便我们查看执行过程中，代码的执行过程，具体操作如下：

  最后执行结果如图所示：

  从上述对链表的插入过程的描述可以清楚的看出其代码的执行效果，最后还给出了时间复杂度。这个网站对我们深入学习数据结构有着很大的帮助，希望大家合理利用这个网站，更好的帮助我们理解数据结构与算法。

总结

  本文介绍了三个有利于我们理解数据结构与算法的工具，专业三个工具各有侧重。数据结构与算法在我们的计算机学习中有着至关重要的作用，并且，数据结构与算法是我们在秋招过程中考察的重点，希望我们可以利用好这三个工具，帮助我们理解更深层次的数据结构，让我们对代码的执行过程有一个较为清晰的理解。这是我们学其他计算机相关专业的大前提。数据结构理解的好坏直接决定我们代码的优劣程度，因此需要我们对数据结构与算法有着深层次的理解。下一篇文章将会给大家介绍数据结构中最为重要的十大排序算法。最后希望大家学有所成，未来可期，同时也希望自己能够早日找到心仪的工作！！！！！