From 73e345283841496b6ed37df8cf838434c9530ee8 Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: Yudong Jin Date: Sun, 8 Jan 2023 19:41:05 +0800 Subject: [PATCH] Add Swift language blocks to the docs. --- .../worst_best_time_complexity.c | 12 +-- codes/csharp/hello-algo.csproj | 4 +- .../chapter_array_and_linkedlist/array.swift | 12 +-- .../linked_list.md | 100 ++++++++++++------ docs/chapter_array_and_linkedlist/list.md | 43 ++++++++ .../time_complexity.md | 12 +-- docs/chapter_hashing/hash_map.md | 56 ++++++---- docs/chapter_preface/about_the_book.md | 13 +++ docs/chapter_searching/binary_search.md | 18 ++++ docs/chapter_searching/hashing_search.md | 12 +++ docs/chapter_searching/linear_search.md | 12 +++ docs/chapter_sorting/bubble_sort.md | 12 +++ docs/chapter_sorting/insertion_sort.md | 6 ++ docs/chapter_sorting/merge_sort.md | 6 ++ docs/chapter_sorting/quick_sort.md | 28 ++++- docs/chapter_stack_and_queue/deque.md | 6 ++ docs/chapter_stack_and_queue/queue.md | 18 ++++ docs/chapter_stack_and_queue/stack.md | 18 ++++ docs/chapter_tree/avl_tree.md | 48 +++++++++ docs/chapter_tree/binary_search_tree.md | 18 ++++ docs/chapter_tree/binary_tree.md | 24 +++++ docs/chapter_tree/binary_tree_traversal.md | 12 +++ 22 files changed, 417 insertions(+), 73 deletions(-) diff --git a/codes/c/chapter_computational_complexity/worst_best_time_complexity.c b/codes/c/chapter_computational_complexity/worst_best_time_complexity.c index 9173f32d4..2570ff3c3 100644 --- a/codes/c/chapter_computational_complexity/worst_best_time_complexity.c +++ b/codes/c/chapter_computational_complexity/worst_best_time_complexity.c @@ -15,12 +15,12 @@ int *randomNumbers(int n) { nums[i] = i + 1; } // 随机打乱数组元素 - for (int i = n - 1; i > 0; i--) { - int j = rand() % (i + 1); - int temp = nums[i]; - nums[i] = nums[j]; - nums[j] = temp; - } + for (int i = n - 1; i > 0; i--) { + int j = rand() % (i + 1); + int temp = nums[i]; + nums[i] = nums[j]; + nums[j] = temp; + } return nums; } diff --git a/codes/csharp/hello-algo.csproj b/codes/csharp/hello-algo.csproj index 2ef4da851..d96d728b1 100644 --- a/codes/csharp/hello-algo.csproj +++ b/codes/csharp/hello-algo.csproj @@ -11,8 +11,8 @@ - - + + diff --git a/codes/swift/chapter_array_and_linkedlist/array.swift b/codes/swift/chapter_array_and_linkedlist/array.swift index c0c7ab9b9..08cd0707f 100644 --- a/codes/swift/chapter_array_and_linkedlist/array.swift +++ b/codes/swift/chapter_array_and_linkedlist/array.swift @@ -4,7 +4,7 @@ * Author: nuomi1 (nuomi1@qq.com) */ -// 随机返回一个数组元素 +/* 随机返回一个数组元素 */ func randomAccess(nums: [Int]) -> Int { // 在区间 [0, nums.count) 中随机抽取一个数字 let randomIndex = nums.indices.randomElement()! @@ -13,7 +13,7 @@ func randomAccess(nums: [Int]) -> Int { return randomNum } -// 扩展数组长度 +/* 扩展数组长度 */ func extend(nums: [Int], enlarge: Int) -> [Int] { // 初始化一个扩展长度后的数组 var res = Array(repeating: 0, count: nums.count + enlarge) @@ -25,7 +25,7 @@ func extend(nums: [Int], enlarge: Int) -> [Int] { return res } -// 在数组的索引 index 处插入元素 num +/* 在数组的索引 index 处插入元素 num */ func insert(nums: inout [Int], num: Int, index: Int) { // 把索引 index 以及之后的所有元素向后移动一位 for i in sequence(first: nums.count - 1, next: { $0 > index + 1 ? $0 - 1 : nil }) { @@ -35,7 +35,7 @@ func insert(nums: inout [Int], num: Int, index: Int) { nums[index] = num } -// 删除索引 index 处元素 +/* 删除索引 index 处元素 */ func remove(nums: inout [Int], index: Int) { let count = nums.count // 把索引 index 之后的所有元素向前移动一位 @@ -44,7 +44,7 @@ func remove(nums: inout [Int], index: Int) { } } -// 遍历数组 +/* 遍历数组 */ func traverse(nums: [Int]) { var count = 0 // 通过索引遍历数组 @@ -57,7 +57,7 @@ func traverse(nums: [Int]) { } } -// 在数组中查找指定元素 +/* 在数组中查找指定元素 */ func find(nums: [Int], target: Int) -> Int { for i in nums.indices { if nums[i] == target { diff --git a/docs/chapter_array_and_linkedlist/linked_list.md b/docs/chapter_array_and_linkedlist/linked_list.md index f054802d4..aa9c93ec7 100644 --- a/docs/chapter_array_and_linkedlist/linked_list.md +++ b/docs/chapter_array_and_linkedlist/linked_list.md @@ -112,6 +112,12 @@ comments: true } ``` +=== "Swift" + + ```swift title="" + + ``` + **尾结点指向什么？** 我们一般将链表的最后一个结点称为「尾结点」，其指向的是「空」，在 Java / C++ / Python 中分别记为 `null` / `nullptr` / `None` 。在不引起歧义下，本书都使用 `null` 来表示空。 **链表初始化方法**。建立链表分为两步，第一步是初始化各个结点对象，第二步是构建引用指向关系。完成后，即可以从链表的首个结点（即头结点）出发，访问其余所有的结点。 @@ -122,7 +128,7 @@ comments: true === "Java" - ```java title="" + ```java title="linked_list.java" /* 初始化链表 1 -> 3 -> 2 -> 5 -> 4 */ // 初始化各个结点 ListNode n0 = new ListNode(1); @@ -139,7 +145,7 @@ comments: true === "C++" - ```cpp title="" + ```cpp title="linked_list.cpp" /* 初始化链表 1 -> 3 -> 2 -> 5 -> 4 */ // 初始化各个结点 ListNode* n0 = new ListNode(1); @@ -156,7 +162,7 @@ comments: true === "Python" - ```python title="" + ```python title="linked_list.py" """ 初始化链表 1 -> 3 -> 2 -> 5 -> 4 """ # 初始化各个结点 n0 = ListNode(1) @@ -173,7 +179,7 @@ comments: true === "Go" - ```go title="" + ```go title="linked_list.go" /* 初始化链表 1 -> 3 -> 2 -> 5 -> 4 */ // 初始化各个结点 n0 := NewListNode(1) @@ -191,7 +197,7 @@ comments: true === "JavaScript" - ```js title="" + ```js title="linked_list.js" /* 初始化链表 1 -> 3 -> 2 -> 5 -> 4 */ // 初始化各个结点 const n0 = new ListNode(1); @@ -208,7 +214,7 @@ comments: true === "TypeScript" - ```typescript title="" + ```typescript title="linked_list.ts" /* 初始化链表 1 -> 3 -> 2 -> 5 -> 4 */ // 初始化各个结点 const n0 = new ListNode(1); @@ -225,13 +231,13 @@ comments: true === "C" - ```c title="" + ```c title="linked_list.c" ``` === "C#" - ```csharp title="" + ```csharp title="linked_list.cs" /* 初始化链表 1 -> 3 -> 2 -> 5 -> 4 */ // 初始化各个结点 ListNode n0 = new ListNode(1); @@ -246,6 +252,12 @@ comments: true n3.next = n4; ``` +=== "Swift" + + ```swift title="linked_list.swift" + + ``` + ## 链表优点 **在链表中，插入与删除结点的操作效率高**。例如，如果想在链表中间的两个结点 `A` , `B` 之间插入一个新结点 `P` ，我们只需要改变两个结点指针即可，时间复杂度为 $O(1)$ ，相比数组的插入操作高效很多。在链表中删除某个结点也很方便，只需要改变一个结点指针即可。 @@ -256,7 +268,7 @@ comments: true === "Java" - ```java title="" + ```java title="linked_list.java" /* 在链表的结点 n0 之后插入结点 P */ void insert(ListNode n0, ListNode P) { ListNode n1 = n0.next; @@ -277,7 +289,7 @@ comments: true === "C++" - ```cpp title="" + ```cpp title="linked_list.cpp" /* 在链表的结点 n0 之后插入结点 P */ void insert(ListNode* n0, ListNode* P) { ListNode* n1 = n0->next; @@ -300,7 +312,7 @@ comments: true === "Python" - ```python title="" + ```python title="linked_list.py" """ 在链表的结点 n0 之后插入结点 P """ def insert(n0, P): n1 = n0.next @@ -319,7 +331,7 @@ comments: true === "Go" - ```go title="" + ```go title="linked_list.go" /* 在链表的结点 n0 之后插入结点 P */ func insert(n0 *ListNode, P *ListNode) { n1 := n0.Next @@ -341,7 +353,7 @@ comments: true === "JavaScript" - ```js title="" + ```js title="linked_list.js" /* 在链表的结点 n0 之后插入结点 P */ function insert(n0, P) { let n1 = n0.next; @@ -362,7 +374,7 @@ comments: true === "TypeScript" - ```typescript title="" + ```typescript title="linked_list.ts" /* 在链表的结点 n0 之后插入结点 P */ function insert(n0: ListNode, P: ListNode): void { const n1 = n0.next; @@ -383,13 +395,13 @@ comments: true === "C" - ```c title="" + ```c title="linked_list.c" ``` === "C#" - ```csharp title="" + ```csharp title="linked_list.cs" // 在链表的结点 n0 之后插入结点 P void Insert(ListNode n0, ListNode P) { @@ -410,13 +422,19 @@ comments: true } ``` +=== "Swift" + + ```swift title="linked_list.swift" + + ``` + ## 链表缺点 **链表访问结点效率低**。上节提到，数组可以在 $O(1)$ 时间下访问任意元素，但链表无法直接访问任意结点。这是因为计算机需要从头结点出发，一个一个地向后遍历到目标结点。例如，倘若想要访问链表索引为 `index` （即第 `index + 1` 个）的结点，那么需要 `index` 次访问操作。 === "Java" - ```java title="" + ```java title="linked_list.java" /* 访问链表中索引为 index 的结点 */ ListNode access(ListNode head, int index) { for (int i = 0; i < index; i++) { @@ -430,7 +448,7 @@ comments: true === "C++" - ```cpp title="" + ```cpp title="linked_list.cpp" /* 访问链表中索引为 index 的结点 */ ListNode* access(ListNode* head, int index) { for (int i = 0; i < index; i++) { @@ -444,7 +462,7 @@ comments: true === "Python" - ```python title="" + ```python title="linked_list.py" """ 访问链表中索引为 index 的结点 """ def access(head, index): for _ in range(index): @@ -456,7 +474,7 @@ comments: true === "Go" - ```go title="" + ```go title="linked_list.go" /* 访问链表中索引为 index 的结点 */ func access(head *ListNode, index int) *ListNode { for i := 0; i < index; i++ { @@ -471,7 +489,7 @@ comments: true === "JavaScript" - ```js title="" + ```js title="linked_list.js" /* 访问链表中索引为 index 的结点 */ function access(head, index) { for (let i = 0; i < index; i++) { @@ -485,7 +503,7 @@ comments: true === "TypeScript" - ```typescript title="" + ```typescript title="linked_list.ts" /* 访问链表中索引为 index 的结点 */ function access(head: ListNode | null, index: number): ListNode | null { for (let i = 0; i < index; i++) { @@ -500,13 +518,13 @@ comments: true === "C" - ```c title="" + ```c title="linked_list.c" ``` === "C#" - ```csharp title="" + ```csharp title="linked_list.cs" // 访问链表中索引为 index 的结点 ListNode Access(ListNode head, int index) { @@ -520,6 +538,12 @@ comments: true } ``` +=== "Swift" + + ```swift title="linked_list.swift" + + ``` + **链表的内存占用多**。链表以结点为单位，每个结点除了保存值外，还需额外保存指针（引用）。这意味着同样数据量下，链表比数组需要占用更多内存空间。 ## 链表常用操作 @@ -528,7 +552,7 @@ comments: true === "Java" - ```java title="" + ```java title="linked_list.java" /* 在链表中查找值为 target 的首个结点 */ int find(ListNode head, int target) { int index = 0; @@ -544,7 +568,7 @@ comments: true === "C++" - ```cpp title="" + ```cpp title="linked_list.cpp" /* 在链表中查找值为 target 的首个结点 */ int find(ListNode* head, int target) { int index = 0; @@ -560,7 +584,7 @@ comments: true === "Python" - ```python title="" + ```python title="linked_list.py" """ 在链表中查找值为 target 的首个结点 """ def find(head, target): index = 0 @@ -574,7 +598,7 @@ comments: true === "Go" - ```go title="" + ```go title="linked_list.go" /* 在链表中查找值为 target 的首个结点 */ func find(head *ListNode, target int) int { index := 0 @@ -591,7 +615,7 @@ comments: true === "JavaScript" - ```js title="" + ```js title="linked_list.js" /* 在链表中查找值为 target 的首个结点 */ function find(head, target) { let index = 0; @@ -608,7 +632,7 @@ comments: true === "TypeScript" - ```typescript title="" + ```typescript title="linked_list.ts" /* 在链表中查找值为 target 的首个结点 */ function find(head: ListNode | null, target: number): number { let index = 0; @@ -625,13 +649,13 @@ comments: true === "C" - ```c title="" + ```c title="linked_list.c" ``` === "C#" - ```csharp title="" + ```csharp title="linked_list.cs" // 在链表中查找值为 target 的首个结点 int Find(ListNode head, int target) { @@ -647,6 +671,12 @@ comments: true } ``` +=== "Swift" + + ```swift title="linked_list.swift" + + ``` + ## 常见链表类型 **单向链表**。即上述介绍的普通链表。单向链表的结点有「值」和指向下一结点的「指针（引用）」两项数据。我们将首个结点称为头结点，尾结点指向 `null` 。 @@ -760,6 +790,12 @@ comments: true } ``` +=== "Swift" + + ```swift title="" + + ``` + ![linkedlist_common_types](linked_list.assets/linkedlist_common_types.png)

Fig. 常见链表类型

diff --git a/docs/chapter_array_and_linkedlist/list.md b/docs/chapter_array_and_linkedlist/list.md index 19de6d778..d1109d65b 100644 --- a/docs/chapter_array_and_linkedlist/list.md +++ b/docs/chapter_array_and_linkedlist/list.md @@ -91,6 +91,12 @@ comments: true List list = numbers.ToList(); ``` +=== "Swift" + + ```swift title="list.swift" + + ``` + **访问与更新元素**。列表的底层数据结构是数组，因此可以在 $O(1)$ 时间内访问与更新元素，效率很高。 === "Java" @@ -169,6 +175,12 @@ comments: true list[1] = 0; // 将索引 1 处的元素更新为 0 ``` +=== "Swift" + + ```swift title="list.swift" + + ``` + **在列表中添加、插入、删除元素**。相对于数组，列表可以自由地添加与删除元素。在列表尾部添加元素的时间复杂度为 $O(1)$ ，但是插入与删除元素的效率仍与数组一样低，时间复杂度为 $O(N)$ 。 === "Java" @@ -317,6 +329,12 @@ comments: true list.RemoveAt(3); ``` +=== "Swift" + + ```swift title="list.swift" + + ``` + **遍历列表**。与数组一样，列表可以使用索引遍历，也可以使用 `for-each` 直接遍历。 === "Java" @@ -437,6 +455,12 @@ comments: true } ``` +=== "Swift" + + ```swift title="list.swift" + + ``` + **拼接两个列表**。再创建一个新列表 `list1` ，我们可以将其中一个列表拼接到另一个的尾部。 === "Java" @@ -502,6 +526,12 @@ comments: true list.AddRange(list1); // 将列表 list1 拼接到 list 之后 ``` +=== "Swift" + + ```swift title="list.swift" + + ``` + **排序列表**。排序也是常用的方法之一，完成列表排序后，我们就可以使用在数组类算法题中经常考察的「二分查找」和「双指针」算法了。 === "Java" @@ -559,6 +589,12 @@ comments: true list.Sort(); // 排序后，列表元素从小到大排列 ``` +=== "Swift" + + ```swift title="list.swift" + + ``` + ## 列表简易实现 * 为了帮助加深对列表的理解，我们在此提供一个列表的简易版本的实现。需要关注三个核心点： @@ -1220,3 +1256,10 @@ comments: true } } ``` + +=== "Swift" + + ```swift title="my_list.swift" + + ``` + diff --git a/docs/chapter_computational_complexity/time_complexity.md b/docs/chapter_computational_complexity/time_complexity.md index 217981ae8..7b0e66fbd 100644 --- a/docs/chapter_computational_complexity/time_complexity.md +++ b/docs/chapter_computational_complexity/time_complexity.md @@ -421,12 +421,12 @@ $$ ```go title="" func algorithm(n int) { - a := 1 // +1 - a = a + 1 // +1 - a = a * 2 // +1 + a := 1 // +1 + a = a + 1 // +1 + a = a * 2 // +1 // 循环 n 次 - for i := 0; i < n; i++ { // +1 - fmt.Println(a) // +1 + for i := 0; i < n; i++ { // +1 + fmt.Println(a) // +1 } } ``` @@ -2657,7 +2657,7 @@ $$ === "Swift" - ```swift title="" + ```swift title="worst_best_time_complexity.swift" // 生成一个数组，元素为 { 1, 2, ..., n }，顺序被打乱 func randomNumbers(n: Int) -> [Int] { // 生成数组 nums = { 1, 2, 3, ..., n } diff --git a/docs/chapter_hashing/hash_map.md b/docs/chapter_hashing/hash_map.md index d8244d80a..3a69d88fc 100644 --- a/docs/chapter_hashing/hash_map.md +++ b/docs/chapter_hashing/hash_map.md @@ -108,25 +108,25 @@ comments: true === "Go" - ```go title="hash_map_test.go" - /* 初始化哈希表 */ - mapp := make(map[int]string) - - /* 添加操作 */ - // 在哈希表中添加键值对 (key, value) - mapp[12836] = "小哈" - mapp[15937] = "小啰" - mapp[16750] = "小算" - mapp[13276] = "小法" - mapp[10583] = "小鸭" - - /* 查询操作 */ - // 向哈希表输入键 key ，得到值 value - name := mapp[15937] - - /* 删除操作 */ - // 在哈希表中删除键值对 (key, value) - delete(mapp, 10583) + ```go title="hash_map.go" + /* 初始化哈希表 */ + mapp := make(map[int]string) + + /* 添加操作 */ + // 在哈希表中添加键值对 (key, value) + mapp[12836] = "小哈" + mapp[15937] = "小啰" + mapp[16750] = "小算" + mapp[13276] = "小法" + mapp[10583] = "小鸭" + + /* 查询操作 */ + // 向哈希表输入键 key ，得到值 value + name := mapp[15937] + + /* 删除操作 */ + // 在哈希表中删除键值对 (key, value) + delete(mapp, 10583) ``` === "JavaScript" @@ -207,6 +207,12 @@ comments: true map.Remove(10583); ``` +=== "Swift" + + ```swift title="hash_map.swift" + + ``` + 遍历哈希表有三种方式，即 **遍历键值对、遍历键、遍历值**。 === "Java" @@ -339,6 +345,12 @@ comments: true } ``` +=== "Swift" + + ```swift title="hash_map.swift" + + ``` + ## 哈希函数 哈希表中存储元素的数据结构被称为「桶 Bucket」，底层实现可能是数组、链表、二叉树（红黑树），或是它们的组合。 @@ -756,6 +768,12 @@ $$ } ``` +=== "Swift" + + ```swift title="array_hash_map.swift" + + ``` + ## 哈希冲突 细心的同学可能会发现，**哈希函数 $f(x) = x \% 100$ 会在某些情况下失效**。具体地，当输入的 key 后两位相同时，哈希函数的计算结果也相同，指向同一个 value 。例如，分别查询两个学号 12836 和 20336 ，则有 diff --git a/docs/chapter_preface/about_the_book.md b/docs/chapter_preface/about_the_book.md index cb926b941..2fba23502 100644 --- a/docs/chapter_preface/about_the_book.md +++ b/docs/chapter_preface/about_the_book.md @@ -192,6 +192,19 @@ comments: true */ ``` +=== "Swift" + + ```swift title="" + /* 标题注释，用于标注函数、类、测试样例等 */ + + // 内容注释，用于详解代码 + + /** + * 多行 + * 注释 + */ + ``` + """ 在 Java, C, C++, C#, Go, JS, TS 的代码注释中，`/* ... */` 用于注释函数、类、测试样例等标题， `// ...` 用于解释代码内容；类似地，在 Python 中，`""" ... """` 用于注释标题， `# ...` 用于解释代码。 diff --git a/docs/chapter_searching/binary_search.md b/docs/chapter_searching/binary_search.md index 8827588ef..466e76658 100644 --- a/docs/chapter_searching/binary_search.md +++ b/docs/chapter_searching/binary_search.md @@ -210,6 +210,12 @@ $$ } ``` +=== "Swift" + + ```swift title="binary_search.swift" + + ``` + ### “左闭右开”实现 当然，我们也可以使用“左闭右开”的表示方法，写出相同功能的二分查找代码。 @@ -374,6 +380,12 @@ $$ } ``` +=== "Swift" + + ```swift title="binary_search.swift" + + ``` + ### 两种表示对比 对比下来，两种表示的代码写法有以下不同点： @@ -460,6 +472,12 @@ $$ int m = i + (j - i) / 2; ``` +=== "Swift" + + ```swift title="" + + ``` + ## 复杂度分析 **时间复杂度 $O(\log n)$ ：** 其中 $n$ 为数组或链表长度；每轮排除一半的区间，因此循环轮数为 $\log_2 n$ ，使用 $O(\log n)$ 时间。 diff --git a/docs/chapter_searching/hashing_search.md b/docs/chapter_searching/hashing_search.md index a70a55483..12746d2ef 100644 --- a/docs/chapter_searching/hashing_search.md +++ b/docs/chapter_searching/hashing_search.md @@ -95,6 +95,12 @@ comments: true } ``` +=== "Swift" + + ```swift title="hashing_search.swift" + + ``` + 再比如，如果我们想要给定一个目标结点值 `target` ，获取对应的链表结点对象，那么也可以使用哈希查找实现。 ![hash_search_listnode](hashing_search.assets/hash_search_listnode.png) @@ -179,6 +185,12 @@ comments: true } ``` +=== "Swift" + + ```swift title="hashing_search.swift" + + ``` + ## 复杂度分析 **时间复杂度：** $O(1)$ ，哈希表的查找操作使用 $O(1)$ 时间。 diff --git a/docs/chapter_searching/linear_search.md b/docs/chapter_searching/linear_search.md index 1c07027e6..be98c013d 100644 --- a/docs/chapter_searching/linear_search.md +++ b/docs/chapter_searching/linear_search.md @@ -122,6 +122,12 @@ comments: true ``` +=== "Swift" + + ```swift title="linear_search.swift" + + ``` + 再比如，我们想要在给定一个目标结点值 `target` ，返回此结点对象，也可以在链表中进行线性查找。 === "Java" @@ -238,6 +244,12 @@ comments: true } ``` +=== "Swift" + + ```swift title="linear_search.swift" + + ``` + ## 复杂度分析 **时间复杂度 $O(n)$ ：** 其中 $n$ 为数组或链表长度。 diff --git a/docs/chapter_sorting/bubble_sort.md b/docs/chapter_sorting/bubble_sort.md index bb35fabe4..1dbc56475 100644 --- a/docs/chapter_sorting/bubble_sort.md +++ b/docs/chapter_sorting/bubble_sort.md @@ -212,6 +212,12 @@ comments: true } ``` +=== "Swift" + + ```swift title="bubble_sort.swift" + + ``` + ## 算法特性 **时间复杂度 $O(n^2)$ ：** 各轮「冒泡」遍历的数组长度为 $n - 1$ , $n - 2$ , $\cdots$ , $2$ , $1$ 次，求和为 $\frac{(n - 1) n}{2}$ ，因此使用 $O(n^2)$ 时间。 @@ -414,3 +420,9 @@ comments: true } } ``` + +=== "Swift" + + ```swift title="bubble_sort.swift" + + ``` diff --git a/docs/chapter_sorting/insertion_sort.md b/docs/chapter_sorting/insertion_sort.md index 85016f718..679182f42 100644 --- a/docs/chapter_sorting/insertion_sort.md +++ b/docs/chapter_sorting/insertion_sort.md @@ -175,6 +175,12 @@ comments: true } ``` +=== "Swift" + + ```swift title="insertion_sort.swift" + + ``` + ## 算法特性 **时间复杂度 $O(n^2)$ ：** 最差情况下，各轮插入操作循环 $n - 1$ , $n-2$ , $\cdots$ , $2$ , $1$ 次，求和为 $\frac{(n - 1) n}{2}$ ，使用 $O(n^2)$ 时间。 diff --git a/docs/chapter_sorting/merge_sort.md b/docs/chapter_sorting/merge_sort.md index 48a5046c7..396baa089 100644 --- a/docs/chapter_sorting/merge_sort.md +++ b/docs/chapter_sorting/merge_sort.md @@ -388,6 +388,12 @@ comments: true } ``` +=== "Swift" + + ```swift title="merge_sort.swift" + + ``` + 下面重点解释一下合并方法 `merge()` 的流程： 1. 初始化一个辅助数组 `tmp` 暂存待合并区间 `[left, right]` 内的元素，后续通过覆盖原数组 `nums` 的元素来实现合并； diff --git a/docs/chapter_sorting/quick_sort.md b/docs/chapter_sorting/quick_sort.md index ebc161caa..f8dcc3238 100644 --- a/docs/chapter_sorting/quick_sort.md +++ b/docs/chapter_sorting/quick_sort.md @@ -223,6 +223,12 @@ comments: true ``` +=== "Swift" + + ```swift title="quick_sort.swift" + + ``` + !!! note "快速排序的分治思想" 哨兵划分的实质是将 **一个长数组的排序问题** 简化为 **两个短数组的排序问题**。 @@ -359,6 +365,12 @@ comments: true ``` +=== "Swift" + + ```swift title="quick_sort.swift" + + ``` + ## 算法特性 **平均时间复杂度 $O(n \log n)$ ：** 平均情况下，哨兵划分的递归层数为 $\log n$ ，每层中的总循环数为 $n$ ，总体使用 $O(n \log n)$ 时间。 @@ -574,6 +586,12 @@ comments: true } ``` +=== "Swift" + + ```swift title="quick_sort.swift" + + ``` + ## 尾递归优化 **普通快速排序在某些输入下的空间效率变差**。仍然以完全倒序的输入数组为例，由于每轮哨兵划分后右子数组长度为 0 ，那么将形成一个高度为 $n - 1$ 的递归树，此时使用的栈帧空间大小劣化至 $O(n)$ 。 @@ -652,10 +670,10 @@ comments: true // 对两个子数组中较短的那个执行快排 if pivot-left < right-pivot { quickSort(nums, left, pivot-1) // 递归排序左子数组 - left = pivot + 1 // 剩余待排序区间为 [pivot + 1, right] + left = pivot + 1 // 剩余待排序区间为 [pivot + 1, right] } else { quickSort(nums, pivot+1, right) // 递归排序右子数组 - right = pivot - 1 // 剩余待排序区间为 [left, pivot - 1] + right = pivot - 1 // 剩余待排序区间为 [left, pivot - 1] } } } @@ -734,3 +752,9 @@ comments: true } } ``` + +=== "Swift" + + ```swift title="quick_sort.swift" + + ``` diff --git a/docs/chapter_stack_and_queue/deque.md b/docs/chapter_stack_and_queue/deque.md index c178c0e0a..52b0540d5 100644 --- a/docs/chapter_stack_and_queue/deque.md +++ b/docs/chapter_stack_and_queue/deque.md @@ -192,3 +192,9 @@ comments: true /* 判断双向队列是否为空 */ bool isEmpty = deque.Count == 0; ``` + +=== "Swift" + + ```swift title="deque.swift" + + ``` diff --git a/docs/chapter_stack_and_queue/queue.md b/docs/chapter_stack_and_queue/queue.md index 8a964d3b7..ce47edb38 100644 --- a/docs/chapter_stack_and_queue/queue.md +++ b/docs/chapter_stack_and_queue/queue.md @@ -228,6 +228,12 @@ comments: true bool isEmpty = queue.Count() == 0; ``` +=== "Swift" + + ```swift title="queue.swift" + + ``` + ## 队列实现 队列需要一种可以在一端添加，并在另一端删除的数据结构，也可以使用链表或数组来实现。 @@ -612,6 +618,12 @@ comments: true } ``` +=== "Swift" + + ```swift title="linkedlist_queue.swift" + + ``` + ### 基于数组的实现 数组的删除首元素的时间复杂度为 $O(n)$ ，因此不适合直接用来实现队列。然而，我们可以借助两个指针 `front` , `rear` 来分别记录队首和队尾的索引位置，在入队 / 出队时分别将 `front` / `rear` 向后移动一位即可，这样每次仅需操作一个元素，时间复杂度降至 $O(1)$ 。 @@ -1015,6 +1027,12 @@ comments: true } ``` +=== "Swift" + + ```swift title="array_queue.swift" + + ``` + ## 队列典型应用 - **淘宝订单**。购物者下单后，订单就被加入到队列之中，随后系统再根据顺序依次处理队列中的订单。在双十一时，在短时间内会产生海量的订单，如何处理「高并发」则是工程师们需要重点思考的问题。 diff --git a/docs/chapter_stack_and_queue/stack.md b/docs/chapter_stack_and_queue/stack.md index 985a4cf66..374de7424 100644 --- a/docs/chapter_stack_and_queue/stack.md +++ b/docs/chapter_stack_and_queue/stack.md @@ -228,6 +228,12 @@ comments: true bool isEmpty = stack.Count()==0; ``` +=== "Swift" + + ```swift title="stack.swift" + + ``` + ## 栈的实现 为了更加清晰地了解栈的运行机制，接下来我们来自己动手实现一个栈类。 @@ -591,6 +597,12 @@ comments: true } ``` +=== "Swift" + + ```swift title="linkedlist_stack.swift" + + ``` + ### 基于数组的实现 使用「数组」实现栈时，将数组的尾部当作栈顶，这样可以保证入栈与出栈操作的时间复杂度都为 $O(1)$ 。准确地说，由于入栈的元素可能是源源不断的，我们需要使用可以动态扩容的「列表」。 @@ -870,6 +882,12 @@ comments: true } ``` +=== "Swift" + + ```swift title="array_stack.swift" + + ``` + !!! tip 某些语言并未专门提供栈类，但我们可以直接把该语言的「数组」或「链表」看作栈来使用，并通过“脑补”来屏蔽无关操作，而无需像上述代码去特意包装一层。 diff --git a/docs/chapter_tree/avl_tree.md b/docs/chapter_tree/avl_tree.md index fe08828c1..43e0d9f45 100644 --- a/docs/chapter_tree/avl_tree.md +++ b/docs/chapter_tree/avl_tree.md @@ -94,6 +94,12 @@ G. M. Adelson-Velsky 和 E. M. Landis 在其 1962 年发表的论文 "An algorit } ``` +=== "Swift" + + ```swift title="avl_tree.swift" + + ``` + 「结点高度」是最远叶结点到该结点的距离，即走过的「边」的数量。需要特别注意，**叶结点的高度为 0 ，空结点的高度为 -1** 。我们封装两个工具函数，分别用于获取与更新结点的高度。 === "Java" @@ -176,6 +182,12 @@ G. M. Adelson-Velsky 和 E. M. Landis 在其 1962 年发表的论文 "An algorit } ``` +=== "Swift" + + ```swift title="avl_tree.swift" + + ``` + ### 结点平衡因子 结点的「平衡因子 Balance Factor」是 **结点的左子树高度减去右子树高度**，并定义空结点的平衡因子为 0 。同样地，我们将获取结点平衡因子封装成函数，以便后续使用。 @@ -247,6 +259,12 @@ G. M. Adelson-Velsky 和 E. M. Landis 在其 1962 年发表的论文 "An algorit } ``` +=== "Swift" + + ```swift title="avl_tree.swift" + + ``` + !!! note 设平衡因子为 $f$ ，则一棵 AVL 树的任意结点的平衡因子皆满足 $-1 \le f \le 1$ 。 @@ -361,6 +379,12 @@ AVL 树的独特之处在于「旋转 Rotation」的操作，其可 **在不影 ``` +=== "Swift" + + ```swift title="avl_tree.swift" + + ``` + ### Case 2 - 左旋 类似地，如果将取上述失衡二叉树的“镜像”，那么则需要「左旋」操作。 @@ -457,6 +481,12 @@ AVL 树的独特之处在于「旋转 Rotation」的操作，其可 **在不影 } ``` +=== "Swift" + + ```swift title="avl_tree.swift" + + ``` + ### Case 3 - 先左后右 对于下图的失衡结点 3 ，**单一使用左旋或右旋都无法使子树恢复平衡**，此时需要「先左旋后右旋」，即先对 `child` 执行「左旋」，再对 `node` 执行「右旋」。 @@ -626,6 +656,12 @@ AVL 树的独特之处在于「旋转 Rotation」的操作，其可 **在不影 } ``` +=== "Swift" + + ```swift title="avl_tree.swift" + + ``` + ## AVL 树常用操作 ### 插入结点 @@ -744,6 +780,12 @@ AVL 树的独特之处在于「旋转 Rotation」的操作，其可 **在不影 } ``` +=== "Swift" + + ```swift title="avl_tree.swift" + + ``` + ### 删除结点 「AVL 树」删除结点操作与「二叉搜索树」删除结点操作总体相同。类似地，**在删除结点后，也需要从底至顶地执行旋转操作，使所有失衡结点恢复平衡**。 @@ -902,6 +944,12 @@ AVL 树的独特之处在于「旋转 Rotation」的操作，其可 **在不影 } ``` +=== "Swift" + + ```swift title="avl_tree.swift" + + ``` + ### 查找结点 「AVL 树」的结点查找操作与「二叉搜索树」一致，在此不再赘述。 diff --git a/docs/chapter_tree/binary_search_tree.md b/docs/chapter_tree/binary_search_tree.md index 60a5598bd..979612852 100644 --- a/docs/chapter_tree/binary_search_tree.md +++ b/docs/chapter_tree/binary_search_tree.md @@ -192,6 +192,12 @@ comments: true } ``` +=== "Swift" + + ```swift title="binary_search_tree.swift" + + ``` + ### 插入结点 给定一个待插入元素 `num` ，为了保持二叉搜索树“左子树 < 根结点 < 右子树”的性质，插入操作分为两步： @@ -422,6 +428,12 @@ comments: true } ``` +=== "Swift" + + ```swift title="binary_search_tree.swift" + + ``` + 为了插入结点，需要借助 **辅助结点 `prev`** 保存上一轮循环的结点，这样在遍历到 $\text{null}$ 时，我们也可以获取到其父结点，从而完成结点插入操作。 与查找结点相同，插入结点使用 $O(\log n)$ 时间。 @@ -808,6 +820,12 @@ comments: true } ``` +=== "Swift" + + ```swift title="binary_search_tree.swift" + + ``` + ## 二叉搜索树的优势 假设给定 $n$ 个数字，最常用的存储方式是「数组」，那么对于这串乱序的数字，常见操作的效率为： diff --git a/docs/chapter_tree/binary_tree.md b/docs/chapter_tree/binary_tree.md index 7977ab6a2..077c03e0d 100644 --- a/docs/chapter_tree/binary_tree.md +++ b/docs/chapter_tree/binary_tree.md @@ -106,6 +106,12 @@ comments: true } ``` +=== "Swift" + + ```swift title="" + + ``` + 结点的两个指针分别指向「左子结点 Left Child Node」和「右子结点 Right Child Node」，并且称该结点为两个子结点的「父结点 Parent Node」。给定二叉树某结点，将左子结点以下的树称为该结点的「左子树 Left Subtree」，右子树同理。 除了叶结点外，每个结点都有子结点和子树。例如，若将上图的「结点 2」看作父结点，那么其左子结点和右子结点分别为「结点 4」和「结点 5」，左子树和右子树分别为「结点 4 以下的树」和「结点 5 以下的树」。 @@ -263,6 +269,12 @@ comments: true n2.right = n5; ``` +=== "Swift" + + ```swift title="binary_tree.swift" + + ``` + **插入与删除结点**。与链表类似，插入与删除结点都可以通过修改指针实现。 ![binary_tree_add_remove](binary_tree.assets/binary_tree_add_remove.png) @@ -358,6 +370,12 @@ comments: true n1.left = n2; ``` +=== "Swift" + + ```swift title="binary_tree.swift" + + ``` + !!! note 插入结点会改变二叉树的原有逻辑结构，删除结点往往意味着删除了该结点的所有子树。因此，二叉树中的插入与删除一般都是由一套操作配合完成的，这样才能实现有意义的操作。 @@ -495,6 +513,12 @@ comments: true int?[] tree = { 1, 2, 3, 4, null, 6, 7, 8, 9, null, null, 12, null, null, 15 }; ``` +=== "Swift" + + ```swift title="" + + ``` + ![array_representation_with_empty](binary_tree.assets/array_representation_with_empty.png) 回顾「完全二叉树」的定义，其只有最底层有空结点，并且最底层的结点尽量靠左，因而所有空结点都一定出现在层序遍历序列的末尾。**因为我们先验地确定了空位的位置，所以在使用数组表示完全二叉树时，可以省略存储“空位”**。因此，完全二叉树非常适合使用数组来表示。 diff --git a/docs/chapter_tree/binary_tree_traversal.md b/docs/chapter_tree/binary_tree_traversal.md index f46348412..c64077072 100644 --- a/docs/chapter_tree/binary_tree_traversal.md +++ b/docs/chapter_tree/binary_tree_traversal.md @@ -185,6 +185,12 @@ comments: true ``` +=== "Swift" + + ```swift title="binary_tree_bfs.swift" + + ``` + ## 前序、中序、后序遍历 相对地，前、中、后序遍历皆属于「深度优先遍历 Depth-First Traversal」，其体现着一种“先走到尽头，再回头继续”的回溯遍历方式。 @@ -443,6 +449,12 @@ comments: true } ``` +=== "Swift" + + ```swift title="binary_tree_dfs.swift" + + ``` + !!! note 使用循环一样可以实现前、中、后序遍历，但代码相对繁琐，有兴趣的同学可以自行实现。