feat: Add Ruby code - chapter "computational complexity" (#1212)
* feat: add ruby code - chapter computational complexity * feat: add ruby code blockspull/1207/head^2
parent
df83b869eb
commit
fd580a184a
@ -0,0 +1,78 @@
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=begin
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File: iteration.rb
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Created Time: 2024-03-30
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Author: Xuan Khoa Tu Nguyen (ngxktuzkai2000@gmail.com)
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=end
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### for 循环 ###
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def for_loop(n)
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res = 0
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# 循环求和 1, 2, ..., n-1, n
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for i in 1..n
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res += i
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||||||
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end
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||||||
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res
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||||||
|
end
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||||||
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|
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### while 循环 ###
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def while_loop(n)
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res = 0
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i = 1 # 初始化条件变量
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# 循环求和 1, 2, ..., n-1, n
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while i <= n
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||||||
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res += i
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||||||
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i += 1 # 更新条件变量
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end
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||||||
|
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||||||
|
res
|
||||||
|
end
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||||||
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||||||
|
### while 循环(两次更新)###
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def while_loop_ii(n)
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res = 0
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i = 1 # 初始化条件变量
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||||||
|
# 循环求和 1, 4, 10, ...
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||||||
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while i <= n
|
||||||
|
res += i
|
||||||
|
# 更新条件变量
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||||||
|
i += 1
|
||||||
|
i *= 2
|
||||||
|
end
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||||||
|
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||||||
|
res
|
||||||
|
end
|
||||||
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### 双层 for 循环 ###
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def nested_for_loop(n)
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res = ""
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# 循环 i = 1, 2, ..., n-1, n
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for i in 1..n
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|
# 循环 j = 1, 2, ..., n-1, n
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for j in 1..n
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|
res += "(#{i}, #{j}), "
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||||||
|
end
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||||||
|
end
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||||||
|
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|
res
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||||||
|
end
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||||||
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|
### Driver Code ###
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n = 5
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res = for_loop n
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puts "\nfor 循环的求和结果 res = #{res}"
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res = while_loop n
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puts "\nwhile 循环的求和结果 res = #{res}"
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res = while_loop_ii n
|
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puts "\nwhile 循环(两次更新)求和结果 res = #{res}"
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||||||
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||||||
|
res = nested_for_loop n
|
||||||
|
puts "\n双层 for 循环的遍历结果 #{res}"
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@ -0,0 +1,69 @@
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|||||||
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=begin
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File: recursion.rb
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Created Time: 2024-03-30
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|
Author: Xuan Khoa Tu Nguyen (ngxktuzkai2000@gmail.com)
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=end
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|
### 递归 ###
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def recur(n)
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|
# 终止条件
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return 1 if n == 1
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||||||
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# 递:递归调用
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res = recur n - 1
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||||||
|
# 归:返回结果
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||||||
|
n + res
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||||||
|
end
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||||||
|
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|
### 使用迭代模拟递归 ###
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def for_loop_recur(n)
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|
# 使用一个显式的栈来模拟系统调用栈
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stack = []
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|
res = 0
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||||||
|
# 递:递归调用
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for i in n.downto(0)
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||||||
|
# 通过“入栈操作”模拟“递”
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|
stack << i
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|
end
|
||||||
|
# 归:返回结果
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||||||
|
while !stack.empty?
|
||||||
|
res += stack.pop
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
# res = 1+2+3+...+n
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|
res
|
||||||
|
end
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||||||
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|
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|
### 尾递归 ###
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def tail_recur(n, res)
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|
# 终止条件
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return res if n == 0
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|
# 尾递归调用
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tail_recur n - 1, res + n
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|
end
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|
### 斐波那契数列:递归 ###
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def fib(n)
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|
# 终止条件 f(1) = 0, f(2) = 1
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return n - 1 if n == 1 || n == 2
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||||||
|
# 递归调用 f(n) = f(n-1) + f(n-2)
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res = fib(n - 1) + fib(n - 2)
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||||||
|
# 返回结果 f(n)
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|
res
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||||||
|
end
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||||||
|
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|
### Driver Code ###
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n = 5
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res = recur n
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puts "\n递归函数的求和结果 res = #{res}"
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res = for_loop_recur n
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|
puts "\n使用迭代模拟递归求和结果 res = #{res}"
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||||||
|
res = tail_recur n, 0
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||||||
|
puts "\n尾递归函数的求和结果 res = #{res}"
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||||||
|
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||||||
|
res = fib n
|
||||||
|
puts "\n斐波那契数列的第 #{n} 项为 #{res}"
|
@ -0,0 +1,91 @@
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|||||||
|
=begin
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File: space_complexity.rb
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Created Time: 2024-03-30
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|
Author: Xuan Khoa Tu Nguyen (ngxktuzkai2000@gmail.com)
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||||||
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=end
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||||||
|
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||||||
|
require_relative '../utils/list_node'
|
||||||
|
require_relative '../utils/tree_node'
|
||||||
|
require_relative '../utils/print_util'
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||||||
|
|
||||||
|
### 函数 ###
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|
def function
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||||||
|
# 执行某些操作
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|
0
|
||||||
|
end
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||||||
|
|
||||||
|
### 常数阶 ###
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||||||
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def constant(n)
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||||||
|
# 常量、变量、对象占用 O(1) 空间
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|
a = 0
|
||||||
|
nums = [0] * 10000
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||||||
|
node = ListNode.new
|
||||||
|
|
||||||
|
# 循环中的变量占用 O(1) 空间
|
||||||
|
(0...n).each { c = 0 }
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||||||
|
# 循环中的函数占用 O(1) 空间
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||||||
|
(0...n).each { function }
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
### 线性阶 ###
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def linear(n)
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||||||
|
# 长度为 n 的列表占用 O(n) 空间
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|
nums = Array.new n, 0
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|
||||||
|
# 长度为 n 的哈希表占用 O(n) 空间
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|
hmap = {}
|
||||||
|
for i in 0...n
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||||||
|
hmap[i] = i.to_s
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||||||
|
end
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
### 线性阶(递归实现)###
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def linear_recur(n)
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||||||
|
puts "递归 n = #{n}"
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|
return if n == 1
|
||||||
|
linear_recur n - 1
|
||||||
|
end
|
||||||
|
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### 平方阶 ###
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def quadratic(n)
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||||||
|
# 二维列表占用 O(n^2) 空间
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|
Array.new(n) { Array.new n, 0 }
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
### 平方阶(递归实现)###
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|
def quadratic_recur(n)
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|
return 0 unless n > 0
|
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|
|
||||||
|
# 数组 nums 长度为 n, n-1, ..., 2, 1
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|
nums = Array.new n, 0
|
||||||
|
quadratic_recur n - 1
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
### 指数阶(建立满二叉树)###
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|
def build_tree(n)
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|
return if n == 0
|
||||||
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||||||
|
TreeNode.new.tap do |root|
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|
root.left = build_tree n - 1
|
||||||
|
root.right = build_tree n - 1
|
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|
end
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
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|
### Driver Code ###
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n = 5
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# 常数阶
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constant n
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||||||
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# 线性阶
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linear n
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|
linear_recur n
|
||||||
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|
||||||
|
# 平方阶
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quadratic n
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|
quadratic_recur n
|
||||||
|
|
||||||
|
# 指数阶
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|
root = build_tree n
|
||||||
|
print_tree root
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@ -0,0 +1,164 @@
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=begin
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||||||
|
File: time_complexity.rb
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|
Created Time: 2024-03-30
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|
Author: Xuan Khoa Tu Nguyen (ngxktuzkai2000@gmail.com)
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||||||
|
=end
|
||||||
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||||||
|
### 常数阶 ###
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||||||
|
def constant(n)
|
||||||
|
count = 0
|
||||||
|
size = 100000
|
||||||
|
|
||||||
|
(0...size).each { count += 1 }
|
||||||
|
|
||||||
|
count
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
### 线性阶 ###
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||||||
|
def linear(n)
|
||||||
|
count = 0
|
||||||
|
(0...n).each { count += 1 }
|
||||||
|
count
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
### 线性阶(遍历数组)###
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def array_traversal(nums)
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|
count = 0
|
||||||
|
|
||||||
|
# 循环次数与数组长度成正比
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|
for num in nums
|
||||||
|
count += 1
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
count
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
### 平方阶 ###
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|
def quadratic(n)
|
||||||
|
count = 0
|
||||||
|
|
||||||
|
# 循环次数与数据大小 n 成平方关系
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||||||
|
for i in 0...n
|
||||||
|
for j in 0...n
|
||||||
|
count += 1
|
||||||
|
end
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
count
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
### 平方阶(冒泡排序)###
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|
def bubble_sort(nums)
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|
count = 0 # 计数器
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|
|
||||||
|
# 外循环:未排序区间为 [0, i]
|
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|
for i in (nums.length - 1).downto(0)
|
||||||
|
# 内循环:将未排序区间 [0, i] 中的最大元素交换至该区间的最右端
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||||||
|
for j in 0...i
|
||||||
|
if nums[j] > nums[j + 1]
|
||||||
|
# 交换 nums[j] 与 nums[j + 1]
|
||||||
|
tmp = nums[j]
|
||||||
|
nums[j] = nums[j + 1]
|
||||||
|
nums[j + 1] = tmp
|
||||||
|
count += 3 # 元素交换包含 3 个单元操作
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||||||
|
end
|
||||||
|
end
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
count
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
### 指数阶(循环实现)###
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|
def exponential(n)
|
||||||
|
count, base = 0, 1
|
||||||
|
|
||||||
|
# 细胞每轮一分为二,形成数列 1, 2, 4, 8, ..., 2^(n-1)
|
||||||
|
(0...n).each do
|
||||||
|
(0...base).each { count += 1 }
|
||||||
|
base *= 2
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
# count = 1 + 2 + 4 + 8 + .. + 2^(n-1) = 2^n - 1
|
||||||
|
count
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
### 指数阶(递归实现)###
|
||||||
|
def exp_recur(n)
|
||||||
|
return 1 if n == 1
|
||||||
|
exp_recur(n - 1) + exp_recur(n - 1) + 1
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
### 对数阶(循环实现)###
|
||||||
|
def logarithmic(n)
|
||||||
|
count = 0
|
||||||
|
|
||||||
|
while n > 1
|
||||||
|
n /= 2
|
||||||
|
count += 1
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
count
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
### 对数阶(递归实现)###
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||||||
|
def log_recur(n)
|
||||||
|
return 0 unless n > 1
|
||||||
|
log_recur(n / 2) + 1
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
### 线性对数阶
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||||||
|
def linear_log_recur(n)
|
||||||
|
return 1 unless n > 1
|
||||||
|
|
||||||
|
count = linear_log_recur(n / 2) + linear_log_recur(n / 2)
|
||||||
|
(0...n).each { count += 1 }
|
||||||
|
|
||||||
|
count
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
### 阶乘阶(递归实现)###
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||||||
|
def factorial_recur(n)
|
||||||
|
return 1 if n == 0
|
||||||
|
|
||||||
|
count = 0
|
||||||
|
# 从 1 个分裂出 n 个
|
||||||
|
(0...n).each { count += factorial_recur(n - 1) }
|
||||||
|
|
||||||
|
count
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
### Driver Code ###
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||||||
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||||||
|
# 可以修改 n 运行,体会一下各种复杂度的操作数量变化趋势
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||||||
|
n = 8
|
||||||
|
puts "输入数据大小 n = #{n}"
|
||||||
|
|
||||||
|
count = constant n
|
||||||
|
puts "常数阶的操作数量 = #{count}"
|
||||||
|
|
||||||
|
count = linear n
|
||||||
|
puts "线性阶的操作数量 = #{count}"
|
||||||
|
count = array_traversal Array.new n, 0
|
||||||
|
puts "线性阶(遍历数组)的操作数量 = #{count}"
|
||||||
|
|
||||||
|
count = quadratic n
|
||||||
|
puts "平方阶的操作数量 = #{count}"
|
||||||
|
nums = Array.new(n) { |i| n - i } # [n, n-1, ..., 2, 1]
|
||||||
|
count = bubble_sort nums
|
||||||
|
puts "平方阶(冒泡排序)的操作数量 = #{count}"
|
||||||
|
|
||||||
|
count = exponential n
|
||||||
|
puts "指数阶(循环实现)的操作数量 = #{count}"
|
||||||
|
count = exp_recur n
|
||||||
|
puts "指数阶(递归实现)的操作数量 = #{count}"
|
||||||
|
|
||||||
|
count = logarithmic n
|
||||||
|
puts "对数阶(循环实现)的操作数量 = #{count}"
|
||||||
|
count = log_recur n
|
||||||
|
puts "对数阶(递归实现)的操作数量 = #{count}"
|
||||||
|
|
||||||
|
count = linear_log_recur n
|
||||||
|
puts "线性对数阶(递归实现)的操作数量 = #{count}"
|
||||||
|
|
||||||
|
count = factorial_recur n
|
||||||
|
puts "阶乘阶(递归实现)的操作数量 = #{count}"
|
@ -0,0 +1,34 @@
|
|||||||
|
=begin
|
||||||
|
File: worst_best_time_complexity.rb
|
||||||
|
Created Time: 2024-03-30
|
||||||
|
Author: Xuan Khoa Tu Nguyen (ngxktuzkai2000@gmail.com)
|
||||||
|
=end
|
||||||
|
|
||||||
|
### 生成一个数组,元素为: 1, 2, ..., n ,顺序被打乱 ###
|
||||||
|
def random_number(n)
|
||||||
|
# 生成数组 nums =: 1, 2, 3, ..., n
|
||||||
|
nums = Array.new(n) { |i| i + 1 }
|
||||||
|
# 随机打乱数组元素
|
||||||
|
nums.shuffle!
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
### 查找数组 nums 中数字 1 所在索引 ###
|
||||||
|
def find_one(nums)
|
||||||
|
for i in 0...nums.length
|
||||||
|
# 当元素 1 在数组头部时,达到最佳时间复杂度 O(1)
|
||||||
|
# 当元素 1 在数组尾部时,达到最差时间复杂度 O(n)
|
||||||
|
return i if nums[i] == 1
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
-1
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
### Driver Code ###
|
||||||
|
|
||||||
|
for i in 0...10
|
||||||
|
n = 100
|
||||||
|
nums = random_number n
|
||||||
|
index = find_one nums
|
||||||
|
puts "\n数组 [ 1, 2, ..., n ] 被打乱后 = #{nums}"
|
||||||
|
puts "数字 1 的索引为 #{index}"
|
||||||
|
end
|
@ -0,0 +1,18 @@
|
|||||||
|
=begin
|
||||||
|
File: tree_node.rb
|
||||||
|
Created Time: 2024-03-30
|
||||||
|
Author: Xuan Khoa Tu Nguyen (ngxktuzkai2000@gmail.com)
|
||||||
|
=end
|
||||||
|
|
||||||
|
### 二叉树节点类 ###
|
||||||
|
class TreeNode
|
||||||
|
attr_accessor :val # 节点值
|
||||||
|
attr_accessor :height # 节点高度
|
||||||
|
attr_accessor :left # 左子节点引用
|
||||||
|
attr_accessor :right # 右子节点引用
|
||||||
|
|
||||||
|
def initialize(val=0)
|
||||||
|
@val = val
|
||||||
|
@height = 0
|
||||||
|
end
|
||||||
|
end
|
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