程序员必须掌握哪些算法

Posted 2023-05-05

一.基本算法:

枚举. (poj1753,poj2965)

贪心(poj1328,poj2109,poj2586)

递归和分治法.

递推.

构造法.(poj3295)

模拟法.(poj1068,poj2632,poj1573,poj2993,poj2996)

二.图算法:

图的深度优先遍历和广度优先遍历.

最短路径算法(dijkstra,bellman-ford,floyd,heap+dijkstra)
(poj1860,poj3259,poj1062,poj2253,poj1125,poj2240)
最小生成树算法(prim,kruskal)
(poj1789,poj2485,poj1258,poj3026)
拓扑排序 (poj1094)

二分图的最大匹配 (匈牙利算法) (poj3041,poj3020)

最大流的增广路算法(KM算法). (poj1459,poj3436)

三.数据结构.

串 (poj1035,poj3080,poj1936)

排序(快排、归并排(与逆序数有关)、堆排) (poj2388,poj2299)

简单并查集的应用.

哈希表和二分查找等高效查找法(数的Hash,串的Hash)
(poj3349,poj3274,POJ2151,poj1840,poj2002,poj2503)
哈夫曼树(poj3253)

堆

trie树(静态建树、动态建树) (poj2513)

四.简单搜索

深度优先搜索 (poj2488,poj3083,poj3009,poj1321,poj2251)

广度优先搜索(poj3278,poj1426,poj3126,poj3087.poj3414)

简单搜索技巧和剪枝(poj2531,poj1416,poj2676,1129)

五.动态规划

背包问题. (poj1837,poj1276)

型如下表的简单DP(可参考lrj的书 page149):
E[j]=optD+w(i,j) (poj3267,poj1836,poj1260,poj2533)
E[i,j]=optD[i-1,j]+xi,D[i,j-1]+yj,D[i-1][j-1]+zij (最长公共子序列) (poj3176,poj1080,poj1159)
C[i,j]=w[i,j]+optC[i,k-1]+C[k,j].(最优二分检索树问题)
六.数学

组合数学:
1.加法原理和乘法原理.
2.排列组合.
3.递推关系.
(POJ3252,poj1850,poj1019,poj1942)
数论.
1.素数与整除问题
2.进制位.
3.同余模运算.
(poj2635, poj3292,poj1845,poj2115)
计算方法.
1.二分法求解单调函数相关知识.(poj3273,poj3258,poj1905,poj3122)
七.计算几何学.

几何公式.

叉积和点积的运用(如线段相交的判定,点到线段的距离等). (poj2031,poj1039)

多边型的简单算法(求面积)和相关判定(点在多边型内,多边型是否相交)
(poj1408,poj1584)
凸包. (poj2187,poj1113)

中级（校赛压轴及省赛中等难度）:
一.基本算法:

C++的标准模版库的应用. (poj3096,poj3007)

较为复杂的模拟题的训练(poj3393,poj1472,poj3371,poj1027,poj2706)

二.图算法:

差分约束系统的建立和求解. (poj1201,poj2983)

最小费用最大流(poj2516,poj2516,poj2195)

双连通分量(poj2942)

强连通分支及其缩点.(poj2186)

图的割边和割点(poj3352)

最小割模型、网络流规约(poj3308)

三.数据结构.

线段树. (poj2528,poj2828,poj2777,poj2886,poj2750)

静态二叉检索树. (poj2482,poj2352)

树状树组(poj1195,poj3321)

RMQ. (poj3264,poj3368)

并查集的高级应用. (poj1703,2492)

KMP算法. (poj1961,poj2406)

四.搜索

最优化剪枝和可行性剪枝

搜索的技巧和优化 (poj3411,poj1724)

记忆化搜索(poj3373,poj1691)

五.动态规划

较为复杂的动态规划(如动态规划解特别的旅行商TSP问题等)
(poj1191,poj1054,poj3280,poj2029,poj2948,poj1925,poj3034)
记录状态的动态规划. (POJ3254,poj2411,poj1185)

树型动态规划(poj2057,poj1947,poj2486,poj3140)

六.数学

组合数学:
1.容斥原理.
2.抽屉原理.
3.置换群与Polya定理(poj1286,poj2409,poj3270,poj1026).
4.递推关系和母函数.
数学.
1.高斯消元法(poj2947,poj1487, poj2065,poj1166,poj1222)
2.概率问题. (poj3071,poj3440)
3.GCD、扩展的欧几里德(中国剩余定理) (poj3101)
计算方法.
1.0/1分数规划. (poj2976)
2.三分法求解单峰(单谷)的极值.
3.矩阵法(poj3150,poj3422,poj3070)
4.迭代逼近(poj3301)
随机化算法(poj3318,poj2454)
杂题(poj1870,poj3296,poj3286,poj1095)
七.计算几何学.

坐标离散化.

扫描线算法(例如求矩形的面积和周长并,常和线段树或堆一起使用)
(poj1765,poj1177,poj1151,poj3277,poj2280,poj3004)
多边形的内核(半平面交)(poj3130,poj3335)

几何工具的综合应用.(poj1819,poj1066,poj2043,poj3227,poj2165,poj3429)

高级（regional中等难度）:
一.基本算法要求:

代码快速写成,精简但不失风格

(poj2525,poj1684,poj1421,poj1048,poj2050,poj3306)

保证正确性和高效性. poj3434

二.图算法:

度限制最小生成树和第K最短路. (poj1639)

最短路,最小生成树,二分图,最大流问题的相关理论(主要是模型建立和求解)
(poj3155, poj2112,poj1966,poj3281,poj1087,poj2289,poj3216,poj2446
最优比率生成树. (poj2728)

最小树形图(poj3164)

次小生成树.

无向图、有向图的最小环

三.数据结构.

trie图的建立和应用. (poj2778)

LCA和RMQ问题(LCA(最近公共祖先问题) 有离线算法(并查集+dfs) 和 在线算法(RMQ+dfs)).(poj1330)
双端队列和它的应用(维护一个单调的队列,常常在动态规划中起到优化状态转移的目的). (poj2823)
左偏树(可合并堆).

后缀树(非常有用的数据结构,也是赛区考题的热点).(poj3415,poj3294)
四.搜索

较麻烦的搜索题目训练(poj1069,poj3322,poj1475,poj1924,poj2049,poj3426)

广搜的状态优化:利用M进制数存储状态、转化为串用hash表判重、按位压缩存储状态、双向广搜、A*算法. (poj1768,poj1184,poj1872,poj1324,poj2046,poj1482)

深搜的优化:尽量用位运算、一定要加剪枝、函数参数尽可能少、层数不易过大、可以考虑双向搜索或者是轮换搜索、IDA*算法. (poj3131,poj2870,poj2286)

五.动态规划

需要用数据结构优化的动态规划.(poj2754,poj3378,poj3017)
四边形不等式理论.

较难的状态DP(poj3133)

六.数学

组合数学.
1.MoBius反演(poj2888,poj2154)
2.偏序关系理论.
博奕论.
1.极大极小过程(poj3317,poj1085)
2.Nim问题.
七.计算几何学.

半平面求交(poj3384,poj2540)

可视图的建立(poj2966)

点集最小圆覆盖.

对踵点(poj2079) 参考技术A

算法

图搜索 （广度优先、深度优先）深度优先特别重要

排序

动态规划

匹配算法和网络流算法

正则表达式和字符串匹配

数据结构

图 （树尤其重要）

Map

堆

栈/队列

Tries | 字典树

额外推荐

贪婪算法

概率方法

近似算法

程序员必须掌握的核心算法有哪些？

由于我之前一直强调数据结构以及算法学习的重要性，所以就有一些读者经常问我，数据结构与算法应该要学习到哪个程度呢？，说实话，这个问题我不知道要怎么回答你，主要取决于你想学习到哪些程度，不过针对这个问题，我稍微总结一下我学过的算法知识点，以及我觉得值得学习的算法。这些算法与数据结构的学习大多数是零散的，并没有一本把他们全部覆盖的书籍。下面是我觉得值得学习的一些算法以及数据结构，当然，我也会整理一些看过不错的文章给大家。大家也可以留言区补充。

一、算法最最基础

1、时间复杂度

2、空间复杂度

一般最先接触的就是时间复杂度和空间复杂度的学习了，这两个概念以及如何计算，是必须学的，也是必须最先学的，主要有最大复杂度、平均复杂度等，直接通过博客搜索学习即可。

文章推荐：

算法分析神器—时间复杂度

二、基础数据结构

1、线性表

• 列表（必学）
• 链表（必学）
• 跳跃表（知道原理，应用，最后自己实现一遍）
• 并查集（建议结合刷题学习）

不用说，链表、列表必须，不过重点是链表。

三分钟基础数据结构：如何轻松手写链表？

以后有面试官问你「跳跃表」，你就把这篇文章扔给他

2、栈与队列

• 栈（必学）
• 队列（必学）
• 优先队列、堆（必学）
• 多级反馈队列（原理与应用）

特别是优先队列，再刷题的时候，还是经常用到的，队列与栈，是最基本的数据结构，必学。可以通过博客来学习。相关文章：

三分钟基础知识：什么是栈？

二叉堆是什么鬼？

【算法与数据结构】堆排序是什么鬼？

3、哈希表（必学）

• 碰撞解决方法：开放定址法、链地址法、再次哈希法、建立公共溢出区（必学）
• 布隆过滤器（原理与应用）

哈希表相关的，推荐通过博客来学习，推荐文章：

Hash冲突之开放地址法

4、树

• 二叉树：各种遍历（递归与非递归）（必学）
• 哈夫曼树与编码（原理与应用）
• AVL树（必学）
• B 树与 B+ 树（原理与应用）
• 前缀树（原理与应用）
• 红黑树（原理与应用）
• 线段树（原理与应用）

树相关是知识还是挺多的，建议看书，可以看《算法第四版》。相关文章：

高频面试题：什么是B树？为啥文件索引要用B树而不用二叉查找树？

【漫画】以后在有面试官问你AVL树，你就把这篇文章扔给他。

腾讯面试题：有了二叉查找树、平衡树为啥还需要红黑树？

【面试被虐】游戏中的敏感词过滤是如何实现的？

5、数组

• 树状数组
• 矩阵（必学）

树状数组其实我也没学过，，，，

三、各种常见算法

1、十大排序算法

• 简单排序：插入排序、选择排序、冒泡排序（必学）
• 分治排序：快速排序、归并排序（必学，快速排序还要关注中轴的选取方式）
• 分配排序：桶排序、基数排序
• 树状排序：堆排序（必学）
• 其他：计数排序（必学）、希尔排序

对于十大算法的学习，假如你不大懂的话，那么我还是挺推荐你去看书的，因为看了书，你可能不仅仅知道这个算法怎么写，还能知道他是怎么来的。推荐书籍是《算法第四版》，这本书讲的很详细，而且配了很多图演示，还是挺好懂的。

推荐文章：

必学十大经典排序算法，看这篇就够了(附完整代码/动图/优质文章)(修订版)

2、图论算法

• 图的表示：邻接矩阵和邻接表
• 遍历算法：深度搜索和广度搜索(必学)
• 最短路径算法：Floyd，Dijkstra（必学）
• 最小生成树算法：Prim，Kruskal（必学）
• 实际常用算法：关键路径、拓扑排序（原理与应用）
• 二分图匹配：配对、匈牙利算法（原理与应用）
• 拓展：中心性算法、社区发现算法（原理与应用）

图还是比较难的，不过我觉得图涉及到的挺多算法都是挺实用的，例如最短路径的计算等，图相关的，我这里还是建议看书的，可以看《算法第四版》。

漫画：什么是 “图”？（修订版）

漫画：深度优先遍历 和 广度优先遍历

漫画：图的 “最短路径” 问题

漫画：Dijkstra 算法的优化

漫画：图的 “多源” 最短路径

3、搜索与回溯算法

• 贪心算法（必学）
• 启发式搜索算法：A*寻路算法（了解）
• 地图着色算法、N 皇后问题、最优加工顺序
• 旅行商问题

这方便的只是都是一些算法相关的，我觉得如果可以，都学一下。像贪心算法的思想，就必须学的了。建议通过刷题来学习，leetcode 直接专题刷。

4、动态规划

• 树形DP：01背包问题
• 线性DP：最长公共子序列、最长公共子串
• 区间DP：矩阵最大值（和以及积）
• 数位DP：数字游戏
• 状态压缩DP：旅行商

我觉得动态规划是最难的一个算法思想了，记得当初第一次接触动态规划的时候，是看01背包问题的，看了好久都不大懂，懵懵懂懂，后面懂了基本思想，可是做题下不了手，但是看的懂答案。一气之下，再leetcdoe专题连续刷了几十道，才掌握了动态规划的套路，也有了自己的一套模板。不过说实话，动态规划，是考的真他妈多，学习算法、刷题，一定要掌握。这里建议先了解动态规划是什么，之后 leetcode 专题刷，反正就一般上面这几种题型。后面有时间，我也写一下我学到的套路，有点类似于我之前写的递归那样，算是一种经验。也就是我做题时的模板，不过感觉得写七八个小时，，，，，有时间就写。之前写的递归文章：为什么你学不会递归？告别递归，谈谈我的一些经验

5、字符匹配算法

• 正则表达式
• 模式匹配：KMP、Boyer-Moore

我写过两篇字符串匹配的文章，感觉还不错，看了这两篇文章，我觉得你就差不多懂 kmp 和 Boyer-Moore 了。

字符串匹配Boyer-Moore算法：文本编辑器中的查找功能是如何实现的？

更多算法的学习，欢迎关注我的公众号『苦逼的码农』

6、流相关算法

• 最大流：最短增广路、Dinic 算法
• 最大流最小割：最大收益问题、方格取数问题
• 最小费用最大流：最小费用路、消遣

这方面的一些算法，我也只了解过一些，感兴趣的可以学习下。

总结

对于上面设计到的算法，我都提供了感觉还不错的文章，建议大家收藏，然后可以利用零碎的时间进行阅读，有些人可能会觉得上面的算法太多，说实话，我觉得不多，特别是对于在校生的，上面涉及到的算法可以不用很懂，但至少得了解。至于书籍的话，如果你连基本数据结构都还不懂的，建议看《数据结构与算法》相关书籍，例如《大话数据结构》、《数据结构与算法分析》。如果你有一定的基础，例如知道链表，栈，队列，那么可以看《算法第四版》，不过这本书是用 Java 实现的，不过我觉得你只要学过 C，那么可以看的懂。

这些算法的学习，虽然你觉得学了没有什么用，但还是那些话，它对你的影响是潜意识的，它可以给你打下很深厚的基础内功，如果你想走的更远，那么我推荐学习，标注必学的，那么我觉得，你是真的需要抽时间来学习下，标注原理与应用的，代表你可以不知道怎么用代码实现，但是必得知道它的实现原理以及应用，更多算法的学习，可以持续关注我的微信公众号勒。

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