扎实打牢数据结构算法根基，从此不怕算法面试系列之006 week01 02-06 循环不变量

Posted 2023-04-18 忘记背后，努力面前；心定大志，壮马驰驱。

循环不变量

1、循环开始时需要做什么？

之前我们讲的线性查找法的核心代码如下：

public static <E> int search(E [] data,E target)
    for (int i = 0; i < data.length; i++)
        if (data[i].equals(target))
            return i;
    return -1;

我们是否有思考过，这样一个简单的查找算法，用到了循环，但是每一轮循环开始前，需要满足的条件是什么？

其实，循环开始时，需要确认：
确认data[i]是否是目标
通过语句，if (data[i].equals(target))判断

循环体执行完一次时：
我们确认了data[i]不是目标，换句话，即：data[0…i]中没有找到目标。

注：方括号[]表示的时闭区间，圆括号()表示的是开区间。
闭区间包含开闭的元素，开区间不包含开闭的元素。
也可以半开半闭，即：(],或者[)。
即：data[0…i]，也可以表示为data[0…i-1)

2、什么是循环不变量？

什么是循环不变量呢？
循环不变量定义：即每一轮循环开始时，循环都满足的性质或者条件。

3、循环不变量的作用

循环不变量的作用，其实如定义所讲，帮助我们厘清每一轮循环开始时循环所处的条件。有助于厘清算法实现的思路。

在循环中，循环体的作用，就是维持循环不变量。

循环体和循环不变量的关系，本身也是”证明“算法正确性的一种方式。
这里的”证明“用了引号，因为并不是严谨的数学证明。

其实，每次循环开始时，满足一个条件，
即：data[0……i-1]中没有找到目标。

总结重点:
写出正确的代码，需要定义清楚循环不变量，循环体的作用就是为了维持循环不变量。

再也不怕数据结构和算法之开篇

为什么要学习算法和数据结构

算法和数据结构是程序员的基本内功，基本内功修炼不好，以后修炼一些招式，如设计模式、架构，新的技术热点如区块链，新的技术语言go等，都会感觉非常吃力。

喜欢看武侠小说的知道，张无忌正是因为内功精纯，再加乾坤大挪移加持，学习任何武功招式都如探囊取物，短时间内即可融汇贯通。程序员的内功-数据结构和算法，乾坤大挪移-设计模式。

说实话，作为一个渣渣程序员，非CS专业出身，基础本就比较薄弱。正好借着写文章的机会，把数据结构和算法及设计模式都系统的学习一遍，并且把这些以比较容易理解的形式表达出来，授人以渔，同时自己也能理解的更透彻，何乐而不为。

扯的好像有点远了，言归正传，为什么要学习数据结构和算法，我觉得有以下几个主要原因：

1. 应对技术面试，面过广大的程序员们，通过层层简历筛选，然后技术面试，大家的项目经历各部相同，很难深入挖掘，那怎么甄别候选人的技术能力呢？最简单也是最直接有效的方式当然就是考考你数据结构和算法咯。
2. 程序员成长之路的基石，如同高楼大厦的地基，在有了良好的数据结构和算法的基础之上，程序员的学习能力和成长潜力才更大，以后才能走的更高更远。
3. 面对一些问题，根据已有的数据结构和算法经验，能够设计出比较优雅及高效的解决方法。分析和解决问题的能力也会比数据结构和算法薄弱的同学更强。随着经验的慢慢积累，可以不断的设计、实现高性能系统，向着开源代码作者和架构师之路迈进。

数据结构和算法真这么重要吗？

为什么程序员被称为码农呢？大家都知道，越是大公司，分工越精细，每个人几乎都是一颗可以随时替代的螺丝钉。每天的工作也无非就是在原有的系统之上，做一些bug修复，一些小的功能点迭代。涉及到的编码无非是一些curd操作，尤其是现在在一些优秀的框架之下，程序员的编程几乎是傻瓜式的。

那怎么才能体现你的价值？告别curd boy呢？

连一些基本的数据结构和算法都掌握不了，一些普通的算法题解法都不会，你怎么能在这近百万的程序员之中脱颖而出呢？任何群体都如金字塔，处于塔尖的人很少，不能掌握好数据结构和算法，那你就基本只能处于程序员金字塔的最底端。

任何公司，都会有一些技术讨论吧！有时候技术leader拉你们一起讨论一些问题，人家说这很简单嘛，就是背包问题，或者这个用dfs算法不就ok了嘛，你如果连这些都听不懂，那是不是觉得自己很low，根本无法同别人沟通交流。更别提在技术方面有一些自己的独到见解了，也就无从谈起去一些公开场合分享自己的观点。

世界天天在变，技术热点千变万化，但是处于最基础的数据结构和算法确是处于基本不变的。学好了数据结构和算法，你就能够很云淡风轻的笑傲不断变化的新技术及新趋势，额，这归根到底不还说xx算法么，就是封装了一下而已，在数据结构和算法的基石之上，不断提升自己的思维、逻辑分析、抽象总结能力，那你就是一个越来越逼格的程序员了。

怎么学习数据结构和算法呢？

终于到了最重要的时刻，前面废了半天话，无非是想打动你这颗如顽石般的心，让你觉得学数据结构和算法好像很有用哦，那我是应该好好学啊。如果你意识到这一点，并觉得有时候面试算法对自己像是一种折磨和煎熬，又或者感觉好像自己从来就没掌握过数据结构和算法，那么恭喜你，咱们接下来可以一起学习进步了。

怎么学呢？

看到这篇文章的估计大部分已经是大学生或者已经参加工作了吧，相信你在这么多年的不断打怪升级中，总结了不少学习方法吧？在这里，我分享一下我的学习经历。

我基础比较薄弱嘛，曾经好几次发誓要学好数据结构和算法，买了书，买了课程，每次都是看完数组和链表，顶多到了递归，后面就坚持不下去了，觉得真是太难了，跟天书一般，这都是谁设计的啊。

我觉得可能90%的人都有跟我类似的经历，人本身惰性比较强，遇到挫折容易找自我安慰，但是我们真的甘心堕落吗？真的想一辈子当一个底层curd boy？从来没想过多赚点钱，早点赢取白富美，走上人生巅峰？

咳咳咳，心里想到白富美，是不是顿时感觉浑身充满了动力，白富美舍我其谁啊，那就好好跟我一起迈过数据结构这道坎(偷偷告诉你，其实是大家一起迈，我也没迈过去呢)。

1. 数据结构和算法，先有数据结构，后有算法，首先要知道有哪些数据结构，每种数据结构是干啥的，怎么用，各有什么优缺点，分别适用于解决什么问题的场景。
2. 多总结，多分析。任何事情，只要你不断分析总结，付出努力，总会慢慢收获的。一遍看不懂，那就看三遍，三遍不行，那就看五遍。今天看不懂，不代表以后看不懂，说不定某天就会豁然开朗。学习贵在坚持，总结，分析。
3. 多动手，多练习，多刷题。纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行。LeetCode应该是程序员们刷题最多的网站了，但我们也要刷题有道，不要为了刷题而刷题。所谓题海无涯，而学有涯，要掌握题目的本质，解决问题的思路，而不是沉浸在大量的、枯燥的题海战术上。

数据结构和算法的知识点

为了让你对数据结构和算法能有个全面的认识，这里借用小争哥的一张图，里面几乎涵盖了所有数据结构和算法书籍中都会讲到的知识点。

所谓按图索骥，哪里不懂学哪里，直到某一天，你闭上眼睛，这一幅脑包图可以完整的出现在你的脑子里，并且可以清晰的回忆起每个知识点，分别对应LeetCode上哪些典型题目及经典解法，和有哪些坑点，能总结出什么经验来，平时在项目中可能会怎么用到，那你就真的是学到了。

作为一名典型普通程序员，我也跟你一样，很懒。如果你觉得写的有点道理，并且想和我一起好好迈过数据结构和算法这道坎，记得点个??哦，如果能留言评论交流就更好了。

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