Python Algorithms – chapter2 基础知识
一、渐进记法
三个重要的记号
Ο、Ω、Θ,Ο记法表示渐进上界,Ω记法表示渐进下界,Θ记法同时提供了函数的上下界
几种常见的渐进运行时间实例
三种重要情况
最好的情况,最坏的情况,平均情况
最坏的情况通常是最有用的情况,可以对算法效率做出最佳保证
实证式算法评估
Tip1:If possible, don’t worry about it.
Tip2:用timeit模块进行计时
- import timeit
- timeit.timeit("x = 2+2") #0.003288868749876883
- timeit.timeit("x = sum(range(10))") #0.003288868749897271
Tip3:用profiler找出瓶颈
使用cProfiler获取运行情况的内容,打印出程序中各函数的计时结果,如果python版本中没有cProfiler可以使用profiler代替
- import cProfile
- cProfile.run("helloworld()")
Tip4:绘制出结果
可以使用matplotlib绘制出结果,可参考http://www.cnblogs.com/huangqiancun/p/8379502.html
Tip5:在根据计时比对结果做出判断时要小心仔细
Tip6:通过相关实验对渐进时间做出判断时要小心仔细
二、图与树
1 图的实现
邻接表
邻接集
- a, b, c, d, e, f, g, h = range(8)
- N = [
- {b, c, d, e, f}, # a
- {c, e}, # b
- {d}, # c
- {e}, # d
- {f}, # e
- {c, g, h}, # f
- {f, h}, # g
- {f, g} # h
- ]
- b in N[a] # True
- len(N[f]) #
邻接列表
- a, b, c, d, e, f, g, h = range(8)
- N = [
- [b,c,d,e,f], #a
- [c,e], #b
- [d], #c
- [e], #d
- [f], #e
- [c,g,h], #f
- [f,h], #g
- [f,g] #h
- ]
加权邻接字典
- a, b, c, d, e, f, g, h = range(8)
- N = [
- {b:2, c:1, d:3, e:9, f:4}, # a
- {c:4, e:3}, # b
- {d:8}, # c
- {e:7}, # d
- {f:5}, # e
- {c:2, g:2, h:2}, # f
- {f:1, h:6}, # g
- {f:9, g:8} # h
- ]
- b in N[a] # True
- len(N[f]) #
- N[a][b] #
邻接集的字典表示法
- N = {
- 'a': set('bcdef'),
- 'b': set('ce'),
- 'c': set('d'),
- 'd': set('e'),
- 'e': set('f'),
- 'f': set('cgh'),
- 'g': set('fh'),
- 'h': set('fg')
- }
邻接矩阵
- a, b, c, d, e, f, g, h = range(8)
- N = [[0,1,1,1,1,1,0,0], # a
- [0,0,1,0,1,0,0,0], # b
- [0,0,0,1,0,0,0,0], # c
- [0,0,0,0,1,0,0,0], # d
- [0,0,0,0,0,1,0,0], # e
- [0,0,1,0,0,0,1,1], # f
- [0,0,0,0,0,1,0,1], # g
- [0,0,0,0,0,1,1,0]] # h
- N[a][b] # Neighborhood membership -> 1
- sum(N[f]) # Degree -> 3
对不存在的边赋予无限大权值的加权矩阵
- a, b, c, d, e, f, g, h = range(8)
- _ = float('inf')
- W = [[0,2,1,3,9,4,_,_], # a
- [_,0,4,_,3,_,_,_], # b
- [_,_,0,8,_,_,_,_], # c
- [_,_,_,0,7,_,_,_], # d
- [_,_,_,_,0,5,_,_], # e
- [_,_,2,_,_,0,2,2], # f
- [_,_,_,_,_,1,0,6], # g
- [_,_,_,_,_,9,8,0]] # h
- W[a][b] < inf # True
- sum(1 for w in W[a] if w < inf) - 1 #
注意:在对度值求和时务必要记得从中减1,因为我们不想把对角线也计算在内
Numpy库中的专用数组
- N = [[0]*10 for i in range(10)]
- import numpy as np
- N = np.zeros([10,10])
更多内容可参考http://www.cnblogs.com/huangqiancun/p/8379241.html
2 树的实现
- T = [["a", "b"], ["c"], ["d", ["e","f"]]]
- T[0][1] # 'b'
- T[2][1][0] # 'e'
二叉树类
- class Tree:
- def __init__(self, left, right):
- self.left = left
- self.right = right
- t = Tree(Tree("a", "b"), Tree("c", "d"))
- t.right.left # 'c'
多路搜索树类(左孩子,右兄弟)
- class Tree:
- def __init__(self, kids, next=None):
- self.kids = self.val = kids
- self.next = next
- return Tree
- t = Tree(Tree("a", Tree("b", Tree("c", Tree("d")))))
- t.kids.next.next.val # 'c'
Bunch模式
bunch类
- class Bunch(dict):
- def __init__(self, *args, **kwds):
- super(Bunch, self).__init__(*args, **kwds)
- self.__dict__ = self
- x = Bunch(name = "Jayne Cobb", position = "Public Relations")
- x.name #'Jayne Cobb'
- T = Bunch
- t = T(left = T(left = "a",right = "b"), right = T(left = "c"))
- t.left # {'right': 'b', 'left': 'a'}
- t.left.right #' b'
- "left" in t.right # True
三、黑盒子
1 隐性平方级操作
- from random import randrange
- L = [randrange(10000) for i in range(1000)]
- 42 in L # False
- S = set(L)
- 42 in S #False
看起来使用set毫无意义,但是成员查询在list中是线性级的,在set中则是常数级的
- lists = [[1,2], [3,4,5], [6]]
- sum(lists, []) #[1, 2, 3, 4, 5, 6]
- res = []
- for lst in lists:
- res.extend(lst)
- # [1, 2, 3, 4, 5, 6]
sum函数是平方级的运行时间,第二个为更好的选择,当list的长度很短时,他们之间没有太大差距,但一旦超出某个长度,sum版本就会彻底完败
2 浮点运算的麻烦
- sum(0.1 for i in range(10)) == 1.0 #False
- def almost_equal(x, y, places=7):
- return round(abs(x-y), places) == 0
- almost_equal(sum(0.1 for i in range(10)), 1.0) # True
- from decimal import *
- sum(Decimal("0.1") for i in range(10)) == Decimal("1.0") #True
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