CPP_Basics_Algorithm/代码模板/数据结构.md

537 lines
11 KiB
Markdown
Raw Normal View History

2023-04-03 16:59:32 +08:00
##### 单链表 —— 模板题 AcWing 826. 单链表
```cpp
// head存储链表头e[]存储节点的值ne[]存储节点的next指针idx表示当前用到了哪个节点
int head, e[N], ne[N], idx;
// 初始化
void init()
{
head = -1;
idx = 0;
}
// 在链表头插入一个数a
void insert(int a)
{
e[idx] = a, ne[idx] = head, head = idx ++ ;
}
// 将头结点删除,需要保证头结点存在
void remove()
{
head = ne[head];
}
```
----------------
##### 双链表 —— 模板题 AcWing 827. 双链表
```cpp
// e[]表示节点的值l[]表示节点的左指针r[]表示节点的右指针idx表示当前用到了哪个节点
int e[N], l[N], r[N], idx;
// 初始化
void init()
{
//0是左端点1是右端点
r[0] = 1, l[1] = 0;
idx = 2;
}
// 在节点a的右边插入一个数x
void insert(int a, int x)
{
e[idx] = x;
l[idx] = a, r[idx] = r[a];
l[r[a]] = idx, r[a] = idx ++ ;
}
// 删除节点a
void remove(int a)
{
l[r[a]] = l[a];
r[l[a]] = r[a];
}
```
---------------------------
##### 栈 —— 模板题 AcWing 828. 模拟栈
```cpp
// tt表示栈顶
int stk[N], tt = 0;
// 向栈顶插入一个数
stk[ ++ tt] = x;
// 从栈顶弹出一个数
tt -- ;
// 栈顶的值
stk[tt];
// 判断栈是否为空,如果 tt > 0则表示不为空
if (tt > 0)
{
}
```
----------------------------
##### 队列 —— 模板题 AcWing 829. 模拟队列
###### (1) 普通队列:
```cpp
// hh 表示队头tt表示队尾
int q[N], hh = 0, tt = -1;
// 向队尾插入一个数
q[ ++ tt] = x;
// 从队头弹出一个数
hh ++ ;
// 队头的值
q[hh];
// 判断队列是否为空,如果 hh <= tt则表示不为空
if (hh <= tt)
{
}
```
###### (2) 循环队列
```cpp
// hh 表示队头tt表示队尾的后一个位置
int q[N], hh = 0, tt = 0;
// 向队尾插入一个数
q[tt ++ ] = x;
if (tt == N) tt = 0;
// 从队头弹出一个数
hh ++ ;
if (hh == N) hh = 0;
// 队头的值
q[hh];
// 判断队列是否为空如果hh != tt则表示不为空
if (hh != tt)
{
}
```
-----------------
##### 单调栈 —— 模板题 AcWing 830. 单调栈
```cpp
常见模型:找出每个数左边离它最近的比它大/小的数
int tt = 0;
for (int i = 1; i <= n; i ++ )
{
while (tt && check(stk[tt], i)) tt -- ;
stk[ ++ tt] = i;
}
```
---------------
##### 单调队列 —— 模板题 AcWing 154. 滑动窗口
```cpp
常见模型:找出滑动窗口中的最大值/最小值
int hh = 0, tt = -1;
for (int i = 0; i < n; i ++ )
{
while (hh <= tt && check_out(q[hh])) hh ++ ; // 判断队头是否滑出窗口
while (hh <= tt && check(q[tt], i)) tt -- ;
q[ ++ tt] = i;
}
```
-----------------------
##### KMP —— 模板题 AcWing 831. KMP字符串
```cpp
// s[]是长文本p[]是模式串n是s的长度m是p的长度
求模式串的Next数组
for (int i = 2, j = 0; i <= m; i ++ )
{
while (j && p[i] != p[j + 1]) j = ne[j];
if (p[i] == p[j + 1]) j ++ ;
ne[i] = j;
}
// 匹配
for (int i = 1, j = 0; i <= n; i ++ )
{
while (j && s[i] != p[j + 1]) j = ne[j];
if (s[i] == p[j + 1]) j ++ ;
if (j == m)
{
j = ne[j];
// 匹配成功后的逻辑
}
}
```
-----------------
##### Trie树 —— 模板题 AcWing 835. Trie字符串统计
```cpp
int son[N][26], cnt[N], idx;
// 0号点既是根节点又是空节点
// son[][]存储树中每个节点的子节点
// cnt[]存储以每个节点结尾的单词数量
// 插入一个字符串
void insert(char *str)
{
int p = 0;
for (int i = 0; str[i]; i ++ )
{
int u = str[i] - 'a';
if (!son[p][u]) son[p][u] = ++ idx;
p = son[p][u];
}
cnt[p] ++ ;
}
// 查询字符串出现的次数
int query(char *str)
{
int p = 0;
for (int i = 0; str[i]; i ++ )
{
int u = str[i] - 'a';
if (!son[p][u]) return 0;
p = son[p][u];
}
return cnt[p];
}
```
---------------------
##### 并查集 —— 模板题 AcWing 836. 合并集合, AcWing 837. 连通块中点的数量
###### (1) 朴素并查集:
```cpp
int p[N]; //存储每个点的祖宗节点
// 返回x的祖宗节点
int find(int x)
{
if (p[x] != x) p[x] = find(p[x]);
return p[x];
}
// 初始化假定节点编号是1~n
for (int i = 1; i <= n; i ++ ) p[i] = i;
// 合并a和b所在的两个集合
p[find(a)] = find(b);
```
###### (2) 维护size的并查集
```cpp
int p[N], size[N];
//p[]存储每个点的祖宗节点, size[]只有祖宗节点的有意义,表示祖宗节点所在集合中的点的数量
// 返回x的祖宗节点
int find(int x)
{
if (p[x] != x) p[x] = find(p[x]);
return p[x];
}
// 初始化假定节点编号是1~n
for (int i = 1; i <= n; i ++ )
{
p[i] = i;
size[i] = 1;
}
// 合并a和b所在的两个集合
size[find(b)] += size[find(a)];
p[find(a)] = find(b);
```
###### (3) 维护到祖宗节点距离的并查集:
```cpp
int p[N], d[N];
//p[]存储每个点的祖宗节点, d[x]存储x到p[x]的距离
// 返回x的祖宗节点
int find(int x)
{
if (p[x] != x)
{
int u = find(p[x]);
d[x] += d[p[x]];
p[x] = u;
}
return p[x];
}
// 初始化假定节点编号是1~n
for (int i = 1; i <= n; i ++ )
{
p[i] = i;
d[i] = 0;
}
// 合并a和b所在的两个集合
p[find(a)] = find(b);
d[find(a)] = distance; // 根据具体问题初始化find(a)的偏移量
```
----------------
##### 堆 —— 模板题 AcWing 838. 堆排序, AcWing 839. 模拟堆
```cpp
// h[N]存储堆中的值, h[1]是堆顶x的左儿子是2x, 右儿子是2x + 1
// ph[k]存储第k个插入的点在堆中的位置
// hp[k]存储堆中下标是k的点是第几个插入的
int h[N], ph[N], hp[N], size;
// 交换两个点,及其映射关系
void heap_swap(int a, int b)
{
swap(ph[hp[a]],ph[hp[b]]);
swap(hp[a], hp[b]);
swap(h[a], h[b]);
}
void down(int u)
{
int t = u;
if (u * 2 <= size && h[u * 2] < h[t]) t = u * 2;
if (u * 2 + 1 <= size && h[u * 2 + 1] < h[t]) t = u * 2 + 1;
if (u != t)
{
heap_swap(u, t);
down(t);
}
}
void up(int u)
{
while (u / 2 && h[u] < h[u / 2])
{
heap_swap(u, u / 2);
u >>= 1;
}
}
// O(n)建堆
for (int i = n / 2; i; i -- ) down(i);
```
-----------------------
##### 一般哈希 —— 模板题 AcWing 840. 模拟散列表
###### (1) 拉链法
```cpp
int h[N], e[N], ne[N], idx;
// 向哈希表中插入一个数
void insert(int x)
{
int k = (x % N + N) % N;
e[idx] = x;
ne[idx] = h[k];
h[k] = idx ++ ;
}
// 在哈希表中查询某个数是否存在
bool find(int x)
{
int k = (x % N + N) % N;
for (int i = h[k]; i != -1; i = ne[i])
if (e[i] == x)
return true;
return false;
}
```
###### (2) 开放寻址法
```cpp
int h[N];
// 如果x在哈希表中返回x的下标如果x不在哈希表中返回x应该插入的位置
int find(int x)
{
int t = (x % N + N) % N;
while (h[t] != null && h[t] != x)
{
t ++ ;
if (t == N) t = 0;
}
return t;
}
```
-----------------
##### 字符串哈希 —— 模板题 AcWing 841. 字符串哈希
$核心思想将字符串看成P进制数P的经验值是131或13331取这两个值的冲突概率低$
$小技巧取模的数用2^{64}这样直接用unsigned\ long\ long存储溢出的结果就是取模的结果$
```cpp
typedef unsigned long long ULL;
ULL h[N], p[N]; // h[k]存储字符串前k个字母的哈希值, p[k]存储 P^k mod 2^64
// 初始化
p[0] = 1;
for (int i = 1; i <= n; i ++ )
{
h[i] = h[i - 1] * P + str[i];
p[i] = p[i - 1] * P;
}
// 计算子串 str[l ~ r] 的哈希值
ULL get(int l, int r)
{
return h[r] - h[l - 1] * p[r - l + 1];
}
```
----------------------
##### C++ STL简介
```cpp
vector, 变长数组,倍增的思想
size() 返回元素个数
empty() 返回是否为空
clear() 清空
front()/back()
push_back()/pop_back()
begin()/end()
[]
支持比较运算,按字典序
pair<int, int>
first, 第一个元素
second, 第二个元素
支持比较运算以first为第一关键字以second为第二关键字字典序
string字符串
size()/length() 返回字符串长度
empty()
clear()
substr(起始下标,(子串长度)) 返回子串
c_str() 返回字符串所在字符数组的起始地址
queue, 队列
size()
empty()
push() 向队尾插入一个元素
front() 返回队头元素
back() 返回队尾元素
pop() 弹出队头元素
priority_queue, 优先队列,默认是大根堆
size()
empty()
push() 插入一个元素
top() 返回堆顶元素
pop() 弹出堆顶元素
定义成小根堆的方式priority_queue<int, vector<int>, greater<int>> q;
stack, 栈
size()
empty()
push() 向栈顶插入一个元素
top() 返回栈顶元素
pop() 弹出栈顶元素
deque, 双端队列
size()
empty()
clear()
front()/back()
push_back()/pop_back()
push_front()/pop_front()
begin()/end()
[]
set, map, multiset, multimap, 基于平衡二叉树(红黑树),动态维护有序序列
size()
empty()
clear()
begin()/end()
++, -- 返回前驱和后继,时间复杂度 O(logn)
set/multiset
insert() 插入一个数
find() 查找一个数
count() 返回某一个数的个数
erase()
(1) 输入是一个数x删除所有x O(k + logn)
(2) 输入一个迭代器,删除这个迭代器
lower_bound()/upper_bound()
lower_bound(x) 返回大于等于x的最小的数的迭代器
upper_bound(x) 返回大于x的最小的数的迭代器
map/multimap
insert() 插入的数是一个pair
erase() 输入的参数是pair或者迭代器
find()
[] 注意multimap不支持此操作。 时间复杂度是 O(logn)
lower_bound()/upper_bound()
unordered_set, unordered_map, unordered_multiset, unordered_multimap, 哈希表
和上面类似,增删改查的时间复杂度是 O(1)
不支持 lower_bound()/upper_bound() 迭代器的++--
bitset, 圧位
bitset<10000> s;
~, &, |, ^
>>, <<
==, !=
[]
count() 返回有多少个1
any() 判断是否至少有一个1
none() 判断是否全为0
set() 把所有位置成1
set(k, v) 将第k位变成v
reset() 把所有位变成0
flip() 等价于~
flip(k) 把第k位取反
```
-------------------
> 作者yxc
>
> 链接https://www.acwing.com/blog/content/404/
>
> 来源AcWing
>
> 著作权归作者所有。商业转载请联系作者获得授权,非商业转载请注明出处。