python 常见算法题
前言
随着行业的发展,编程能力逐渐成为软件测试从业人员的一项基本能力。因此在笔试和面试中常常会有一定量的编码题,主要考察以下几点。
基本编码能力及思维逻辑
基本数据结构(顺序表、链表、队列、栈、二叉树)
基本算法(排序、查找、递归)及时间复杂度
除基本算法之外,笔试面试中经常会考察以下三种思想:
哈希
递归
分治
哈希
哈希即Python中的映射类型,字典和集合,键值唯一,查找效率高,序列(列表、元祖、字符串)的元素查找时间复杂度是O(n),而字典和集合的查找只需要O(1)。
因此哈希在列表问题中主要有两种作用:
去重
优化查找效率
列表去重
列表去重在不考虑顺序的情况下可以直接使用set()转换(转换后会自动排序),需要保持顺序可以使用字典构建的fromkeys()方法,利用字典键值的唯一性去重。
不考虑顺序:
l = [2,1,2,3,4,5,6,6,5,4,3,2,1]
result = list(set(l))
print(result)
运行结果:
[1, 2, 3, 4, 5, 6]
考虑顺序:
l = [2,1,2,3,4,5,6,6,5,4,3,2,1]
result = list({}.fromkeys(l).keys())
print(result)
运行结果:
[2, 1, 3, 4, 5, 6]
列表分组
一串字母数字组合的字符串,找出相同的字母或数字,并按照个数排序。
l = [1,2,3,'a','b','c',1,2,'a','b',3,'c','d','a','b',1]
set1 = set(l)
result = [(item, l.count(item)) for item in set1]
result.sort(key=lambda x:x[1], reverse=True)
print(result)
不限内存可以直接使用set()去重+排序
start = time.time()
l = list(set(l))
result = l[-k:]
result.reverse()
print(time.time()-start)
1000w个数据会全部读入内存,set后列表自动为递增顺序,使用切片取-1000到最后的即为top 1000的数
两数之和
l=[1,2,3,4,5,6,7,8] 数据不重复,target=6,快速找出数组中两个元素之和等于target 的数组下标。
注意,不要使用双重循环,暴力加和来和target对比,正确的做法是单层循环,然后查找target与当前值的差,是否存在于列表中。
但是由于列表的in查询时间复杂度是O(n),即隐含了一层循环,这样效率其实和双重循环是一样的,都是O(n^2)。
这里就可以使用哈希来优化查询差值是否在列表中操作,将O(n)降为O(1),因此总体的效率就会变成O(n^2)->O(n)。
l = [1,2,3,4,5,6,7,8]
set1 = set(list1) # 使用集合已方便查找
target = 6result = []
for a in list1:b = target - aif a < b < target and b in set1: # 在集合中查找,为避免重复,判断a为较小的那个值result.append((list1.index(a), list1.index(b))) # 列表index取下标的操作为O(1)
print(result)
递归问题
递归是一种循环调用自身的函数。可以用于解决以下高频问题:
阶乘
斐波那切数列
跳台阶、变态跳台阶
快速排序
二分查找
二叉树深度遍历(前序、中序、后序)
求二叉树深度
平衡二叉树判断
判断两颗树是否相同
递归是一种分层推导解决问题的方法,是一种非常重要的解决问题的思想。递归可快速将问题层级化,简单化,只需要考虑出口和每层的推导即可。
如阶乘,要想求n!,只需要知道前一个数的阶乘(n-1)!,然后乘以n即可,因此问题可以转为求上一个数的阶乘,依次向前,直到第一个数。
举个通俗的例子:
A欠你10万,但是他没那么多钱,B欠A 8万,C欠B 7万 C现在有钱。因此你要逐层找到C,一层一层还钱,最后你才能拿到属于你的10万。
编写递归函数有两个要点:
出口条件,可以不止一个
推导方法(已知上一个结果怎么推导当前结果)
阶乘
求n的阶乘
出口:n = 1 时,返回1
推导:(n-1)层的结果 * n
代码如下:
def factorial(n):if n == 1: # 出口return 1return factorial(n-1) * n # 自我调用求上一个结果,然后推导本层结果
也可以简写为
factorial = lambda n: 1 if n==1 else factorial(n-1) * n
斐波那切数列
斐波那切数列是 1 1 2 3 5 8 ...这样的序列。前两个数为1,后面的数为前两个数之和。
出口:n <= 2,返回1
推导:(n-1)层的结果 + (n-2)层的结果
代码如下:
def fib(n):if n<=2:return 1return fib(n-2) + fib(n-1)
递归是一种分层简化问题的解法,但不一定是效率最高的解法,比如斐波那切数列中,在求fib(n-2) 和 fib(n-1)时实际上反复求解了两次fib(n-2)。
可以通过缓存来优化效率,代码如下。
from functools import lru_cache@lru_cache()
def fib(n):if n<=2:return 1
return fib(n-2) + fib(n-1)
跳台阶、变态跳台阶
跳台阶:一只青蛙,一次可以跳上1阶,也可以跳上2阶,问跳上n阶有多少种跳法。
变态跳台阶:一只青蛙,一次可以跳上1阶,可以一次跳上n阶,为跳上n阶有多少种跳法。
这个问题关键是逻辑分析每层的推导过程。
跳台阶实际上就是一个从第二位开始的斐波那切数列:1 2 3 5 8 13 ...
出口:n <= 2,返回n(即1时返回1,2时返回2)
推导:(n-1)层的结果 + (n-2)层的结果
代码如下:
jump1 = lambda n: n if n<=2 else jump1(n-2) + jump1(n-1)
变态跳台阶只是推导方式不同,每一层的结果是上一层跳法的2倍。
出口:n <= 2,返回n
推导:(n-1)层的结果 * 2
代码如下:
jump2 = lambda n: n if n<=2 else jump2(n-1) * 2
快速排序
快速排序的是想是选一个基准数(如第一个数),将大于该数和小于该数的分成两块,然后在每一块中重复执行此操作,直到该块中只有一个数,即为有序。
出口:列表长度为1(<2)时,返回列表
选择一个数,(将小于该数的序列)排序结果 + 基准数 + (大于该数的序列)排序结果
def quick_sort(l): length = len(l)if len(l) <=1:return lmid = 0low_part = [i for i in l[1:] if i < l[mid]]eq_part = [i for i in l[1:] if i == l[mid]]high_part = [i for i in l[1:] if i > l[mid]]
return quick_sort(low_part) + eq_part + quick_sort(high_part)
二分查找
二分查找需要序列首先有序。思想是先用序列中间数和目标值对比,如果目标值小,则从前半部分(小于中间数)重复此查找,否则从后半部分重复此查找。
出口1:中间数和目标数相同,返回中间数下标
出口2:列表为空,返回未找到
推导:
def bin_search(l, n): if not l:return Nonemid = len(l) // 2if l[mid] == n:return midif l[mid] > n:return bin_search(l[:mid])
return bin_search(l[mid+1:])
二叉树遍历
二叉树是非常常考的一种数据结构。其基本结构就是一个包含数据和左右节点的一种结构,使用Python类描述如下:
class Node(object):def __init__(self, data, left=None, right=None):self.data = dataself.left = leftself.right = right
二叉树的遍历分为分层遍历(广度优先)和深度遍历(深度优先)两种,其中深度遍历又分为前序、中序、后序三种。
分层遍历由于每次处理多个节点,使用循环解决更加方便一点(也可以是使用递归解决)。
分层遍历代码如下:
def lookup(root):row = [root]while(row):print(row)row = [kid for item in row for kid in (item.left, item.right) if kid]
深度遍历
出口:节点为None
推导:
前序:打印当前节点-》遍历左子树 -》遍历右子树
中序:遍历左子树 -》打印当前节点-》遍历右子树
后序:遍历左子树 -》遍历右子树-》打印当前节点
以前序为例:
def deep(root):if root is none:return
[print(root.data), deep(root.left), deep(root.right)]
二叉树最大深度
二叉树最大深度即其左子树深度和右子树深度中最大的一个加上1(当前节点)。由于二叉树的每一个左右节点都是一个二叉树,这种层层嵌套的结构非常适合使用递归求解。
出口:节点为空,深度返回0
推导:左子树深度和右子树深度中最大的一个 + 1
def max_depth(root):if not root:return 0
return max([max_depth(root.left), max_depth(root.right)]) + 1
相等二叉树判断
相等二叉树是只,一个二叉树,节点数据相同,左右子树也完全相同。由于左右子树也是一个二叉树,因此也可以使用递归求解。
出口:最后的节点都为None时,两个相等,返回True
推导:判断两个节点数据是否相等,左子树是否相等(递归),右子树是否相等(递归)
def is_same_tree(p, q):if p is None and q is None:return Trueelif p and q:return p.data == q.data and is_same_tree(p.left, q.left) and is_same_tree(p.right, q.right)
平衡二叉树判断
平衡二叉树是指,一个二叉树的左右子树的高度差不超过1。平衡二叉树的左右子树也应该是平衡二叉树,因此这也是一个递归问题。
出口:两个节点都为None时,返回True(平衡)
判断左子树和右子树深度的差<=1,并且左右子树都是平衡二叉树(递归)
注:这里需要使用以上求二叉树深度的方法
def max_depth(root):if not root:return 0return max([max_depth(root.left), max_depth(root.right)]) + 1def is_balance_tree(root):if root is None:return Truereturn abs(max_depth(root.left)-max_depth(root.right))<=1 and is_balance_tree(root.left) and is_balance_tree(root.right)
附加其他
排序
方法一:冒泡排序
list003 = [1,5,2,8,6,3,7,4,10]
for i in range(len(list003)):
for j in range(0,len(list003)-i-1):
if list003[j]>list003[j+1]:
list003[j],list003[j+1] = list003[j+1],list003[j]
print(list003)
方法二:内置函数排序
list003.sort()
print(list003)
执行结果:
[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 10]
输出乘法表
方法一:
for i in range(1,10):
list2 = []
for j in range (i,10):
list2.append('%d*%d=%d'%(i,j,i*j))
print(list2)
执行结果:
['1*1=1', '1*2=2', '1*3=3', '1*4=4', '1*5=5', '1*6=6', '1*7=7', '1*8=8', '1*9=9']
['2*2=4', '2*3=6', '2*4=8', '2*5=10', '2*6=12', '2*7=14', '2*8=16', '2*9=18']
['3*3=9', '3*4=12', '3*5=15', '3*6=18', '3*7=21', '3*8=24', '3*9=27']
['4*4=16', '4*5=20', '4*6=24', '4*7=28', '4*8=32', '4*9=36']
['5*5=25', '5*6=30', '5*7=35', '5*8=40', '5*9=45']
['6*6=36', '6*7=42', '6*8=48', '6*9=54']
['7*7=49', '7*8=56', '7*9=63']
['8*8=64', '8*9=72']
['9*9=81']
作者:双_双
链接:https://www.jianshu.com/p/6b67f85aadb0
来源:简书
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。
其他
字符串统计
str1 = 'abcdaacddceea'
set1 = set(str1)
result = [(char, str1.count(char)) for char in set1]
print(result)
统计重复最多的n个字符
from collections import Counter
c = Counter('abcdaacddceea')
print(c.items())
print(c.most_common(3))
字符串反转
简单字符串反转
Python中字符串反转方式非常多,而且比较高效,可以使用反向切片或者reverse实现。
'abcefg'[::-1]
或
''.join(reversed('abcdefg'))
包含数字字母的字符串,仅反转字母
可以通过遍历判断,如果是字母则取其对应反转索引位置的字母,如果是数字则取当前数字。
a = 'abc123efg'
l = len(a)
r = []
for i,c in enumerate(a):r.append(c) if c.isdigit() else r.append(a[l-i-1])
print(''.join(r))
enumerate()函数的用法
判断括号是否闭合
这是栈使用的一个经典示例,思路为,遇到正括号则入栈,遇到反括号则和栈顶判断,如果匹配则匹配的正括号出栈(完成一对匹配),否则打印不匹配,break退出。
text = "({[({{abc}})][{1}]})2([]){({[]})}[]"def is_closed(text)stack = [] # 使用list模拟栈, stack.append()入栈, stack.pop()出栈并获取栈顶元素brackets = {')':'(',']':'[','}':'{'} # 使用字典存储括号的对应关系, 使用反括号作key方便查询对应的括号for char in text:if char in brackets.values(): # 如果是正括号,入栈stack.append(char)elif char in brackets.keys(): # 如果是反括号if brackets[char] != stack.pop(): # 如果不匹配弹出的栈顶元素return Falsereturn True
print(is_closed(text))
合并两个有序列表,并保持有序
常见的解法有两种:
连接 + 排序,时间复杂度度为O((m+n)log2(m+n))
两个队列根据大小依次弹出,时间复杂度度约为O(m+n)
依次出队列的逻辑为:
队列1为空,队列2不为空,从队列2弹出一个数据
队列2为空,队列1不为空,从队列1弹出一个数据
两个都不为空,判断两个对队列顶端哪个小,从哪个列表弹出一个数据
以下为使用Python列表模拟两个队列依次弹出的示例。
由于Python列表尾部弹出list.pop()的的操作效率O(1),比首部弹出list.pop(0)的操作效率O(n)更高,因此我们先按从大到小排序,最后在执行一次反转。
list1 = [1,5,7,9]
list2 = [2,3,4,5, 6,8,10,12,14]
result = []
for i in range(len(list1) + len(list2)):if list1 and not list2:result.append(list1.pop())elif list2 and not list1:result.append(list2.pop())else:result.append(list1.pop()) if list1[-1] > list2[-1] else result.append(list2.pop()) # 弹出顶端大的数
result.reverse() # 执行反转
print(result)
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