正在准备面试?你需要了解这14种编程模式 (3)

在很多问题中,我们要将给定的一组元素分为两部分。为了求解这个问题,我们感兴趣的是了解一部分的最小元素以及另一部分的最大元素。这一模式是求解这类问题的一种有效方法。该模式要使用两个堆(heap):一个用于寻找最小元素的 Min Heap 和一个用于寻找最大元素的 Max Heap。该模式的工作方式是:先将前一半的数值存储到 Max Heap,这是由于你要寻找前一半中的最大数值。然后再将另一半存储到 Min Heap,因为你要寻找第二半的最小数值。在任何时候,当前数值列表的中间值都可以根据这两个 heap 的顶部元素计算得到。

识别 Two Heaps 模式的方法:

在优先级队列、调度等场景中有用

如果问题说你需要找到一个集合的最小/最大/中间元素

有时候可用于具有二叉树数据结构的问题

Two Heaps 模式的问题:

查找一个数值流的中间值(中等)

10. 子集

很多编程面试问题都涉及到处理给定元素集合的排列和组合。子集(Subsets)模式描述了一种用于有效处理所有这些问题的宽度优先搜索(BFS)方法。

该模式看起来是这样:

给定一个集合 [1, 5, 3]

1. 从一个空集开始:[[]]

2.向所有已有子集添加第一个数 (1),从而创造新的子集:[[], [1]]

3.向所有已有子集添加第二个数 (5):[[], [1], [5], [1,5]]

4.向所有已有子集添加第三个数 (3):[[], [1], [5], [1,5], [3], [1,3], [5,3], [1,5,3]]

下面是这种子集模式的一种视觉表示:

正在准备面试?你需要了解这14种编程模式

准备程序员面试?你需要了解这 14 种编程面试模式

如何识别子集模式:

你需要找到给定集合的组合或排列的问题

子集模式的问题:

带有重复项的子集(简单)

通过改变大小写的字符串排列(中等)

11. 经过修改的二叉搜索

只要给定了排序数组、链表或矩阵,并要求寻找一个特定元素,你可以使用的最佳算法就是二叉搜索。这一模式描述了一种用于处理所有涉及二叉搜索的问题的有效方法。

对于一个升序的集合,该模式看起来是这样的:

1.首先,找到起点和终点的中间位置。寻找中间位置的一种简单方法是:middle = (start + end) / 2。但这很有可能造成整数溢出,所以推荐你这样表示中间位置:middle = start + (end — start) / 2。

2.如果键值(key)等于中间索引处的值,那么返回这个中间位置。

3.如果键值不等于中间索引处的值:

4.检查 key < arr[middle] 是否成立。如果成立,将搜索约简到 end = middle — 1 5.检查 key > arr[middle] 是否成立。如果成立,将搜索约简到 end = middle + 1

下面给出了这种经过修改的二叉搜索模式的视觉表示:

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经过修改的二叉搜索模式的问题:

与顺序无关的二叉搜索(简单)

在经过排序的无限数组中搜索(中等)

12. 前 K 个元素

任何要求我们找到一个给定集合中前面的/最小的/最常出现的 K 的元素的问题都在这一模式的范围内。

跟踪 K 个元素的最佳的数据结构是 Heap。这一模式会使用 Heap 来求解多个一次性处理一个给定元素集中 K 个元素的问题。该模式是这样工作的:

1. 根据问题的不同,将 K 个元素插入到 min-heap 或 max-heap 中

2.迭代处理剩余的数,如果你找到一个比 heap 中数更大的数,那么就移除那个数并插入这个更大的数

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这里无需排序算法,因为 heap 将为你跟踪这些元素。

如何识别前 K 个元素模式:

如果你被要求寻找一个给定集合中前面的/最小的/最常出现的 K 的元素

如果你被要求对一个数值进行排序以找到一个确定元素

前 K 个元素模式的问题:

前面的 K 个数(简单)

最常出现的 K 个数(中等)

13. K 路合并

K 路合并能帮助你求解涉及一组经过排序的数组的问题。

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