前言
用 Swift 也用了小半年了，决定今天开始使用 Swift 来实现一些基础的算法。该篇文章就先从简单的说起，主要内容如下：
- 数组、字符串、集合、字典相关的基础算法
- 链表
- 栈和队列
一、集合和字典相关算法
对于集合首先要知道集合中的元素都是唯一的，是无序的。关于集合中的元素是怎样保证唯一性的，可以参考笔者之前写过一篇文章哈希算法详解（附带 iOS 开发中实际应用）。集合或字典查找的时间复杂度为 O(1)，在实际的算法问题中，通常会分别结合数组来解决实际的问题。如下面的两个简单算法问题。
1、已知一个整形数组(arr)以及一个整数(sum)，判断数组中是否存在两个数字之和等于这个整数（sum）？
2、求这两个数字在数组中的下标 (注意第一问中应该是有且只有两个数字等于这个整数 sum )。
首先来看看如何解决第一个问题。最直接的方法可能是两层 for 循环遍历数组，第一层循环是每次取一个值 a，第二层循是判断这个数组中是否存在一个值等于 sum - a，这样做的时间复杂度是 O(n^2)，但是借助集合就能将时间复杂度降为 O(n)。实现思路是: 遍历数组的时候，用集合保存已经遍历过的元素。在下一次遍历的过程中，如果集合中存在一个值等于sum减去当前遍历的值，则说明数组中存在一个数等于sum减去当前遍历的数值。 代码实现如下：
func isExist(arr:[Int],sum:Int) -> Bool {
var set = Set<Int>()
for num in arr {
if set.contains(sum - num){
return true
}
set.insert(num)
}
return false
}
关于第二问，只要在第一个问题解决方案的基础上稍稍做下改动即可，将 Set 换为 Dict 解决问题即可,因为我们要拿到相应的下标。时间复杂度同样是 O(n)。
func getIndex(arr:[Int],sum:Int)->[Int]{
var dict = [Int:Int]()
for (i,num) in arr.enumerated(){
if let idx = dict[sum-num]{
return [idx,i]
}else{
dict[num] = I
}
}
fatalError("没有满足条件的下标")
}
二、字符串相关算法
看一道谷歌的面试题，就是字符串翻转的问题。关于这道题我们要处理两个问题:
- 整个句子的翻转
- 句子中的每个单词的翻转
Given an input string, reverse the string word by word. A word is defined as a sequence of non-space characters. The input string does not contain leading or trailing spaces and the words are always separated by a single space. For example, Given s = "the sky is blue", return "blue is sky the". Could you do it in-place without allocating extra space?
实现代码如下：
func reverseWords(s: String?) -> String? {
guard let s = s else {
return nil
}
var chars = Array(s.characters)
var start = 0
//从头到尾置整个字符串，此步得到的结果为：eulb si yks eht
reverseWord(&chars, 0, chars.count - 1)
//找到每一个单词对用的首尾index,然后翻转每一个单词
for i in 0 ..< chars.count {
print(chars[I])
if i == chars.count - 1 || chars[i + 1] == " " {
print(i)
print(start)
reverseWord(&chars, start, i)
start = i + 2
}
}
return String(chars)
}
//从头到尾置换数组中的元素
fileprivate func reverseWord<T>(_ chars: inout [T], _ start: Int, _ end: Int) {
var start = start, end = end
while start < end {
swapCharacter(&chars, start, end)
start += 1
end -= 1
}
}
//交换数组中的两个元素
fileprivate func swapCharacter<T>(_ chars: inout [T], _ p: Int, _ q: Int) {
(chars[p], chars[q]) = (chars[q], chars[p])
}
调用如下:
var s = "the sky is blue"
print(reverseWords(s: s))
三、链表
基本概念
先说一些链表的基本概念知识。数组的内存是连续的，每个元素都有指定的索引index指向内存地址，因此查询对时候，可根据index快速找到对应地址存储的信息，此为查询快。但要数组进行增删的时候，就必须将目标位置后的所有元素都整体移动，因此就比较耗时，此为增删慢。
链表的内存不是连续的。通过指针将各个内存单元链接在一起，不是环形的链表会有一个或者二个节点的指针指向NULL（单向一个，双向两个）。链表不需要提前指定长度，也不会出现长度不够的问题，当需要存储数据的时候分配一块内存并将这块内存插入链表中即可，故此为增删快。由于没有像数组那样的索引，因此，查询的时候需要遍历整个链表所有元素的内存地址，然后才能确定目标元素，此为查询慢。如下图是链表的三种形式(单链表、双向链表、循环链表)。
基本实现
链表基本结构。
class ListNode {
var value:Int
var next:ListNode?
init(value:Int) {
self.value = value
self.next = nil
}
}
创建链表。
class List {
var head:ListNode?
var tail:ListNode?
// 头插法
func appendToHead(val: Int) {
if head == nil {
head = ListNode(value:val)
tail = head
} else {
let temp = ListNode(value:val)
temp.next = head
head = temp
}
}
// 尾插法
func appendToTail(val: Int) {
if tail == nil {
tail = ListNode(value:val)
head = tail
} else {
tail!.next = ListNode(value:val)
tail = tail!.next
}
}
}
调用形式。(这里使用尾插法)
let list = List()
list.appendToTail(val: 1)
list.appendToTail(val: 2)
list.appendToTail(val: 3)
print(list.head?.next?.next?.val)//结果为:Optional(3)
四、栈和队列(包含数组)
基本概念
栈是后进先出的。你可以理解成有好几个盘子要垒成一叠，哪个盘子最后叠上去，下次使用的时候它就最先被抽出去。实际开发中如果涉及到撤销操作,首先要考虑到用栈来实现。
队列是先进先出。可以理解为排队现象，谁先来谁就先走。实际开发中的 GCD 和 NSOperationQueue d就是基于队列实现的。
栈和队列的实现
正规的做法使用链表来实现，这样可以保证加入和删除的时间复杂度是O(1)。但是 Swift 中数组有很多现成可以直接使用的 API，所以这里可以通过借助 Swift 中的数组实现栈和队列。
栈的实现。
class Stack {
//储存栈上的元素
var arr:[Any]
init() {
arr = [Any]()
}
//判断栈是否为空
var isEmpty:Bool{
return arr.isEmpty
}
//获取栈顶元素
var peek:Any?{
return arr.last
}
//push操作
func push(obj:Any) {
arr.append(obj)
}
//pop操作
func pop() -> Any? {
if self.isEmpty{
return nil
}else{
//注意removeLast()返回值为移除的对象
return arr.removeLast()
}
}
}
//调用形式
let stack = Stack()
stack.push(obj: 1)
stack.push(obj: 2)
stack.push(obj: 3)
print(stack.pop())//打印结果为:Optional(3)
队列的实现。
class Queue {
//储存队列上的元素
var arr:[Any]
init() {
arr = [Any]()
}
//判断队列是否为空
var isEmpty:Bool{
return arr.isEmpty
}
//获取队列首元素
var firstObj:Any?{
return arr.last
}
/// 加入新元素
public func enqueue(obj: Any) {
arr.append(obj)
}
/// 推出队列元素
public func dequeue() -> Any? {
if isEmpty {
return nil
} else {
return arr.removeFirst()
}
}
}
//调用形式
let queue = Queue()
queue.enqueue(obj: 1)
queue.enqueue(obj: 2)
queue.enqueue(obj: 3)
print(queue.dequeue())//打印结果为:Optional(1)
一道 Facebook 实战面试题
Given an absolute path for a file (Unix-style), simplify it.For example,
path = "/home/", => "/home"
path = "/a/./b/../../c/", => "/c"
首先要知道.表示当前目录。如比如 /test/. 实际上就是 /test，无论输入多少个. 都返回当前目录。..表示上级目录，如cd ../命令表示是进入上级目录。
有了对文件路径的简单了解，解答上面这道题就简单了，完全可以把这道题当做是一个pop 的操作。如果出现..就执行pop操作。
func finalPath(pathStr:String) -> String {
let pathStack = Stack()
let paths = pathStr.components(separatedBy: "/")
for path in paths{
// 对于 "." 我们直接跳过
guard path != "." else {
continue
}
// 对于 ".." 执行pop操作
if path == ".." {
if pathStack.isEmpty == false {
pathStack.pop()
}
}else if path != "" {// 对于空数组的特殊情况
pathStack.push(obj: path)
}
}
//print(pathStack.arr)
// 将栈中的内容转化为优化后的新路径
let result = pathStack.arr.reduce("") { total, dir in "\(total)/\(dir)" }
// 注意空路径的结果是 "/"
return result.isEmpty ? "/" : result
}
//调用形式
print(finalPath(pathStr: "/a/./b/c/../../d/"))//打印结果为:/a/d
print(finalPath(pathStr: "/a/./b/../../c/"))//打印结果为:/c
