ff6ee89 注意 此 PDF 的内容可能过期，请检查本书网站以及 GitHub 仓库以获取最新内容。 版权声明 本书系欧长坤著，采用“知识共享署名-非商业性使用-禁止演绎 4.0 国际许可协议 (CC BY-NC-ND)”进 行许可。https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ 1 目录 目录 目录 序言 7 引言 . . . . . . . . . . . . . . . . 83 6 序言 序言 引言 C++ 是一个用户群体相当大的语言。从 C++98 的出现到 C++11 的正式定稿经历了长达十年多之 久的积累。C++14/17 则是作为对 C++11 的重要补充和优化，C++20 则将这门语言领进了现代化的大 门，所有这些新标准中扩充的特性，给 C++ 这门语言注入了新的活力。那些还在坚持使用传统 这些特性的出现再一次修正了我们在 C++ 中的编程范式。 现代 C++ 还为自身的标准库增加了非常多的工具和方法，诸如在语言自身标准的层面上制定了 std::thread，从而支持了并发编程，在不同平台上不再依赖于系统底层的 API，实现了语言层面的跨 平台支持；std::regex 提供了完整的正则表达式支持等等。C++98 已经被实践证明了是一种非常成功 的『范型』，而现代 C++ 的出现，则进一步推动这种范型，让

得可以获得两倍的性能。相似的 ，大多数多线程的应用不会比双核处理器的两倍快。他们应该比单核处理器运行的快，但 是性能毕竟不是线性增长。 • 为什么无法做到呢？首先，为了保证缓存一致性以及其他握手协议需要运行时间开销。在 今天，双核或者四核机器在多线程应用方面，其性能不见得的是单核机器的两倍或者四倍。 这一问题一直伴随 CPU 发展至今。 并发和并行的区别 • 运用多线程的方式和动机，一般分为两种。 有几个核心就开 几个线程，因为我们只要同时执行就行了嘛。 • 比如 cornell box 这个例子里，我们把图片均匀 等分为四块处理。然而发现 4 号线程所在的块， 由于在犄角旮旯里光线反弹的次数多，算得比其 他块的慢，而有的块却算得快。但是因为木桶原 理，最后花的时间由最慢的那个线程决定，因此 变成 1 分 30 秒了，多出来的 30 秒里 1 号和 2 号 核心在闲置着，因为任务简单已经算完了，只有 运算符依次访问 连续的 n 个元素， * 运算符访问当前指 向的元素。 可安全地被多线程并发访问 • 除了内存不连续、指针和迭代器不失效的 特点， tbb::concurrent_vector 还是一个多 线程安全的容器，能够被多个线程同时并 发地 grow_by 或 push_back 而不出错 。 • 而 std::vector 只有只读的 .size() 和 [] 运算符是安全的，且不能和写入的

作者：靳宇栋（@krahets） 代码审阅：宫兰景（@Gonglja） Release 1.0.0 2024‑02‑09 序 两年前，我在力扣上分享了“剑指 Offer”系列题解，受到了许多读者的鼓励和支持。在与读者交流期间，我 最常被问的一个问题是“如何入门算法”。逐渐地，我对这个问题产生了浓厚的兴趣。 两眼一抹黑地刷题似乎是最受欢迎的方法，简单、直接且有效。然而刷题就如同玩“扫雷”游戏，自学能力 1 关于本书 本项目旨在创建一本开源、免费、对新手友好的数据结构与算法入门教程。 ‧ 全书采用动画图解，结构化地讲解数据结构与算法知识，内容清晰易懂，学习曲线平滑。 ‧ 算法源代码皆可一键运行，支持 Python、C++、Java、C#、Go、Swift、JavaScript、TypeScript、Dart、 Rust、C 和 Zig 等语言。 ‧ 鼓励读者在线上章节评论区互帮互助、共同进步，提问与评论通常可在两日内得到回复。 了本书内容的准确性与品质。在此感谢所有老师和前辈的杰出贡献！ 本书倡导手脑并用的学习方式，在这一点上我深受《动手学深度学习》的启发。在此向各位读者强烈推荐这 本优秀的著作。 衷心感谢我的父母，正是你们一直以来的支持与鼓励，让我有机会做这件富有趣味的事。 0.2 如何使用本书 � 为了获得最佳的阅读体验，建议你通读本节内容。 0.2.1 行文风格约定 ‧ 标题后标注 * 的是选读章节，内容相对困难。如果你的时间有限，可以先跳过。

C++ 语言版 靳宇栋（Krahets） Release 1.0.0b4 2023‑07‑26 序 两年前，我在力扣上分享了《剑指 Offer》系列题解，受到了许多朋友的喜爱与支持。在此期间，我回答了众 多读者的评论问题，其中最常见的一个问题是“如何入门学习算法”。我逐渐也对这个问题产生了浓厚的兴 趣。 两眼一抹黑地刷题似乎是最受欢迎的方法，简单直接且有效。然而，刷题就如同玩“扫雷”游戏，自学能力 1. 关于本书 本项目旨在创建一本开源免费、新手友好的数据结构与算法入门教程。 ‧ 全书采用动画图解，结构化地讲解数据结构与算法知识，内容清晰易懂、学习曲线平滑。 ‧ 算法源代码皆可一键运行，支持 Java, C++, Python, Go, JS, TS, C#, Swift, Zig 等语言。 ‧ 鼓励读者在章节讨论区互帮互助、共同进步，提问与评论通常可在两日内得到回复。 0.1.1 了本书内容的准确性与品质。在此感谢所有老师和前辈们的杰出贡献！ 本书倡导手脑并用的学习方式，在这一点上深受《动手学深度学习》的启发。在此向各位读者强烈推荐这本 优秀著作。 衷心感谢我的父母，正是你们一直以来的支持与鼓励，让我有机会做这件富有趣味的事。 0.2. 如何使用本书 � 为了获得最佳的阅读体验，建议您通读本节内容。 0. 前言 hello‑algo.com 3 0.2.1. 行文风格约定

作者：靳宇栋（@krahets） 代码审阅：宫兰景（@Gonglja） Release 1.1.0 2024‑04‑15 序 两年前，我在力扣上分享了“剑指 Offer”系列题解，受到了许多读者的鼓励和支持。在与读者交流期间，我 最常被问的一个问题是“如何入门算法”。逐渐地，我对这个问题产生了浓厚的兴趣。 两眼一抹黑地刷题似乎是最受欢迎的方法，简单、直接且有效。然而刷题就如同玩“扫雷”游戏，自学能力 1 关于本书 本项目旨在创建一本开源、免费、对新手友好的数据结构与算法入门教程。 ‧ 全书采用动画图解，结构化地讲解数据结构与算法知识，内容清晰易懂，学习曲线平滑。 ‧ 算法源代码皆可一键运行，支持 Python、C++、Java、C#、Go、Swift、JavaScript、TypeScript、Dart、 Rust、C 和 Zig 等语言。 ‧ 鼓励读者在线上章节评论区互帮互助、共同进步，提问与评论通常可在两日内得到回复。 了本书内容的准确性与品质。在此感谢所有老师和前辈的杰出贡献！ 本书倡导手脑并用的学习方式，在这一点上我深受《动手学深度学习》的启发。在此向各位读者强烈推荐这 本优秀的著作。 衷心感谢我的父母，正是你们一直以来的支持与鼓励，让我有机会做这件富有趣味的事。 0.2 如何使用本书 Tip 为了获得最佳的阅读体验，建议你通读本节内容。 0.2.1 行文风格约定 ‧ 标题后标注 * 的是选读章节，内容相对困难。如果你的时间有限，可以先跳过。

刚刚说的让 10000000 表示 -1 ， 11111111 表示 -128 的方法就叫做反码表示法。 • 但是这样还有一个问题，那就是硬件电路上，需要完全重新设计，对符号位做一些特殊判 断，才能支持有符号整数的加减法，因此如今的计算机都采用了一种更聪明的表示法： • 他们让 11111111 表示 -1 ， 10000000 表示 -128 ，也就是大名鼎鼎的补码表示法。 • 这样做的目的是，利用加法器的“溢出”机制，例如 std 因为 ： • std::ws ， std::tm ， std::exa ， std::size ， std::data ， std::ne xt • 懂我意思吧？你永远猜不到他们玄学名字能多短。 • 一不小心就和你现有的函数撞名了，你根本搞不清 。 常用函数名称一览表 int long long long float double C++ 重载版 abs labs llabs fabsf 会采用当前硬件架构的字节序，比如在 x86 上就会变成小端字节序。 Java 这种虚拟机语言会采用大端字节序，因此在小端字节序的硬件上会比较低效，需要额外的字节序转换工作。 为了统一，互联网标准规定，协议包头中传输的数据类型（但凡是多个字节组成的）必须是大端字节序。 假如 x=0x01234567 ，则： int 类型对应的指针类型： int* • 指针，顾名思义，就是“指向”一个内存中的变量。

Hello 算法 C++ 语言版 靳宇栋（Krahets） Release 1.0.0b5 2023‑09‑10 序 两年前，我在力扣上分享了《剑指 Offer》系列题解，受到了许多同学的喜爱和支持。在与读者的交流期间， 最常收到的一个问题是“如何入门学习算法”。我逐渐对这个问题产生了浓厚的兴趣。 两眼一抹黑地刷题似乎是最受欢迎的方法，简单直接且有效。刷题就如同玩“扫雷”游戏，自学能力强的同 0.1 关于本书 本项目旨在创建一本开源免费、新手友好的数据结构与算法入门教程。 ‧ 全书采用动画图解，结构化地讲解数据结构与算法知识，内容清晰易懂、学习曲线平滑。 ‧ 算法源代码皆可一键运行，支持 Java、C++、Python、Go、JS、TS、C#、Swift、Rust、Dart、Zig 等 语言。 ‧ 鼓励读者在章节讨论区互帮互助、共同进步，提问与评论通常可在两日内得到回复。 0 了本书内容的准确性与品质。在此感谢所有老师和前辈们的杰出贡献！ 本书倡导手脑并用的学习方式，在这一点上深受《动手学深度学习》的启发。在此向各位读者强烈推荐这本 优秀著作。 衷心感谢我的父母，正是你们一直以来的支持与鼓励，让我有机会做这件富有趣味的事。 0.2 如何使用本书 � 为了获得最佳的阅读体验，建议您通读本节内容。 第 0 章 前言 hello‑algo.com 4 0.2.1 行文风格约定

作者：靳宇栋（@krahets） 代码审阅：宫兰景（@Gonglja） Release 1.2.0 2024‑12‑06 序 两年前，我在力扣上分享了“剑指 Offer”系列题解，受到了许多读者的鼓励和支持。在与读者交流期间，我 最常被问的一个问题是“如何入门算法”。逐渐地，我对这个问题产生了浓厚的兴趣。 两眼一抹黑地刷题似乎是最受欢迎的方法，简单、直接且有效。然而刷题就如同玩“扫雷”游戏，自学能力 了本书内容的准确性与品质。在此感谢所有老师和前辈的杰出贡献！ 本书倡导手脑并用的学习方式，在这一点上我深受《动手学深度学习》的启发。在此向各位读者强烈推荐这 本优秀的著作。 衷心感谢我的父母，正是你们一直以来的支持与鼓励，让我有机会做这件富有趣味的事。 0.2 如何使用本书 Tip 为了获得最佳的阅读体验，建议你通读本节内容。 0.2.1 行文风格约定 ‧ 标题后标注 * 的是选读章节，内容相对困难。如果你的时间有限，可以先跳过。 codes 文件夹内 找到对应的源代码文件。源代码文件可一键运行，将帮助你节省不必要的调试时间，让你能够专注于学习内 容。 图 0‑5 代码块与对应的源代码文件 除了本地运行代码，网页版还支持 Python 代码的可视化运行（基于 pythontutor 实现）。如图 0‑6 所示，你 可以点击代码块下方的“可视化运行”来展开视图，观察算法代码的执行过程；也可以点击“全屏观看”，以 获得更好的阅览体验。

刚才又把深入浅出MFC step0~step1 的程序看了一次，真的感触良多。酒越陈越香，看老 师您的书，真的是越看越「爽」，而且一定要晚上10:00 以后看，哇，那种感觉真是过瘾。 桃园Shelly 在书局看到您多本书籍，实在忍不住想告诉您我的想法！我是来谢谢您的。怎么说呢？姑且 不论英文能力，看原文书总是没有看中文书来得直接啊！您也知晓的，许多翻译书中的每个 中文字都看得懂，但是整段落就是不知他到底在说啥！因此看到书的作者是您，感觉上就是 脑专家侯俊杰先生所着之《深入浅出WINDOWS MFC 程序设计》（按：深入浅出MFC 简体版）。 本人在一月前购得此书，仔细研究月余，自我感觉比以前大有长进，其间由于印刷错误等原 因，发现多处错误，于是向先生去信求教，得先生热情支持和辅导。当先生得知本书（简体 本）未附光盘，且书中有多处误印，深恐贻误读者，于是将原书光盘所附之源程序和执行文 件email 一份给我，嘱我广为散发，以惠大众。 xi EricYang 多采用Intel 的 processor，在美国，embedded system 多采用Motorola 的processor。所以，我对Intel 8086, 8051 系列及Motorola 68000 系列的assembly 语言比较熟悉，而对framework

作者：靳宇棟（@krahets） 程式碼審閱：宮蘭景（@Gonglja） Release 1.2.0 2024‑12‑06 序 兩年前，我在力扣上分享了“劍指 Offer”系列題解，受到了許多讀者的鼓勵與支持。在與讀者交流期間，我 最常被問到的一個問題是“如何入門演算法”。漸漸地，我對這個問題產生了濃厚的興趣。 兩眼一抹黑地刷題似乎是最受歡迎的方法，簡單、直接且有效。然而刷題就如同玩“踩地雷”遊戲，自學能 ”從這個意義上看，這本 書並非完全“免費”。為了不辜負你為本書所付出的寶貴“注意力”，我會竭盡所能，投入最大的“注意力” 來完成本書的創作。 本人自知學疏才淺，書中內容雖然已經過一段時間的打磨，但一定仍有許多錯誤，懇請各位老師與同學批評 指正。 本書中的程式碼附有可一鍵執行的原始檔，託管於 github.com/krahets/hello‑algo 倉庫。 動畫在 PDF 內的展示效果有限，可訪問 www 從巧奪天工的匠人 技藝、到解放生產力的工業產品、再到宇宙運行的科學規律，幾乎每一件平凡或令人驚嘆的事物背後，都隱 藏著精妙的演算法思想。 同樣，資料結構無處不在：大到社會網絡，小到地鐵路線，許多系統都可以建模為“圖”；大到一個國家，小 到一個家庭，社會的主要組織形式呈現出“樹”的特徵；冬天的衣服就像“堆疊”，最先穿上的最後才能脫下； 羽毛球筒則如同“佇列”，一端放入、一端取出；字典就像一個“雜湊表”，能夠快速查找目標詞條。