马上过年了,祝大家新年快乐!
今天说的是我看的一个专栏里的一篇文章,讲的基本数据结构,感觉还不错,拿过来给大家分享一下.
数组是最基本的数据结构,在Swift中,以前Objective-C时代中将 NSMutableArray 和 NSArray 分开的做法,被统一到唯一的数据结构 —— Array . 虽然看上去就一种数据结构,其实它的实现有三种:
ContiguousArray: 效率最高,元素分配在连续的内存上,如果数组是值类型(栈上操作)
, 则Swift会自动调用Array的这种实现;如果注重效率,推荐声明这种类型,尤其是在大量元素是类时,这样做效果会很好
Array: 会自动桥接到Objective-C 中的NSArray上,如果是值类型(下面有对值类型的解释),其性能与ContiguousArray无差别
注* swift中一个类型可以归入到下面两个分类中:值类型,引用类型
最基本的定义：值类型-每个实例都拥有其数据的一份副本。当被赋值给一个变量或常量，或传递给一个函数时候，它会建立一份新的副本。
引用类型—所有实例共享一个数据副本。当被赋值给一个变量或常量，或传递给一个函数时候，一个引用类型一旦被初始化，会返回一个指向已存在实例的引用。
ArraySlice: 它不是一个新的数组,只是一个片段,在内存上与原数组享用同一区域.
下面是数组最基本的一些运用.
//声明一个不可改变的数组
let nums = [1,2,3]
let nums = [Int](repeating: 0, count: 5)
//声明一个可以改变的数组
var nums = [3, 2, 1]
//增加一个元素
nums.append(4)
//对原数组进行升序排序
nums.sort()
//对原数组进行降序排序
nums.sort(by: >)
//将原数组除了最后一个以外的所有元素赋值给另一个数组
let anotherNums = Array(nums[0..<nums.count - 1])
不要小看这些简单的操作: 数组可以依靠它们实现更多的数据结构. Swift中虽然不像Java中有县城的队列和栈,但我们完全可以用数组配合最简单的操作实现这些数据结构,下面就是用数组实现栈的示例代码.
class Stack {
var stack: [AnyObject]
var isEmpty: Bool {return stack.isEmpty}
var peek: AnyObject? {return stack.last}
init() {
stack = [AnyObject]()
}
func push(object: AnyObject){
stack.append(object)
}
func pop() -> AnyObject? {
if(!isEmpty) {
return stack.removeLast()
}else {
return nil
}
}
}
最后特别强调一个操作: reserveCapacity(). 它用于原数组预留空间,防止数组在增加和删除元素时反复申请内存空间或是创建新数组,特别适用于创建和removeAll() 时候进行调用,为整段代码起到提高性能的作用.
字典和集合
字典和集合(这里专指HashSet) 经常被使用的原因在于,查找数据时间复杂度为O(1)
一般字典和集合要求它们的Key都必须遵守Hashable协议,Cocoa中的基本数据类型都满足这一点; 自定义的class需要实现Hashable,而又因为Hashable是对Equable的扩展,
所以还要重载 == 运算符
下面是关于字典和集合的一些实用操作:
let primeNums: Set = [3, 5, 7, 11, 13]
let oddNums: Set = [1, 3, 5, 7, 9]
//交集 并集 差集
let primeAndOldNum = primeNums.intersection(oddNums)
let primeOrOddNum = primeNums.union(oddNums)
let oddNotPrimNum = oddNums.subtracting(primeNums)
//用字典和高阶函数计算字符串中每个字符出现频率,结果 [''h": 1, "e":1, "l":2, "o":1]
Dictionary("hello".map{$0,1},uniquingKeysWith:+)
集合和字典在实战中经常与数组配合使用,请看下面这道算法题:
给一个整型数组和一个目标值,判断数组中是否有两个数字之和等于目标值
这道题是传说中经典的"2Sum",我们已经有一个数组记为nums,也有一个目标值记为target,最后要返回一个Bool值.
最粗暴的方法就是每次选中一个数,然后遍历整个数组,判断是否有一个数组使两者之和为target.这种做法时间复杂度为O(n^2).
采用集合可以优化时间复杂度,在遍历数组的过程中,用集合每次保存当前值.假如集合中已经有了目标值减去当前值,则证明之前的遍历中一定有一个数与当前值之和等于目标值. 这种做法时间复杂度为O(n),代码如下.
func twoSum(nums: [Int], _target: Int) -> Bool {
var set = Set<Int>()
for num in nums{
if set.contains(target - num) {
return true
}
set.insert(num)
}
return false
}
如果把题目稍微修改一下,变为
给定一个整型数组中有且仅有两个数字之和等于目标值,求两个数字在数组中的序号
思路与上题基本类似,但是为了方便拿到序列号,我们采用字典,时间复杂度依然是O(n),代码如下.
func twoSum(nums: [Int], _ target: Int) -> [Int] {
var dict = [Int: Int]()
for (i , num) in nums.enumerated() {
if let lastIndex = dict[target - num]{
return [lastIndex, i]
}else {
dict[num] = i
}
}
fatalError("No valid output!")
}
字符串
字符串在算法实战中极其常见. 在Swift中, 字符串不同于其他语言(包括 Objective-C),它是值类型而非引用类型. 首先还是先列举一下字符串的通常用法.
//字符串和数字之间的转换
let str = "3"
let num = Int(str)
let number = 3
let string = String(num)
//字符串长度
let len = str.count
//访问字符串中的单个字符, 时间复杂度为O(1)
let char = str[str.index(str.startIndex, offsetBy: n)]
//修改字符串
str.remove(at: n)
str.append("c")
str += "hello world"
//检测字符串是否是有数字构成
func isStrNum(str: String) -> Bool {
return Int(str)! = nil
}
//将字符串按字母排序(不考虑大小写)
func sortStr(str: String) -> String {
return String(str.sorted())
}
关于字符串,我们看一下以前 Google面试题
给你个字符串,将其按照单词顺序进行翻转, 比如是s是 "the sky is blue",那么反转就是"blue is sky the".
这道题目一看好简单,不就是反转字符串的翻版吗? 这种方法有两个问题
1 每个单词长度不一样
2 空格需要特殊处理
这样一来代码写起来会繁琐而容易出错. 不如我们先实现一个字符串翻转的方法.
fileprivate func reverse<T>(_ chars: inout[T], _ start: Int, _ end: Int) {
var start = start, end = end
while start < end {
swap(&chars, start, end)
start +=1
end -= 1
}
}
fileprivate func swap<T>(_ chars: inout[T], _ p: Int, _ q: Int){
(chars[p], chars[q]) = (chars[q], chars[p])
}
有了这个方法，我们就可以实行下面两种字符串翻转：
整个字符串翻转，"the sky is blue" -> "eulb si yks eht"
每个单词作为一个字符串单独翻转，"eulb si yks eht" -> "blue is sky the"
整体思路有了，我们就可以解决这道问题了
func reverseWords(s: String?) -> String? {
guard let s = s else {
return nil
}
var chars = Array(s), start = 0
reverse(&chars, 0,chars.count - 1)
for i in 0 ..< chars.count {
if i == chars.count - 1 || chars[i + 1] == " " {
reverse(&chars, start, i)
start = i + 2
}
}
return String(chars)
}
时间复杂度还是O(n)
总结
在Swift中,数组,字符串,集合以及字典是最基本的数据结构,但是围绕这些数据结构的问题层出不穷. 而在日常开发中,它们使用起来非常高效(栈上运行)和安全(无需顾虑线程问题),因为它们都是值类型