Перед началом¶
Несколько лет назад я публиковал на LeetCode разборы серии задач «Sword for Offer» и получил поддержку и ободрение от многих читателей. Во время общения с ними мне чаще всего задавали один и тот же вопрос: «как начать изучать алгоритмы?» Постепенно этот вопрос начал меня по-настоящему занимать.
Слепо бросаться в решение задач кажется самым популярным способом: он прост, прямолинеен и действительно работает. Но решение задач похоже на игру в «Сапера»: люди с сильными навыками самообучения способны обезвредить мины одну за другой, а тем, у кого не хватает базы, легко набить себе шишки и шаг за шагом отступить под давлением неудач. Полностью проходить учебники тоже принято часто, но для тех, кто готовится к поиску работы, диплом, резюме, письменные тесты и собеседования уже отнимают большую часть сил, и потому толстые книги нередко превращаются в тяжелое испытание.
Если ты тоже сталкиваешься с такими трудностями, то можно сказать, что эта книга сама «нашла» тебя. Она стала моим ответом на этот вопрос: пусть и не идеальным, но как минимум честной и активной попыткой. Эта книга сама по себе не гарантирует предложения о работе, но поможет тебе увидеть «карту знаний» по структурам данных и алгоритмам, понять форму, размер и расположение разных «мин» и освоить разные «способы разминирования». Освоив это, ты сможешь увереннее решать задачи и читать технические материалы, шаг за шагом выстраивая целостную систему знаний.
Я глубоко согласен со словами профессора Фейнмана: «Knowledge isn't free. You have to pay attention.» В этом смысле книга не совсем «бесплатна». Чтобы не подвести то драгоценное «внимание», которое ты ей уделишь, я постараюсь вложить в ее создание максимум собственного «внимания».
Я хорошо понимаю пределы собственных знаний. Хотя материал этой книги уже довольно долго шлифовался, в нем наверняка все еще осталось немало ошибок, поэтому я искренне прошу преподавателей и читателей указывать на неточности и недоработки.
Hello, алгоритмы!
Появление компьютеров радикально изменило мир. Благодаря высокой скорости вычислений и отличной программируемости они стали идеальной средой для исполнения алгоритмов и обработки данных. Реалистичная графика в играх, интеллектуальные решения в автономном вождении, впечатляющие партии AlphaGo и естественное взаимодействие ChatGPT: все это изящные проявления алгоритмов на компьютере.
На самом деле еще до появления компьютеров алгоритмы и структуры данных уже существовали во всех уголках мира. Ранние алгоритмы были сравнительно простыми: например, древние способы счета или последовательности действий при изготовлении инструментов. По мере развития цивилизации алгоритмы становились тоньше и сложнее. За мастерством ремесленников, промышленными продуктами, освобождающими производительные силы, и даже за научными законами движения Вселенной почти всегда стоит изобретательная алгоритмическая мысль.
Точно так же структуры данных встречаются повсюду: от социальных сетей до схем метро многие системы можно моделировать как «граф». От государства до семьи основные формы общественной организации обладают свойствами «дерева». Зимняя одежда похожа на «стек», где то, что надевают первым, снимают последним. Тубус для бадминтонных воланов похож на «очередь», где элементы добавляются с одного конца и извлекаются с другого. Словарь похож на «хеш-таблицу», позволяющую быстро находить нужную статью.
Эта книга стремится с помощью понятных анимированных иллюстраций и исполняемых примеров кода помочь читателю понять ключевые идеи алгоритмов и структур данных и научиться реализовывать их программно. На этой основе книга также пытается показать живые проявления алгоритмов в сложном мире и раскрыть их красоту. Надеюсь, она окажется для тебя полезной.