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02 如何抓住重点,系统高效地学习数据结构与算法?

你是否曾跟我一样,因为看不懂数据结构和算法,而一度怀疑是自己太笨?实际上,很多人在第一次接触这门课时,都会有这种感觉,觉得数据结构和算法很抽象,晦涩难懂,宛如天书。正是这个原因,让很多初学者对这门课望而却步。

我个人觉得,其实真正的原因是你没有找到好的学习方法没有抓住学习的重点。实际上,数据结构和算法的东西并不多,常用的、基础的知识点更是屈指可数。只要掌握了正确的学习方法,学起来并没有看上去那么难,更不需要什么高智商、厚底子。

还记得大学里每次考前老师都要划重点吗?今天,我就给你划划我们这门课的重点,再告诉你一些我总结的学习小窍门。相信有了这些之后,你学起来就会有的放矢、事半功倍了。

什么是数据结构?什么是算法?

大部分数据结构和算法教材,在开篇都会给这两个概念下一个明确的定义。但是,这些定义都很抽象,对理解这两个概念并没有实质性的帮助,反倒会让你陷入死抠定义的误区。毕竟,我们现在学习,并不是为了考试,所以,概念背得再牢,不会用也就没什么用。

虽然我们说没必要深挖严格的定义,但是这并不等于不需要理解概念。 下面我就从广义和狭义两个层面,来帮你理解数据结构与算法这两个概念。

从广义上讲,数据结构就是指一组数据的存储结构。算法就是操作数据的一组方法。

图书馆储藏书籍你肯定见过吧?为了方便查找,图书管理员一般会将书籍分门别类进行“存储”。按照一定规律编号,就是书籍这种“数据”的存储结构。

那我们如何来查找一本书呢?有很多种办法,你当然可以一本一本地找,也可以先根据书籍类别的编号,是人文,还是科学、计算机,来定位书架,然后再依次查找。笼统地说,这些查找方法都是算法。

从狭义上讲,也就是我们专栏要讲的,是指某些著名的数据结构和算法,比如队列、栈、堆、二分查找、动态规划等。这些都是前人智慧的结晶,我们可以直接拿来用。我们要讲的这些经典数据结构和算法,都是前人从很多实际操作场景中抽象出来的,经过非常多的求证和检验,可以高效地帮助我们解决很多实际的开发问题。

那数据结构和算法有什么关系呢?为什么大部分书都把这两个东西放到一块儿来讲呢?

这是因为,数据结构和算法是相辅相成的。数据结构是为算法服务的,算法要作用在特定的数据结构之上。 因此,我们无法孤立数据结构来讲算法,也无法孤立算法来讲数据结构。

比如,因为数组具有随机访问的特点,常用的二分查找算法需要用数组来存储数据。但如果我们选择链表这种数据结构,二分查找算法就无法工作了,因为链表并不支持随机访问。

数据结构是静态的,它只是组织数据的一种方式。如果不在它的基础上操作、构建算法,孤立存在的数据结构就是没用的。

现在你对数据结构与算法是不是有了比较清晰的理解了呢?有了这些储备,下面我们来看看,究竟该怎么学数据结构与算法。

学习这个专栏需要什么基础?

看到数据结构和算法里的“算法”两个字,很多人就会联想到“数学”,觉得算法会涉及到很多深奥的数学知识。那我数学基础不是很好,学起来会不会很吃力啊?

数据结构和算法课程确实会涉及一些数学方面的推理、证明,尤其是在分析某个算法的时间、空间复杂度的时候,但是这个你完全不需要担心。

这个专栏不会像《算法导论》那样,里面有非常复杂的数学证明和推理。我会由浅入深,从概念到应用,一点一点给你解释清楚。你只要有高中数学水平,就完全可以学习。

当然,我希望你最好有些编程基础,如果有项目经验就更好了。这样我给你讲数据结构和算法如何提高效率、如何节省存储空间,你就会有很直观的感受。因为,对于每个概念和实现过程,我都会从实际场景出发,不仅教你“是什么”,还会教你“为什么”,并且告诉你遇到同类型问题应该“怎么做”。

学习的重点在什么地方?

提到数据结构和算法,很多人就很头疼,因为这里面的内容实在是太多了。这里,我就帮你梳理一下,应该先学什么,后学什么。你可以对照看看,你属于哪个阶段,然后有针对性地进行学习。

想要学习数据结构与算法,首先要掌握一个数据结构与算法中最重要的概念——复杂度分析。

这个概念究竟有多重要呢?可以这么说,它几乎占了数据结构和算法这门课的半壁江山,是数据结构和算法学习的精髓。

数据结构和算法解决的是如何更省、更快地存储和处理数据的问题,因此,我们就需要一个考量效率和资源消耗的方法,这就是复杂度分析方法。所以,如果你只掌握了数据结构和算法的特点、用法,但是没有学会复杂度分析,那就相当于只知道操作口诀,而没掌握心法。只有把心法了然于胸,才能做到无招胜有招!

所以,复杂度分析这个内容,我会用很大篇幅给你讲透。你也一定要花大力气来啃,必须要拿下,并且要搞得非常熟练。否则,后面的数据结构和算法也很难学好。

搞定复杂度分析,下面就要进入数据结构与算法的正文内容了。

为了让你对数据结构和算法能有个全面的认识,我画了一张图,里面几乎涵盖了所有数据结构和算法书籍中都会讲到的知识点。


(图谱内容较多,建议长按保存后浏览)

但是,作为初学者,或者一个非算法工程师来说,你并不需要掌握图里面的所有知识点。很多高级的数据结构与算法,比如二分图、最大流等,这些在我们平常的开发中很少会用到。所以,你暂时可以不用看。我还是那句话,咱们学习要学会找重点。如果不分重点地学习,眉毛胡子一把抓,学起来肯定会比较吃力。

所以,结合我自己的学习心得,还有这些年的面试、开发经验,我总结了20个最常用的、最基础数据结构与算法,不管是应付面试还是工作需要,只要集中精力逐一攻克这20个知识点就足够了。

这里面有10个数据结构:数组、链表、栈、队列、散列表、二叉树、堆、跳表、图、Trie树;10个算法:递归、排序、二分查找、搜索、哈希算法、贪心算法、分治算法、回溯算法、动态规划、字符串匹配算法。

掌握了这些基础的数据结构和算法,再学更加复杂的数据结构和算法,就会非常容易、非常快。

在学习数据结构和算法的过程中,你也要注意,不要只是死记硬背,不要为了学习而学习,而是要学习它的“来历”“自身的特点”“适合解决的问题”以及“实际的应用场景”。对于每一种数据结构或算法,我都会从这几个方面进行详细讲解。只要你掌握了我每节课里讲的内容,就能在开发中灵活应用。

学习数据结构和算法的过程,是非常好的思维训练的过程,所以,千万不要被动地记忆,要多辩证地思考,多问为什么。如果你一直这么坚持做,你会发现,等你学完之后,写代码的时候就会不由自主地考虑到很多性能方面的事情,时间复杂度、空间复杂度非常高的垃圾代码出现的次数就会越来越少。你的编程内功就真正得到了修炼。

一些可以让你事半功倍的学习技巧

前面我给你划了学习的重点,也讲了学习这门课需要具备的基础。作为一个过来人,现在我就给你分享一下,专栏学习的一些技巧。掌握了这些技巧,可以让你化被动为主动,学起来更加轻松,更加有动力!

1.边学边练,适度刷题

“边学边练”这一招非常有用。建议你每周花1~2个小时的时间,集中把这周的三节内容涉及的数据结构和算法,全都自己写出来,用代码实现一遍。这样一定会比单纯地看或者听的效果要好很多!

有面试需求的同学,可能会问了,那我还要不要去刷题呢?

我个人的观点是可以“适度”刷题,但一定不要浪费太多时间在刷题上。我们学习的目的还是掌握,然后应用。除非你要面试Google、Facebook这样的公司,它们的算法题目非常非常难,必须大量刷题,才能在短期内提升应试正确率。如果是应对国内公司的技术面试,即便是BAT这样的公司,你只要彻底掌握这个专栏的内容,就足以应对。

2.多问、多思考、多互动

学习最好的方法是,找到几个人一起学习,一块儿讨论切磋,有问题及时寻求老师答疑。 但是,离开大学之后,既没有同学也没有老师,这个条件就比较难具备了。

不过,这也就是咱们专栏学习的优势。专栏里有很多跟你一样的学习者。你可以多在留言区写下自己的疑问、思考和总结,也可以经常看看别人的留言,和他们进行互动。

除此之外,如果你有疑问,你可以随时在留言区给我留言,我只要有空就会及时回复你。你不要担心问的问题太小白。因为我初学的时候,也常常会被一些小白问题困扰。不懂一点都不丢人,只要你勇敢提出来,我们一起解决了就可以了。

我也会力争每节课都最大限度地给你讲透,帮你扫除知识盲点,而你要做的就是,避免一知半解,要想尽一切办法去搞懂我讲的所有内容。

3.打怪升级学习法

学习的过程中,我们碰到最大的问题就是,坚持不下来。 是的,很多基础课程学起来都非常枯燥。为此,我自己总结了一套“打怪升级学习法”。

游戏你肯定玩过吧?为什么很多看起来非常简单又没有乐趣的游戏,你会玩得不亦乐乎呢?这是因为,当你努力打到一定级别之后,每天看着自己的经验值、战斗力在慢慢提高,那种每天都在一点一点成长的成就感就不由自主地产生了。

所以,我们在枯燥的学习过程中,也可以给自己设立一个切实可行的目标,就像打怪升级一样。

比如,针对这个专栏,你就可以设立这样一个目标:每节课后的思考题都认真思考,并且回复到留言区。当你看到很多人给你点赞之后,你就会为了每次都能发一个漂亮的留言,而更加认真地学习。

当然,还有很多其他的目标,比如,每节课后都写一篇学习笔记或者学习心得;或者你还可以每节课都找一下我讲得不对、不合理的地方……诸如此类,你可以总结一个适合你的“打怪升级攻略”。

如果你能这样学习一段时间,不仅能收获到知识,你还会有意想不到的成就感。因为,这其实帮你改掉了一点学习的坏习惯。这个习惯一旦改掉了,你的人生也会变得不一样。

4.知识需要沉淀,不要想试图一下子掌握所有

在学习的过程中,一定会碰到“拦路虎”。如果哪个知识点没有怎么学懂,不要着急,这是正常的。因为,想听一遍、看一遍就把所有知识掌握,这肯定是不可能的。学习知识的过程是反复迭代、不断沉淀的过程。

如果碰到“拦路虎”,你可以尽情地在留言区问我,也可以先沉淀一下,过几天再重新学一遍。所谓,书读百遍其义自见,我觉得是很有道理的!

我讲的这些学习方法,不仅仅针对咱们这一个课程的学习,其实完全适用任何知识的学习过程。你可以通过这个专栏的学习,实践一下这些方法。如果效果不错,再推广到之后的学习过程中。

内容小结

今天,我带你划了划数据结构和算法的学习重点,复杂度分析,以及10个数据结构和10个算法。

这些内容是我根据平时的学习和工作、面试经验积累,精心筛选出来的。只要掌握这些内容,应付日常的面试、工作,基本不会有问题。

除此之外,我还给你分享了我总结的一些学习技巧,比如边学边练、多问、多思考,还有两个比较通用的学习方法,打怪升级法和沉淀法。掌握了这些学习技巧,可以让你学习过程中事半功倍。所以,你一定要好好实践哦!

课后思考

今天的内容是一个准备课,从下节开始,我们就要正式开始学习精心筛选出的这20个数据结构和算法了。所以,今天给你布置一个任务,对照我上面讲的“打怪升级学习法”,请思考一下你自己学习这个专栏的方法,让我们一起在留言区立下Flag,相互鼓励!

另外,你在之前学习数据结构和算法的过程中,遇到过什么样的困难或者疑惑吗?

欢迎留言和我分享,我会第一时间给你反馈。

精选留言(15)
  • 阿良 👍(357) 💬(11)

    当我们要谈一个事物/概念的时候,需要问自己三个终极问题--是什么?为什么?怎么样? 什么是数据结构和算法 数据结构,就是一组数据的存储结构。 算法,就是操作数据的一组方法。 数据结构是为算法服务的,算法要作用在特定的数据结构之上。 为什么需要数据结构和算法 来谈谈应用层面的原因。在计算机科学和互联网迅猛发展下,需要计算的数据量越来越庞大。但是计算机的计算能力是有限的,这么大量的数据计算,需要越来越多的计算机,需要越来越长的计算时间,注重效率的我们需要尽可能的提高计算效率。其中重要的一项,就是使用合适的数据结构和算法。选用合适的数据结构和算法,特别是在处理体量非常庞大的数据的时候,可以极大提高计算效率。那么,第三个问题来了,我们怎么选用合适的数据结构和算法?有什么衡量标准吗? 怎么样衡量数据结构和算法 需要引入一个衡量的标准(metric)---时间复杂度和空间复杂度。 学习数据结构和算法的基石,就是要学会`复杂度分析`。知道怎么去分析复杂度,才能作出正确的判断,在特定的场景下选用合适的正确的算法。而不是盲目的死记烂背,机械操作。 在本专栏中,重点学习20个最常用的最基础的数据结构和算法,需要我们逐一攻克。 10个数据结构: 数组,链表,栈,队列,散列表,二叉树,堆,跳表,图,Trie树 10个算法: 递归,排序,二分查找,搜索,哈希算法,贪心算法,分治算法,回溯算法,动态规划,字符串匹配算法

    2018-09-24

  • zyzheng 👍(325) 💬(3)

    “学习最好的方法是,找到几个人一起学习,一块儿讨论切磋,有问题及时寻求老师答疑。” 老师说的这个方法非常赞同,之前在学其他内容时经常遇到个人单独学习坚持不下来的问题。这次和公司里有兴趣的同事一起成立了一个五人学习小组,计划每周组织一个小时交流会,每人讲10分钟,自由讨论10分钟,希望能对自己和大家的学习都有帮助,希望能坚持下去✊

    2018-09-24

  • 黄海娜 👍(131) 💬(2)

    学习了,也理解了,当时可以写出代码来,但是长时间就忘记了😣,这个难道真的如果日常不用的话,的确会忘记,那是不是就要先当公式一样记下来再说?

    2018-09-24

  • Joshua 兆甲 👍(98) 💬(2)

    需要教材吗?老师? 自己学习的方法: 排个队想到队列,火车进站想到堆栈,看到树上开花想到树的某些指标,导航想到贪心,将生活场景与算法和数据结构的场景结合起来。 遇到的困难: 应用和实践不行。你看树是数据结构,而大众有更约定俗成的固有看法,切磋估计不大可行,且自己学习,首先需要一个代码开发的条件,不断思考练习,不易坚持。 数据结构不容易可视化呈现。靠画图建立初始的结构,靠脑补数据变化的过程,再靠心算将结果呈现为“可视”图景。中间,一般在机器上就是简单plain text输入输出.不是第一信号系统,接受收效率慢。 没有大图景,只有片面观察。即便会了一招半式,获得敢不强,信心不足,真正应用中,或许没有直接上两个循环嵌套来得直接,明了,易懂。容易生出百无一用是书生的瞎想 以上。老师中秋快乐!循环链表代表我的心。

    2018-09-25

  • SeLiNnnn 👍(66) 💬(8)

    现在几乎都是一个人学习 在工作室一待就是一天 因为很有目标和动力 现在不存在坚持不下去的状态 有没有人和我一起都无所谓 享受孤独 孤独让人顽强。况且我就是想提升编程能力 锻炼逻辑 并不是为了考试而学 就是我喜欢我愿意花时间和精力 我非常想变得优秀。加油加油!!我就好好学好好练 每天都鼓励自己。

    2018-09-25

  • Rookie 👍(38) 💬(8)

    我想问问用JavaScript真能实现这些算法跟数据结构吗?

    2018-09-24

  • 确认过眼神 👍(34) 💬(2)

    本人学的Java,想通过这个课程学习如何把数据结构和算法切实的用到编程中,来实现用空间换时间。 1、提高每个接口的访问速度,可否实现? 2、时间复杂度越高,执行效率越低吗? 3、两张表联查后再遍历查询第三张表是否比三张表联查效率高?利用数据结构和算法是否有更优的解决方案? 希望老师给出三个问题的答案,伙伴们一起讨论。

    2018-09-24

  • 五岳寻仙 👍(27) 💬(2)

    老师给的思路非常非常清晰,不愧是IT大牛,我很喜欢这种结构化的思维方式,相信同学也有同感! 已经决定严格跟随老师的思路这门课。在执行前遇到三个困难: 1. 想请老师推荐刷题的地方; 2. 想知道每种算法和数据结构在现实中的应用场景,因为很多时候不是学不懂,是积极性不够,所以我觉得只有意识到它的重要作用,才会深入地钻研。 3. 没有交流的对象和途径,希望咱们专栏能有个微信群,方便交流。(我微信jjjzzz2014,期待和各位同学一起交流成长!)

    2018-09-24

  • 李二木 👍(23) 💬(4)

    最近半年听吴军老师专栏经常讲算法,彻底颠覆了我对算法的肤浅认识。以前总是认为算发只能解决与计算机有关的的问题。而吴军老师却是以算法和生活连接,通过算法思维来讲解我们生活中遇到的困惑。少做无用功,跳出死循环,算法以成为生活哲学。原来算法也可以这样接地气。对于计算机行业的从业者越听越惭愧,所以就想重新学习下算法(大学也没学懂),这次学习的心态不再像以前那样了,好奇心态多了些,恐惧心态少了些! 刚好又在对时间遇到对的王争老师,接下来,期待王老师的娓娓道来!

    2018-09-26

  • 一周 👍(23) 💬(2)

    以前学的时候不专心,工作之后发现用的时候就后悔了,现在想着补一下基础这一块,但新的技术又不断的出现,需要不断学习,感觉好累,想问下大牛,新知识和基础之间该如何取舍?谢谢

    2018-09-25

  • 姜威 👍(18) 💬(2)

    总结 一、什么是数据结构?什么是算法?数据结构与算法的关系? 1.数据结构就是一组数据的存储结构。 2.算法就是操作数据的一组方法。 3.二者关系:数据结构是为算法服务的,算法要作用于特定的数据结构之上。数据结构是静态的,必须基于它操作和构建算法,数据结构才有意义。 二、重点内容有哪些? 1.复杂度分析(内功心法,核心) 2.10种经典数据结构和10种算法(招式口诀) 三、有效学习方法是什么? 1.多总结练习,适度刷题 2.思考,讨论,多问,评论 3.针对每个具体的算法和数据结构须理解:来历,自身特点,适用方式,实际应用场景。 四、思想有哪些? 1.学习要找方法 2.学习要找重点 3.是什么?为什么?怎么做?的思考习惯

    2018-09-25

  • Nan 👍(17) 💬(2)

    对于知识的学习和掌握,我们从小就在探索和尝试出一种方法论。 我提出一个自己学习过程比较薄弱的地方 -- 思考。学习知识为什么要思考,怎么对知识思考,思考输出之后如何验证。 最简单的体现就是课后练习题,有概念解析,有题目解答,例如留言。 知识为什么要思考,语文有句段分析,数学有无数的类型题,等等。思考的目的是从将知识通过自己的方式添加到自己的知识体系当中,就相当是一个复杂的概念能用自己的话说,能用自己的文字写下来。 怎么样对知识思考,也就是如何添加到体系的过程。数据结构如何存储会更好的符合业务需求,多往前想一步,如何存储能更好的配合在其之上的算法。在一个留言中看到将知识与现实相结合,这样也是一个相当好帮助思考理解的方法。 验证的方法其实就很简单了,看输出的结果是否符合的结果。方法论很多,刻意练习,四步方法,五部方法,其实都逃不脱一个问题的发现,解决,反馈,更好的解决,再遇到的问题这一循环。在这一专栏我能想到的是,一个算法题或者是一个真实的问题,利用我所学到的数据结构和算法,来解决这一问题,然后验证通过之后,再去重新思考有没有更好的解决方案,然后总结这个问题后面代表的问题是什么!总结出一类通用的方案。 小组学习会比个人学习好,输出学习会比不输出学习好

    2018-09-27

  • 流星雨 👍(17) 💬(1)

    我觉得老师你说的很有道理,我以前一旦遇到一个问题,把我给难住了,我就会卡在那里,下一次遇到就会更加害怕,根本没有试图去沉淀攻克。还有老师你说的,我很有同感,现在大学真的反而比高中还更不喜欢问问题,总是感觉那些问题在网上可以找到,所以尽管不懂也不会去问老师了,可是实际上一下课基本上就忘记自己不懂要去查的这件事了。最后,我看了老师前几期的留言,貌似老师你比较推荐的书有算法第四版,大话数据结构,算法导论(我有这本书,但总觉得这本书概念和计算好多,没看多少页)这几本书,是吗?

    2018-09-24

  • 张勇 👍(14) 💬(1)

    个人的学习疑惑:以前报培训班学习时,最常见的问题是实操了,但是由于为了跟上课程进度,练习频率不够,导致当返回头去,前面的又忘了,陷入恶性循环中,只能再将以前的知识点反复练,但学习周期会很长,老师有好的学习安排计划吗

    2018-09-24

  • 逆流的鱼 👍(11) 💬(2)

    BAT 只想进A,over

    2018-10-04