程序员练习算法的几个实用技巧

上周在公司内部分享了自己练习算法的心得和经验，有小伙伴表示分享的内容给他带来了价值，也很具备参考意义，于是就算法写成文章分享出来，近几个月来，自己每周都会花1、2小时在 Leetcode 上面练习算法，短短几个月下来也陆陆续续交出 40~50 的解题作业，算是一个小小的里程碑吧，以下是我最近的刷题记录：

所有的解题记录我传到了的公开的 Github 项目，有兴趣的可以访问链接看看

偶尔在算法群里也有小伙伴总是在问：“刷题太难了，自己总是虎头蛇尾，你们是怎么坚持下来的 ？，有什么方法吗？”，其实很多人刚开始都是热情满满，然后马上就三分钟热度了，这其实也很正常，我也通过自己几个月的探索和坚持，踩了不少坑，所以总结了不少我个人觉得行之有效的刷题经验，跟大家分享一下，也避免大家后续再走弯路

总体大纲如下：（预计 5分钟能读完）

1. 为什么要练习算法 ？
2. 如何有效的练习算法 ？
3. 最后总结（关键的关键）

为什么要练习算法 ？

相信高手都明白算法和数据结构是基本功，但是还有很多刚入行的新人不是很明白，我的个人观点如下：

• 程序员的基本功：长期的练习算法会让你关注程序实现效率，既时间和空间复杂度，没有算法训练的程序员只能写出垃圾的代码
• 学习算法不容易过时：例如 快速排序 是在 1960 年发明出来的，相比流行的框架，语言和新技术而言，算法很难过时，更值得学习
• 更容易理解热门的技术：例如比特币（基于链表实现），区块链如何保证安全交易（一致性共识算法），等等……简直不胜枚举
• 我们生活在一个概率的世界，如果有算法和数学的思维，更容易在概率的世界中找到最优解，例如：打牌，做决策等等。。。

常用的编程语言大多都是对数据结构的封装，所以很多面试官特别喜欢问以下的问题，例如：

• LinkedList 和 ArrayList 的区别，数组和链表的扩容方式（考察你对数组和链表的理解）
• HashMap 的内部结构（考察你对数组 + 链表组合模式的理解）
• HashMap 为什么使用红黑树（考察你对多种树的数据结构的理解）
• 快速排序和归并排序的区别（考察你对排序算法的理解）
• 二叉树的前序，中序，后序等（考察你对树的遍历的理解）
• 等等 ……

而且根据我了解的很多面试官其实根本不在乎你使用什么编程语言，熟练使用什么技术框架，这些只是“术”的层面，他们更加在乎你是否具备解决问题和抽象问题的能力，这些才更加具备长期的价值，更加接近“道”的层面，那么如何考察呢 ？就是通过算法，最好是通过在白板上给出解题的过程和思路，例如 Google 就特别喜欢这样做。闲话扯的有点远，我们下面进入正题

如何有效的练习算法 ？

一：端正心态和学习态度

我觉得既然下定决定要去学习，那么首先要调整的就是心态，这个社会大部分人都很浮躁，想要速成，但是学习是不可能速成的，需要先定好目标，然后一步一步向前行，首先我先推荐一本书《异类》：

这本书通过各种案例向大家传递了关于“一万小时“的理论，而且不是勤勤恳恳的重复的一万小时，必须是有目标，有阶段，不断按曲线成长的”一万小时“，不然的话你也只是在感动自己而已，任何不经思考的学习和练习都是徒劳

如果要按照这个理论，就是说一个普通人，每天要花 3-4 小时的学习成长，差不多持续十年，你才有可能成为行业的高手和专家，所以要明白很多成功都不是偶然的，很多看似轻松达成某些成就的人，背后都付出常人无法理解的痛苦和努力，就像那些看上去身材很好的人，他们显得很年轻，穿衣服也很好看，但是你没有看到他们咬紧牙关在锻炼的时间，bob 大叔在《程序员的职业素养》一书中也说过一句话”任何专业人士都需要保持刻意连续，钢琴家，医生，律师，拳击手，吉他手，乐队等等，想要成为专业人士都必须保持刻意的练习“，所以大家应该明白学习没有捷径，想要成为专业人士，就要付出相应的努力

二：用玩游戏的心态来学习

学习和看书那么苦，那么累，还要坚持那么久，我们能不能想一些方法来减轻这种痛苦的感受？

答案是有的，也是我自己认为行之有效的一种，那么就是：用玩游戏的心态来学习（关于游戏如何利用反馈机制让人上瘾的细节我就不详细说明了，不了解的同学有兴趣自行去 Google 了解反馈机制对大脑的刺激）

那么具体如何操作呢 ？我简单总结以下两点：

回想一下你是如何成为 英雄联盟/王者荣耀 高手的 ？

主要分以下几步：

1. 主动尝试：进入游戏随便选择一个英雄，简单看看技能尝试玩一玩
2. 熟悉常用技巧：慢慢熟悉使用英雄所需要装备，顺便熟悉地图，例如躲草丛
3. 开始学习如何见招拆招：开始了解敌方英雄的技能和套路，并且熟悉对线的技巧
4. 主动学习和练习：对于自己还未熟悉的英雄和技能反复练习，慢慢形成长期记忆

以上是玩游戏的步骤，那么对于练习算法，我们也可以用同样的步骤：

1. 主动尝试：首先进入一个刷题网站（Leetcode、牛客等），随便找几个简单题目尝试一下
2. 熟悉常用技巧：慢慢熟悉常见的数据结构，例如：数组/链表/Queue/Set/Hash/Tree 等等
3. 开始学习如何见招拆招：熟悉常用算法题的套路和技巧，例如：双指针/哈希/位运算/反转链表/二分/递归等等
4. 主动学习和练习：对于自己还未熟悉的类型结构反复练习，慢慢形成长期记忆

以上可以发现其实玩游戏的思路可以用在算法练习上，而且效果还不错，不过仅仅做到以上几点，还不能成为一个游戏高手，通常如果你想在游戏里面成为高手还需要做到如下几点，，我称之为：

Feedback 持续反馈：

1. 多打排位赛和天梯，跟自己等级相同的人对抗（对应到练习算法就是找符合自己难度的题目，多练习）
2. 多逛论坛和高手讨论，多看前人的攻略并且自己不断的总结心得（相同）
3. 多看相关的比赛和直播，看高手之间竞技，并且学习套路（相同）

如果能用以上的方法，再加上持之以恒的心态，应该就能成为一个（游戏/算法）的高手了

三：刷题的注意事项

上面总结了如何调整心态，下面我们讲讲在刷题阶段的几点注意事项

我自己刚开始也是没有方法，上来就是一顿猛刷，结果刷了忘，忘了继续刷，结果浪费时间不说，而且自己也没有从中收获到价值，这对于出题的作者和我本人都是双输的结果，而且后面跟几个小伙伴在微信群里面组队刷题的时候，看到很多小伙伴都重复犯了这个错误，甚至有的人从此对算法失去兴趣，可惜可惜……

对于初学者练习算法，我有以下几点建议，简称 CPCT 法：

1. 认真审题 Clarification：一定要明确作者出题的意图，复杂度的要求等等，例如作者想考察你的二分查找，你非要用暴力破解，虽然也能解题，你失去这道题最精髓的内容
2. 找到最优解 Possible Solution：上面也说了解题的代码要符合作者对时间/空间的要求，不过这里我建议你分两步走，很多经典的算法题是经过很多年才总结出现了，除非是少部分的天才，大部分人很难在短时间内找到最优解，第一步可以先尝试用最简单的方法把题目解出来，然后再逐步的优化代码，直到达到作者要求的最优解，重复一下上面的观点，每道题的最优方案才是这道题最精华的内容，也是作者最想考察的知识点
3. 反复练习 Coding：多写代码，多练习，算法就是三分学，七分练
4. 覆盖测试 Tests Cases ：当提交的 Case 被判定不通过的时候，是一件很痛苦的事情，所以提交 Case 前尽量在本地最好足够的测试，这点也可以用在我们平时写代码的习惯上

四：介绍一下复杂度

有一个很经典的算法问题，就是要计算 1+2+3+4....+100 的总和的方法：

因为 100 也不算很大，很多同学估计这样计算：

• 先计算 1 + 2 得到 3
• 再用上面的结果计算 3 + 2 得到 5
• 再用上面的结果计算 5 + 3 得到 8
• 以此类推，重复 100 次

勉强计算 100 次后，我们得到 5050 的最终结果，

我们再把问题扩大一下，如果要计算的值不是 100， 而是 1 + 2 + 3 + 4 .... 一直到 1000， 或者 10000 呢 ？如果值是 1000，那么就要重复计算 1000 次，如果值是 10000 ，那么就要重复计算 10000 次，负责计算的人估计会崩溃了（没错，计算机也是这么想的），随着 N 越大，要计算的次数越多，这种需要计算 N 次的算法，我们评估它的时间复杂度为：O（n）

这时候还在读小学，并且不愿意透露姓名的高斯同学，发现的计算的规律，并且总结的求和公式：Y = n * (n + 1) / 2

使用这个公式不管要计算的值有多大，得到的结果都是相同，而且永远只需要计算一次，这种方法我们评估它的时间复杂度为：O（1）

这也是算法的目的：在保证结果正确的同时，将时间复杂度和空间复杂度降到最低

常见的大O表示法和常见的术语：

从优 >> 差的复杂度排序：

1. O(1)：常数复杂度
2. O(log n)：对数复杂度
3. O(n)：线性复杂度
4. O(n log n)：nlogn 阶
5. O(n^2)：平方
6. O(n^3)：立方
7. O(2^n)：指数
8. O(n!)：阶乘

最后总结

关键的关键

1. 多练习，刻意练习（找到自己缺陷，反复练习）
2. 推荐网站 LeetCode （按照类型分组，按照类型练习）
3. 切题的方法（吃透所有解法，找到最优解）（注意时间/空间复杂度）（使用你熟悉的语言和编辑器）
4. Feedback 持续反馈（主动学习）
5. 重在实践：三分学，七分练（切莫贪多，贵在坚持）
6. 组队打卡：找到有共同兴趣的朋友一起练习，更容易坚持（想要加入算法打卡群的请给我留言）