数据结构与算法 - 从零开始(1)

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为什么要学习数据结构和算法

想要通关大厂面试,千万别让数据结构和算法拖了后腿

很多大公司,比如 BAT、Google、Facebook,面试的时候都喜欢考算法、让人现场写代码。有些人虽然技术不错,但每次去面试都会“跪”在算法上,很是可惜。那你有没有想过,为什么这些大公司都喜欢考算法呢?校招的时候,参加面试的学生通常没有实际项目经验,公司只能考察他们的基础知识是否牢固。社招就更不用说了,越是厉害的公司,越是注重考察数据结构与算法这类基础知识。相比短期能力,他们更看中你的长期潜力。你可能要说了,我不懂数据结构与算法,照样找到了好工作啊。那我是不是就不用学数据结构和算法呢?当然不是,你别忘了,我们学任何知识都是为了“用”的,是为了解决实际工作问题的,学习数据结构和算法自然也不例外。

业务开发工程师,你真的愿意做一辈子 CRUD boy 吗?

如果你是一名业务开发工程师,你可能要说,我整天就是做数据库 CRUD(增删改查),哪里用得到数据结构和算法啊?是的,对于大部分业务开发来说,我们平时可能更多的是利用已经封装好的现成的接口、类库来堆砌、翻译业务逻辑,很少需要自己实现数据结构和算法。但是,不需要自己实现,并不代表什么都不需要了解。如果不知道这些类库背后的原理,不懂得时间、空间复杂度分析,你如何能用好、用对它们?存储某个业务数据的时候,你如何知道应该用 ArrayList,还是 Linked List 呢?调用了某个函数之后,你又该如何评估代码的性能和资源的消耗呢?作为业务开发,我们会用到各种框架、中间件和底层系统,比如 Spring、RPC 框架、消息中间件、Redis 等等。在这些基础框架中,一般都揉和了很多基础数据结构和算法的设计思想。比如,我们常用的 Key-Value 数据库 Redis 中,里面的有序集合是用什么数据结构来实现的呢?为什么要用跳表来实现呢?为什么不用二叉树呢?如果你能弄明白这些底层原理,你就能更好地使用它们。即便出现问题,也很容易就能定位。因此,掌握数据结构和算法,不管对于阅读框架源码,还是理解其背后的设计思想,都是非常有用的。在平时的工作中,数据结构和算法的应用到处可见。我来举一个你非常熟悉的例子:如何实时地统计业务接口的 99% 响应时间?你可能最先想到,每次查询时,从小到大排序所有的响应时间,如果总共有 1200 个数据,那第 1188 个数据就是 99% 的响应时间。很显然,每次用这个方法查询的话都要排序,效率是非常低的。但是,如果你知道“堆”这个数据结构,用两个堆可以非常高效地解决这个问题。

对编程还有追求?不想被行业淘汰?那就不要只会写凑合能用的代码!

何为编程能力强?是代码的可读性好、健壮?还是扩展性好?我觉得没法列,也列不全。但是,在我看来,性能好坏起码是其中一个非常重要的评判标准。但是,如果你连代码的时间复杂度、空间复杂度都不知道怎么分析,怎么写出高性能的代码呢?你可能会说,我在小公司工作,用户量很少,需要处理的数据量也很少,开发中不需要考虑那么多性能的问题,完成功能就可以,用什么数据结构和算法,差别根本不大。但是你真的想“十年如一日”地做一样的工作吗?经常有人说,程序员 35 岁之后很容易陷入瓶颈,被行业淘汰,我觉得原因其实就在此。有的人写代码的时候,从来都不考虑非功能性的需求,只是完成功能,凑合能用就好;做事情的时候,也从来没有长远规划,只把眼前事情做好就满足了。如果你在一家成熟的公司,或者 BAT 这样的大公司,面对的是千万级甚至亿级的用户,开发的是 TB、PB 级别数据的处理系统。性能几乎是开发过程中时刻都要考虑的问题。一个简单的 ArrayList、Linked List 的选择问题,就可能会产生成千上万倍的性能差别。这个时候,数据结构和算法的意义就完全凸显出来了。其实,我觉得,数据结构和算法这个东西,如果你不去学,可能真的这辈子都用不到,也感受不到它的好。但是一旦掌握,你就会常常被它的强大威力所折服。之前你可能需要费很大劲儿来优化的代码,需要花很多心思来设计的架构,用了数据结构和算法之后,很容易就可以解决了。