竞赛编程入门指南：算法与高效竞赛策略

ICPC
需积分: 9 2 下载量 149 浏览量 更新于2024-07-18 收藏 1.05MB PDF 举报
"《竞赛程序员手册》是一本专为希望学习算法并可能参加国际信息学奥林匹克竞赛（IOI）或国际大学生程序设计竞赛（ICPC）的学生而编写的指南。作者Antti Laaksonen假设读者已经具备基础编程知识，但无需先前的竞赛编程背景。本书旨在提供一个全面的入门，让读者不仅了解基本技术，如编程语言、输入输出处理、数值操作和代码优化，还深入探讨时间复杂度分析、排序算法、数据结构以及搜索和优化策略。 在第一章中，介绍基础技巧，涵盖了如何选择合适的编程语言、正确处理输入和输出，以及如何有效地利用数学原理解决问题。此外，还讨论了参与竞赛的资源和策略。第二章重点讲解时间复杂度，包括计算规则、常用的时间复杂度类别，以及如何估计算法效率，甚至通过实例如最大子数组和来加深理解。 接下来是排序理论与实践，如C++中的排序方法和二分查找。数据结构部分涵盖动态数组、集合结构、映射结构、迭代器和范围等，并将它们与排序进行比较。这部分内容对于构建高效解决方案至关重要。 章节六探讨贪婪算法，涉及货币兑换问题、任务调度、数据压缩等实际应用，展示了如何通过局部最优决策寻找全局最优解。动态规划则在第七章深入剖析，通过著名的硬币问题和最长递增子序列等经典问题，讲解如何利用递归和记忆化搜索优化问题求解。 《竞赛程序员手册》不仅适合准备IOI和ICPC的学生，也对任何对算法竞赛感兴趣的人来说是一本宝贵的学习资源。书中丰富的理论讲解和实例练习相结合，帮助读者逐步提升算法技能，成为一个优秀的竞赛程序员。随着不断更新，读者可以随时向作者ahslaaks@cs.helsinki.fi反馈意见，持续改进内容。"

Competitive Programmer's Handbook

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Competitive Programmer's Handbook

Competitive Programmer's Handbook Antti Laaksonen

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演算法的handbookPreface ix I Basic techniques 1 1 Introduction 3 1.1 Programming languages . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1.2 Input and output . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1.3 Working with numbers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 1.4 Shortening code . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 1.5 Mathematics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 1.6 Contests and resources . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 2 Time complexity 17 2.1 Calculation rules . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 2.2 Complexity classes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 2.3 Estimating efficiency . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 2.4 Maximum subarray sum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 3 Sorting 25 3.1 Sorting theory . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 3.2 Sorting in C++ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 3.3 Binary search . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 4 Data structures 35 4.1 Dynamic arrays . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 4.2 Set structures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 4.3 Map structures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 4.4 Iterators and ranges . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 4.5 Other structures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 4.6 Comparison to sorting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 5 Complete search 47 5.1 Generating subsets . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 5.2 Generating permutations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 5.3 Backtracking . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 5.4 Pruning the search . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 5.5 Meet in the middle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 6 Greedy algorithms 57 6.1 Coin problem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 6.2 Scheduling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 6.3 Tasks and deadlines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 6.4 Minimizing sums . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61 6.5 Data compression . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 7 Dynamic programming 65 7.1 Coin problem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 7.2 Longest increasing subsequence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 7.3 Paths in a grid . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71 7.4 Knapsack problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 7.5 Edit distance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74 7.6 Counting tilings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 8 Amortized analysis 77 8.1 Two pointers method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77 8.2 Nearest smaller elements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79 8.3 Sliding window minimum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81 9 Range queries 83 9.1 Static array queries . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84 9.2 Binary indexed tree . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86 9.3 Segment tree . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89 9.4 Additional techniques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93 10 Bit manipulation 95 10.1 Bit representation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95 10.2 Bit operations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96 10.3 Representing sets . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98 10.4 Bit optimizations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100 10.5 Dynamic programming . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102 II Graph algorithms 107 11 Basics of graphs 109 11.1 Graph terminology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109 11.2 Graph representation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113 12 Graph traversal 117 12.1 Depth-first search . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117 12.2 Breadth-first search . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119 12.3 Applications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121

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