自学能力 强的人能够顺利将地雷逐个排掉，而基础不足的人很可能被炸得满头是包，并在挫折中步步退缩。通读教材 也是一种常见做法，但对于面向求职的人来说，毕业论文、投递简历、准备笔试和面试已经消耗了大部分精 力，啃厚重的书往往变成了一项艰巨的挑战。 如果你也面临类似的困扰，那么很幸运这本书“找”到了你。本书是我对这个问题给出的答案，即使不是最 优解，也至少是一次积极的尝试。本书虽然不足以让你直接拿到 羽毛球筒则如同“队列”，一端放入、另一端取出；字典就像一个“哈希表”，能够快速查找目标词条。 本书旨在通过清晰易懂的动画图解和可运行的代码示例，使读者理解算法和数据结构的核心概念，并能够通 过编程来实现它们。在此基础上，本书致力于揭示算法在复杂世界中的生动体现，展现算法之美。希望本书 能够帮助到你！ i 目 录 第 0 章 前言 1 0.1 关于本书 . . . . . . . . . 1 读者对象 若你是算法初学者，从未接触过算法，或者已经有一些刷题经验，对数据结构与算法有模糊的认识，在会与 不会之间反复横跳，那么本书正是为你量身定制的！ 如果你已经积累一定的刷题量，熟悉大部分题型，那么本书可助你回顾与梳理算法知识体系，仓库源代码可 以当作“刷题工具库”或“算法字典”来使用。 若你是算法“大神”，我们期待收到你的宝贵建议，或者一起参与创作。 前置条件 你需要至少具

自学能力 强的人能够顺利将地雷逐个排掉，而基础不足的人很可能被炸得满头是包，并在挫折中步步退缩。通读教材 也是一种常见做法，但对于面向求职的人来说，毕业论文、投递简历、准备笔试和面试已经消耗了大部分精 力，啃厚重的书往往变成了一项艰巨的挑战。 如果你也面临类似的困扰，那么很幸运这本书“找”到了你。本书是我对这个问题给出的答案，即使不是最 优解，也至少是一次积极的尝试。本书虽然不足以让你直接拿到 1 读者对象 若你是算法初学者，从未接触过算法，或者已经有一些刷题经验，对数据结构与算法有模糊的认识，在会与 不会之间反复横跳，那么本书正是为你量身定制的！ 如果你已经积累一定的刷题量，熟悉大部分题型，那么本书可助你回顾与梳理算法知识体系，仓库源代码可 以当作“刷题工具库”或“算法字典”来使用。 若你是算法“大神”，我们期待收到你的宝贵建议，或者一起参与创作。 � 前置条件 你需要 和空间复杂度的推算方法、常见类型、示 例等。 ‧ 数据结构：基本数据类型和数据结构的分类方法。数组、链表、栈、队列、哈希表、树、堆、图等数据 结构的定义、优缺点、常用操作、常见类型、典型应用、实现方法等。 ‧ 算法：搜索、排序、分治、回溯、动态规划、贪心等算法的定义、优缺点、效率、应用场景、解题步骤 和示例问题等。 第 0 章 前言 hello‑algo.com 3 图 0‑1 本书主要内容

强的同 学能够顺利地将地雷逐个排掉，而基础不足的同学很可能被炸的满头是包，并在挫折中步步退缩。通读教材 书籍也是一种常见做法，但对于面向求职的同学来说，毕业季、投递简历、准备笔试面试已经占据了大部分 精力，厚重的书籍往往变成了一项艰巨的挑战。 如果你也面临类似的困扰，那么很幸运这本书找到了你。本书是我对此问题的给出的答案，即使不是最优解， 也至少是一次积极的尝试。这本书虽然不足以让你直接拿到 1.1 读者对象 若您是算法初学者，从未接触过算法，或者已经有一些刷题经验，对数据结构与算法有模糊的认识，在会与 不会之间反复横跳，那么这本书正是为您量身定制！ 如果您已经积累一定刷题量，熟悉大部分题型，那么本书可助您回顾与梳理算法知识体系，仓库源代码可以 被当作“刷题工具库”或“算法字典”来使用。 若您是算法大神，我们期待收到您的宝贵建议，或者一起参与创作。 � 前置条件 您需要至 、空间复杂度的推算方法、常见类型、示 例等。 ‧ 数据结构：基本数据类型，数据结构的分类方法。数组、链表、栈、队列、哈希表、树、堆、图等数据 结构的定义、优缺点、常用操作、常见类型、典型应用、实现方法等。 ‧ 算法：搜索、排序、分治、回溯、动态规划、贪心等算法的定义、优缺点、效率、应用场景、解题步骤、 示例题目等。 第 0 章 前言 hello‑algo.com 3 图 0‑1 Hello

强的同学能够顺利地将地雷逐个排掉，而基础不足的同学很可能被炸的满头是包，并在挫折中步步退缩。通 读教材书籍也是一种常见做法，但对于面向求职的同学来说，毕业季、投递简历、准备笔试面试已经占据了 大部分精力，厚重的书籍往往变成了一项艰巨的挑战。 如果你也面临类似的困扰，那么很幸运这本书找到了你。本书是我对此问题的给出的答案，虽然不一定正确， 但至少是一次积极的尝试。这本书虽然不足以让你直接拿到 1. 读者对象 若您是算法初学者，从未接触过算法，或者已经有一些刷题经验，对数据结构与算法有模糊的认识，在会与 不会之间反复横跳，那么这本书正是为您量身定制！ 如果您已经积累一定刷题量，熟悉大部分题型，那么本书可助您回顾与梳理算法知识体系，仓库源代码可以 被当作“刷题工具库”或“算法字典”来使用。 若您是算法大神，我们期待收到您的宝贵建议，或者一起参与创作。 � 前置条件 您需要至 、空间复杂度的推算方 法、常见类型、示例等。 ‧ 数据结构：基本数据类型，数据结构的分类方法。数组、链表、栈、队列、散列表、树、堆、图等数据 结构的定义、优缺点、常用操作、常见类型、典型应用、实现方法等。 ‧ 算法：搜索、排序、分治、回溯、动态规划、贪心等算法的定义、优缺点、效率、应用场景、解题步骤、 示例题目等。 0. 前言 hello‑algo.com 2 Figure 0‑1.

自学能力 强的人能够顺利将地雷逐个排掉，而基础不足的人很可能被炸得满头是包，并在挫折中步步退缩。通读教材 也是一种常见做法，但对于面向求职的人来说，毕业论文、投递简历、准备笔试和面试已经消耗了大部分精 力，啃厚重的书往往变成了一项艰巨的挑战。 如果你也面临类似的困扰，那么很幸运这本书“找”到了你。本书是我对这个问题给出的答案，即使不是最 优解，也至少是一次积极的尝试。本书虽然不足以让你直接拿到 羽毛球筒则如同“队列”，一端放入、另一端取出；字典就像一个“哈希表”，能够快速查找目标词条。 本书旨在通过清晰易懂的动画图解和可运行的代码示例，使读者理解算法和数据结构的核心概念，并能够通 过编程来实现它们。在此基础上，本书致力于揭示算法在复杂世界中的生动体现，展现算法之美。希望本书 能够帮助到你！ i 目 录 第 0 章 前言 1 0.1 关于本书 . . . . . . . . . 源代码可一键运行，帮助读者在练习中提升编程技能，了解算法工作原理和数据结构底层实现。 ‧ 提倡读者互助学习，欢迎大家在评论区提出问题与分享见解，在交流讨论中共同进步。 0.1.1 读者对象 若你是算法初学者，从未接触过算法，或者已经有一些刷题经验，对数据结构与算法有模糊的认识，在会与 不会之间反复横跳，那么本书正是为你量身定制的！ 如果你已经积累一定的刷题量，熟悉大部分题型，那么本书可助你回顾与梳理算法知识体系，仓库源代码可

C++ 中的编程范式。 现代 C++ 还为自身的标准库增加了非常多的工具和方法，诸如在语言自身标准的层面上制定了 std::thread，从而支持了并发编程，在不同平台上不再依赖于系统底层的 API，实现了语言层面的跨 平台支持；std::regex 提供了完整的正则表达式支持等等。C++98 已经被实践证明了是一种非常成功 的『范型』，而现代 C++ 的出现，则进一步推动这种范型，让 C++ 成为系统程序设计和库开发更好的 之前，我们先了解一下从 C++11 开始，被弃用的主要特性： 注意：弃用并非彻底不能用，只是用于暗示程序员这些特性将从未来的标准中消失，应该尽 量避免使用。但是，已弃用的特性依然是标准库的一部分，并且出于兼容性的考虑，大部分 特性其实会『永久』保留。 • 不再允许字符串字面值常量赋值给一个 char *。如果需要用字符串字面值常量赋值和初始化一个 char *，应该使用 const char * 或者 。 1.2 与 C 的兼容性 出于一些不可抗力、历史原因，我们不得不在 C++ 中使用一些 C 语言代码（甚至古老的 C 语言代 码），例如 Linux 系统调用。在现代 C++ 出现之前，大部分人当谈及『C 与 C++ 的区别是什么』时， 普遍除了回答面向对象的类特性、泛型编程的模板特性外，就没有其他的看法了，甚至直接回答『差不 多』，也是大有人在。图 1.2 中的韦恩图大致上回答了 C

自学能力强 的同学能够顺利地将地雷逐个排掉，而基础不足的同学很可能被炸的满头是包，并在受挫中步步退缩。通读教 材书籍也是常用方法，但对于面向求职的同学来说，毕业季、投递简历、应付笔面试已经占用大部分精力，厚 重的书本也因此成为巨大的挑战。 如果你也有上述烦恼，那么很幸运这本书找到了你。本书是我对于该问题给出的答案，虽然不一定正确，但至 少代表一次积极的尝试。这本书虽然不足以让你直接拿到 Offer 存储方式、数据结构分类方法。数组、链表、栈、队列、 散列表、树、堆、图等数据结构，内容包括定义、优劣势、常用操作、常见类型、典型应用、实现方法等。 ‧ 算法：查找算法、排序算法、搜索与回溯、动态规划、分治算法，内容包括定义、使用场景、优劣势、时 空效率、实现方法、示例题目等。 0. 写在前面 hello‑algo.com 2 Figure 0‑1. Hello 算法内容结构 0.1.3 读文献时使用。 重点内容、总起句、总结句会被 加粗，此类文字值得特别关注。 专有名词和有特指含义的词句会使用“双引号” 标注，以避免歧义。 0. 写在前面 hello‑algo.com 4 本书部分放弃了编程语言的注释规范，以换取更加紧凑的内容排版。注释主要分为三种类型：标题注释、内容 注释、多行注释。 /* 标题注释，用于标注函数、类、测试样例等 */ // 内容注释，用于详解代码 /**

自学能力强 的同学能够顺利地将地雷逐个排掉，而基础不足的同学很可能被炸的满头是包，并在受挫中步步退缩。通读教 材书籍也是常用方法，但对于面向求职的同学来说，毕业季、投递简历、应付笔面试已经占用大部分精力，厚 重的书本也因此成为巨大的挑战。 如果你也有上述烦恼，那么很幸运这本书找到了你。本书是我对于该问题给出的答案，虽然不一定正确，但至 少代表一次积极的尝试。这本书虽然不足以让你直接拿到 Offer 存储方式、数据结构分类方法。数组、链表、栈、队列、 散列表、树、堆、图等数据结构，内容包括定义、优劣势、常用操作、常见类型、典型应用、实现方法等。 ‧ 算法：查找算法、排序算法、搜索与回溯、动态规划、分治算法，内容包括定义、使用场景、优劣势、时 空效率、实现方法、示例题目等。 0. 写在前面 hello‑algo.com 2 Figure 0‑1. Hello 算法内容结构 0.1.3 读文献时使用。 重点内容、总起句、总结句会被 加粗，此类文字值得特别关注。 专有名词和有特指含义的词句会使用“双引号” 标注，以避免歧义。 0. 写在前面 hello‑algo.com 4 本书部分放弃了编程语言的注释规范，以换取更加紧凑的内容排版。注释主要分为三种类型：标题注释、内容 注释、多行注释。 /* 标题注释，用于标注函数、类、测试样例等 */ // 内容注释，用于详解代码 /**

表示回车（‘ \r’ ） • 27 表示 ESC 键（‘ \x1b’ ） • 127 表示 DEL 键（‘ \x7f’ ）等 • 0~31 和 127 这些整数，就构成了 ASCII 码中控制字符的部分。 关于控制字符的一个冷知识 • 在 Linux 命令行中启动 cat 。 • 试试按 Ctrl+R ， Ctrl+E ， Ctrl+C 等一系列 组合键，看到出现了什么？ • 可以看到显示的字符变成了 语言中规定字符类型为 char 类型，是个 8 位整数。 • 这是因为 ASCII 码只有 0~127 这些整数，而 8 位整数的表示范围是 2^8 也就是 0~255 ，足以表示所有 ASCII 字符了（多余的部分实际上被用于表示 中文）。 • char 和整数无异，例如 ‘ a’ 实际上会被编译器翻译成他对应的 ASCII 码： 97 。写 ‘ a’ 和写 (char)97 是完全一样的，方便阅读的语法糖而已。 的字符处写入 0 ，来提前结束字符串。例如在第 n 个字符写入 0 ，就会只保留前 n 个字符作为一个子字 符串，删除后半部分。 “0 结尾字符串”知识点应用举例 • C 语言所谓的字符串类型 char * 实际上就是个首地址指 针，如果让首地址指针向前移动 n 位，那就实现删除前 n 个字符的效果，而不用实际修改数组本身（更高效）。 C 语言转义符 • 常见的转义符： • ‘\n’ 换行符：另起一行（光标移到下一行行首）

移动的，我们仍可以通过移 动其指针的方式来实现双缓 冲（ std::swap ）。 对流部分 对流部分：计算对流后位置（ RK3 ） • 这里我参考了 Taichi 官方案例中的 stable_fluid.py 代码（二维定常流仿真），主要由 k-ye 编写 ，我学习 GAMES201 后贡献了支持 RK2 和 RK3 的版本。这里我们用高效的 CUDA 纹理对象 在 C++ 中重新实现了一遍，利用了硬件的三线性插值实现半拉格朗日（ 中重新实现了一遍，利用了硬件的三线性插值实现半拉格朗日（ semi-lagrangian ）对流。 对流部分：根据对流后位置重新采样 • 和 k-ye 思路不同的是我先在刚刚的 advect_kernel 算出对流后要采样的位置（ loc ），然 后再对 vel 和 clr 根据刚刚算得的 loc 移动位置。这样 RK3 的对流只需要算一遍，避免 重复对每个场都做一次对流的开销。 对流部分：最终实现 • 然后，在 SmokeSim::advection clr ，并且读写是不同的坐标位置。 • 因此对 clr 和 vel 使用了双缓冲，写入 clrNext 的同时读取 clr 没有冲突，写入完毕后对调 clrNext 和 clr 。 投影部分 投影部分 • 我们要模拟的流体是不可压缩的，因此有着无散度的特点： div v = 0 • 上式对时间求导，即 d(div v)/dt = div dv/dt = 0 ；带入 dv/dt = -p