Heim > Backend-Entwicklung > PHP-Tutorial > 数据结构和算法 - 为什么复杂的算法都用java或者c来实现而不是使用php这样子都脚本语言?

数据结构和算法 - 为什么复杂的算法都用java或者c来实现而不是使用php这样子都脚本语言?

WBOY
Freigeben: 2016-06-06 20:30:30
Original
1087 Leute haben es durchsucht

为什么复杂的算法都用java或者c来实现而不是使用php这样子都脚本语言?

回复内容:

为什么复杂的算法都用java或者c来实现而不是使用php这样子都脚本语言?

我觉得先用PHP实现,然后用C写也是可以的,毕竟写的时候要不断验证,这时PHP不需要编译、弱类型都是优势,等写好了再用C重写实现高性能,比如这是国人用PHP写的一个红黑树算法:

<code><?php /*
红黑树是算法导论中最复杂的算法之一.
实际上虽然需要处理的情况很多,但处理的过程和步骤都是固定的,是一些早已被验证的方法,
所以尽管看起来有些复杂,实际处理的时候按照单个case来观察的话则很简单.
下面的php代码是按照算法导论中的描述写的.
*/
class RBTree
{
    public $root;
    public $nil;//哨兵
    
    public function __construct()
    {
        // construct the sentinel
        $this->nil = array("left" => null ,"right" => null,"parent" => null,"color" => "BLACK","isnil" => true,"data" => "sentinel");// data 无意义
        
        // set sentinel as the root
        $this->root = &$this->nil;
        
    }
    
    public function Isnil(&$n)
    {
        return $n["isnil"];
    }
    
    // 按照算法导论
    /* 
    
    PHP 里面没有引用这回事,只有别名,引用本身是一种类型,但是别名则不是一种类型
    别名赋值给另外一个变量并不使其成为一个别名,而引用赋值另一个变量,那个变量也是引用
    PHP中变量名都是别名
    $a = 1;
    $b = &a;
    $a 和 $b 地位一样
    
    别名就如同指针一样,但又有区别
    
    REB BLACK TREE初始化的时候sentinel会作为root
    sentinel相当于NULL节点,树中所有在bst中为NULL的指针均指向sentinel ,包括root的parent指针
    */
    public function insert($n)
    {
        $y = &$this->nil;
        $x = &$this->root;//root是一个引用,$x仍然是引用并且引用正确的对象吗?, $y = $x = $this->root $y仍然引用那个对象?
        //看起来实际情况是 $x 得到的是root所引用对象的拷贝,最终$y也拷贝了一份
        
        while( !$this->Isnil($x) )
        {
            $y = &$x;//每次进入新的子树,y代表root,第一次循环的时候,y会代表root,同时如果循环一次也未运行,y可以检测到树为空
            if ($n["data"] Isnil($y))
            $this->root = &$n;
        else if( $n["data"] nil;//新加入的节点的right left都指向sentinel
        $n["right"] = &$this->nil;
        $n["color"] = "RED";
        $n["isnil"] = false;
        
        $this->insertFixup($n);
        
    }
    
    public function insertFixup(&$node)         
    {    
        
        $n = &$node;
        while ( $n["parent"]["color"]  == "RED" )
        {
            //echo "calling inserFixup,do actually fixup:".$n["data"]."parent:".$n["parent"]["data"]."(".$n["parent"]["color"].")n";
            // php 中如何表示两个别名指向同一块内存
            // 实际上比较两个别名,PHP是比较它们所指向的值,
            // 如果有两块内存,存放了相同的东西,实际上它们的引用应该是不同的
            // 但是PHP里面会认为相同
            
            // 如果两个引用指向了不同的位置,但是其内容相等,应该有机制可以区别这两个引用
            // 但是PHP是没有的
            
            // PHP中似乎不能直接比较两个引用,一旦比较必然是比较变量本身,
            
            $tmp = &$n["parent"]["parent"];
            if( $n["parent"]["data"] == $tmp["left"]["data"] )
            {
                $y = &$n["parent"]["parent"]["right"];// uncle
                //if uncle is red
                if( $y["color"] == "RED" )
                {
                    $n["parent"]["color"] = "BLACK";
                    $y["color"] = "BLACK";// SET UNCLE to black
                    $n["parent"]["parent"]["color"] = "RED";
                    $n = &$n["parent"]["parent"];
                }
                else  //case 2
                {
                    if ( $n["data"] == $n["parent"]["right"]["data"] )
                    {
                        $n  = &$n["parent"];//将n指向其parent ,然后left rotate
                        $this->leftRotate($n);
                    }
                    $n["parent"]["color"] = "BLACK";
                    $n["parent"]["parent"]["color"] = "RED";
                    $this->rightRotate($n["parent"]["parent"]);                    
                }
            }
            else // 对称的, n的parent是一个right child
            {
                $y = &$n["parent"]["parent"]["left"];// uncle
                //if uncle is red
                if( $y["color"] == "RED" )
                {
                    $n["parent"]["color"] = "BLACK";
                    $y["color"] = "BLACK";// SET UNCLE to black
                    $n["parent"]["parent"]["color"] = "RED";
                    $n = &$n["parent"]["parent"];
                }
                else  //case 2
                {
                    if ( $n["data"] == $n["parent"]["left"]["data"] )
                    {
                        // 如果n是一个 left child
                        $n  = &$n["parent"];
                        $this->rightRotate($n);
                    }
                    $n["parent"]["color"] = "BLACK";
                    $n["parent"]["parent"]["color"] = "RED";
                    $this->leftRotate($n["parent"]["parent"]);                    
                }            
            }
        }
        
        $this->root["color"] = "BLACK";
    }
    
    /*
                         n
                        / 
                       a   y
                          / 
                         b   c

                          y
                         / 
                        n   c
                       / 
                      a   b
    */
    public function leftRotate(&$n)
    {
        $y = &$n["right"];
        $n["right"] = &$y["left"];
        
        if ( !$this->Isnil($y["left"]) )
        {
            $y["left"]["parent"] = &$n;
        }
        
        $y["parent"] = &$n["parent"];
        
        if ( $this->Isnil($n["parent"]) )
        {
            $this->root = &$y;
        }
        else if ( $n["data"] == $n["parent"]["left"]["data"] )//Fatal error: Nesting level too deep - recursive dependency?
        {
            $n["parent"]["left"] = &$y;
        }
        else
        {
            $n["parent"]["right"] = &$y;
        }
        
        $y["left"] = &$n;
        $n["parent"] = &$y;
        
    }

    /*
                         n
                        / 
                       y   a
                      / 
                     b   c

                          y
                         / 
                        b   n
                           / 
                          c   a
    */
    public function rightRotate(&$n)
    {
        $y = &$n["left"];
        $n["left"] = &$y["right"];
        
        if ( !$this->Isnil($y["right"]) )
        {
            $y["right"]["parent"] = &$n;
        }
        
        $y["parent"] = &$n["parent"];
        
        if ( $this->Isnil($n["parent"]) )
        {
            $this->root = &$y;
        }
        else if ( $n["data"] == $n["parent"]["left"]["data"] )
        {
            $n["parent"]["left"] = &$y;
        }
        else
        {
            $n["parent"]["right"] = &$y;
        }
        
        $y["right"] = &$n;
        $n["parent"] = &$y;
        
    }
    
    // 按照数据结构和算法分析里面的操作
    public function delete($data,&$r)
    {
        if ( $r == null )
            return;//没有找到节点,或者视图从一个空树中删除节点
        if ( $data delete( $data, $r["left"] );
        else if ( $data > $r["data"] )
            $this->delete( $data, $r["right"] );
        else if ( $r["left"] != null && $r["right"] != null )
        {
            //往下的都是$data == $r["data"] ,找到节点,而且其左右均不为空
            
            $min =  $this->findMin( $r["right"] );// y replace z , 
            $r["data"] = $min["data"];
            $this->delete( $r["data"] , $r["right"]);//delete y which in z's right subtree
        }
        else
        {
            //找到,但是该节点最多只有一个child
            $r = ( $r["left"] != null ) ? $r["left"] : $r["right"];
        }
    }
    
    // 检测是否违反红黑树性质, 用于测试插入和删除
    public function checkerror()
    {
        if($this->root["color"] == "RED")
        {
            echo "root must be black n";
            return;
        }
        
        
    }
    
    public function transplant(&$u,&$v)
    {
        if ( $this->Isnil($u["parent"]) )
            $this->root = &$v;
        else if ( $u["data"] == $u["parent"]["left"]["data"] ) // whats wrong with the php
            $u["parent"]["left"] = &$v;
        else
            $u["parent"]["right"] = &$v;
            
        $v["parent"] = &$u["parent"];
    }
    
    public function delete2($data,&$r)
    {
        if ( $this->Isnil($r)  )
            return ;//没有找到节点
        if ( $data delete2( $data, $r["left"] );
        else if ( $data > $r["data"] )
            $this->delete2( $data, $r["right"] );
        else
        {
            // we find the node , now we can call the algorithm in introduction to algorithm
            $y = &$r;
            $y_origin_color = $r["color"];
            
            if ( $this->Isnil($r["left"]) )
            {
                // simulator the transplant z , z.right
                // 我们没有改变指针间的关系,而是直接改变了变量的内容,将z所在的变量用z.right覆盖
                // 在C++的实现中r是指针的引用,指向某个Node,这个引用的对象是parent的right或left
                // 在那里是修改指针的内容为z.right,
                // 但是PHP里面引用就代表变量本身,我们parent.left只是一个别名,别名实际上等于变量名
                // 我们实际上没有得到parent的right 或 left,而是得到了一个和他等价的,也就是指向同一个变量的变量名
                // 所以我们无法改变引用本身,只能改变其所指向的变量
                $x = &$r["right"];
                $this->transplant($r,$r["right"]);
                //相当于transplant
                
            }
            else if( $this->Isnil($r["right"])  )
            {
                $x = &$r["left"];
                $this->transplant($r,$r["left"]);
            }
            else
            {
                // 有两个 child
                
                $y =  &$this->findMin( $r["right"] ); // 加& 得到节点的引用
                $y_origin_color = $y["color"];
                echo "y.data is ".$y["data"]." ".$r["data"]."n";
                
                // y has no left child
                $x = &$y["right"];
                
                if ( $y["parent"]["data"] == $r["data"]) 
                {
                    // y 是r的直接child
                    $x["parent"] = &$y;// x could be sentinel , x will 取代y的位置
                } else
                {
                    // y 是right subtree中的某个节点
                    // 要用 y的right 取代y的位置
                    $this->transplant($y,$y["right"]);//因为PHP不是按照指针来区别节点的,因此如果y有两个sentinel节点,transplant函数会失效
                    
                    $y["right"]  = &$r["right"];
                    $y["right"]["parent"] = &$y; // 这里的right不是y原来的parent,而是来自r的 right,对transplant的继续
                    
                }
                
                $this->transplant($r,$y);
                $y["left"] = &$r["left"];//继续y取代r的步骤
                $y["left"]["parent"] = &$y;// left could be sentinel
                $y["color"] = $r["color"];
                

                
            }
        }
        
        if ( $y_origin_color == "BLACK" )
            $this->deleteFixup($x);
    }
    
    /*
    这里要讨论一下,是否会出现,x的parent的两个孩子都是nil的情况
    不可能,因为x的doubly black, 如果x是sentinel,那么x.parent的另一个节点绝不可能是sentinel too
     
                                     p
                                    / 
                                   x   sentinel
    这样的话,从到x的black节点比p到sentinel要多,
    因此
    if ( $x == $x["parent"]["left"] )
    总会得到正确的结果
    */
    public function deleteFixup(&$x)
    {
        while ( $x["data"] != $this->root["data"] && $x["color"] == "BLACK" )        // nest level too deep
        {
            // X is a doubly black
            if ( $x["data"] == $x["parent"]["left"]["data"] ) // nest level too deep
            {
                // 如果x是sentinel,而x是right child,而parent也有一个sentinel的left child,
                // 那么这个判断会失效
                // 发现如果x是sentinel,那么无法判断x是left 还是right
                
                $s = &$x["parent"]["right"]; // sibling
                if (  $s["color"] == "RED" )
                {
                    $s["color"] = "BLACK";
                    $x["parent"]["color"] = "RED";
                    $this->leftRotate($x["parent"]);
                    $s = $x["parent"]["right"];// sibling , now  the sibling is BLACK , not introduce any violation , transform to case 2
                }
                
                if ( $s["left"]["color"] == "BLACK" && $s["right"]["color"] == "BLACK" )
                {
                    $s["color"] = "RED";
                    $x = &$x["parent"];// float up the x , go back to the while iteration , the loop invariant : x is doubly or red blck node hold
                }
                else 
                {
                    if( $s["right"]["color"] == "BLACK" )
                    {
                        // SIBLING IS BLACK , 并且sibling的两个child不同时是BLACK , 如果right是BLACK ,left 一定是RED
                        // 操作是transform到 case 4
                        
                        $s["left"]["color"] = "BLACK";
                        $s["color"] = "RED";// exchange s and s.left , then rightRotate
                        $this->rightRotate($s);
                        $s = &$x["parent"]["right"];
                        // now ,sibling is black ,and sibling has a RED right child , is case 4
                    }
                    
                    // into case 4
                    
                    $s["color"] = $x["parent"]["color"];
                    $x["parent"]["color"] = "BLACK";// SIBLING D PARENT 和 sibling 交换眼色
                    // 等价于
                    //$s["parent"]["color"] = "BLACK";,因为事先知道s的color,因此交换无须中间变量
                    $s["right"]["color"] = "BLACK";// 因为下面要rotate,经过right的路径会减少一个BLACK,因此将right改成黑色
                    $this->leftRotate($x["parent"]);
                    $x = &$this->root;// 完成
                }
            }
            else
            {
                // 如果x是sentinel,而x是right child,而parent也有一个sentinel的left child,
                // 那么这个判断会失效
                // 发现如果x是sentinel,那么无法判断x是left 还是right
                
                $s = &$x["parent"]["left"]; // sibling
                if (  $s["color"] == "RED" )
                {
                    $s["color"] = "BLACK";
                    $x["parent"]["color"] = "RED";
                    $this->rightRotate($x["parent"]);
                    $s = $x["parent"]["left"];// sibling , now  the sibling is BLACK , not introduce any violation , transform to case 2
                }
                
                if ( $s["right"]["color"] == "BLACK" && $s["left"]["color"] == "BLACK" )
                {
                    $s["color"] = "RED";
                    $x = &$x["parent"];// float up the x , go back to the while iteration , the loop invariant : x is doubly or red blck node hold
                }
                else 
                {
                    if( $s["left"]["color"] == "BLACK" )
                    {
                        // SIBLING IS BLACK , 并且sibling的两个child不同时是BLACK , 如果right是BLACK ,left 一定是RED
                        // 操作是transform到 case 4
                        
                        $s["right"]["color"] = "BLACK";
                        $s["color"] = "RED";// exchange s and s.left , then rightRotate
                        $this->leftRotate($s);
                        $s = &$x["parent"]["left"];
                        // now ,sibling is black ,and sibling has a RED right child , is case 4
                    }
                    
                    // into case 4
                    
                    $s["color"] = $x["parent"]["color"];
                    $x["parent"]["color"] = "BLACK";// SIBLING D PARENT 和 sibling 交换眼色
                    // 等价于
                    //$s["parent"]["color"] = "BLACK";,因为事先知道s的color,因此交换无须中间变量
                    $s["left"]["color"] = "BLACK";// 因为下面要rotate,经过right的路径会减少一个BLACK,因此将right改成黑色
                    $this->rightRotate($x["parent"]);
                    $x = &$this->root;// 完成
                }
            }
        }
        
        $x["color"] = "BLACK";
    }
    
    public function & findMin( &$r )
    {
        if ( $this->Isnil($r) )
            return null;
        if ( $this->Isnil($r["left"]) )
            return $r;
        return $this->findMin($r["left"]);//此处不加&,返回的也是别名而不是拷贝
    }
    
    //按层,从左到右输出
    public function printTree()
    {
        // 存储一个数组,是上一层的全部树根
        $roots = array();
        
        //初始只包含树根
        $roots[] = $this->root;
        
        $this->printTreeRecursion($roots);
    }
    
    public function printTreeRecursion($roots)
    {
        $nextroots = array();//当前层的所有节点的left right 组成的数组
        
        if( count($roots) == 0 )//退出条件,某层为空
            return;
        
        for( $i = 0 ; $i printTreeRecursion($nextroots);
    }
    
    public function printTreePreorder(&$r,$d)
    {
        for( $i = 0 ; $i Isnil($r))    
            echo "nilln";
        else
            echo $r["data"]."(".$r["color"].") PARENT:".$r["parent"]["data"]."n";
        
        if( $this->Isnil($r))
            return;
        $this->printTreePreorder($r["left"],$d+1);
        $this->printTreePreorder($r["right"],$d+1);
    }
    
    // 中序可按顺序输出,中间的某个元素是跟
    // 这个元素的左边所有元素是其左树,右边全部是其右树
    public function printTreeInorder(&$r,$d)
    {
        if ( $r != null )
            $this->printTreeInorder($r["left"],$d+1);

        for( $i = 0 ; $i printTreeInorder($r["right"],$d+1);
    }

}

$rbt = new RBTree();
echo "hahn";
//$rbt->insert(array("left" => null,"right" => null,"parent" => null,"color" => "RED","isnil" => false,"data" => 1));
echo "hahn";
//$rbt->insert(array("left" => null,"right" => null,"parent" => null,"color" => "RED","isnil" => false,"data" => 2));
echo "hahn";
//$rbt->insert(array("left" => null,"right" => null,"parent" => null,"color" => "RED","isnil" => false,"data" => 3));
echo "hahn";
//$rbt->printTreePreorder($rbt->root,0);
$rbt->insert(array("left" => null,"right" => null,"parent" => null,"color" => "RED","isnil" => false,"data" => 4));//执行此处的时候出了问题
echo "hahn";
$rbt->insert(array("left" => null,"right" => null,"parent" => null,"color" => "RED","isnil" => false,"data" => 5));

$rbt->insert(array("left" => null,"right" => null,"parent" => null,"color" => "RED","isnil" => false,"data" => 6));

$rbt->insert(array("left" => null,"right" => null,"parent" => null,"color" => "RED","isnil" => false,"data" => 7));

$rbt->insert(array("left" => null,"right" => null,"parent" => null,"color" => "RED","isnil" => false,"data" => 8));
$rbt->insert(array("left" => null,"right" => null,"parent" => null,"color" => "RED","isnil" => false,"data" => 9));
//$rbt->printTreePreorder($rbt->root,0);

$rbt->insert(array("left" => null,"right" => null,"parent" => null,"color" => "RED","isnil" => false,"data" => 23));

//$rbt->printTreePreorder($rbt->root,0);
/*
下面插入12之后,红黑树被破坏了
之前的树

                          4B
                        /   
                       2B    6B
                      /    /  
                     1B  3B 5B  8R
                               /  
                              7B   9B      
                                    
                                    23R


正确的做法应该是12 会加到 23的left child, RED RED 冲突
uncle是BLACK,z本身是left child,我们应该做一个right rotate

                          4B
                        /   
                       2B    6B
                      /    /  
                     1B  3B 5B  7B
                                  
                                  9B      
                                 /  
                                8R  23R   
                                   /
                                  12R

正确的结果应该是

                          4B
                        /   
                       2B    6B
                      /    /  
                     1B  3B 5B  8R
                               /  
                               7B  12B      
                                  /  
                                 9R  23R   
                                  
*/
$rbt->insert(array("left" => null,"right" => null,"parent" => null,"color" => "RED","isnil" => false,"data" => 12));
//$rbt->printTreePreorder($rbt->root,0);
$rbt->insert(array("left" => null,"right" => null,"parent" => null,"color" => "RED","isnil" => false,"data" => 10));
$rbt->insert(array("left" => null,"right" => null,"parent" => null,"color" => "RED","isnil" => false,"data" => 24));
$rbt->insert(array("left" => null,"right" => null,"parent" => null,"color" => "RED","isnil" => false,"data" => 28));
$rbt->insert(array("left" => null,"right" => null,"parent" => null,"color" => "RED","isnil" => false,"data" => -12));
//$rbt->insert(array("left" => null,"right" => null,"parent" => null,"color" => "RED","isnil" => false,"data" => -5));
//$rbt->insert(array("left" => null,"right" => null,"parent" => null,"color" => "RED","isnil" => false,"data" => -20));
//$rbt->insert(array("left" => null,"right" => null,"parent" => null,"color" => "RED","isnil" => false,"data" => -3));
$rbt->insert(array("left" => null,"right" => null,"parent" => null,"color" => "RED","isnil" => false,"data" => 102));
$rbt->insert(array("left" => null,"right" => null,"parent" => null,"color" => "RED","isnil" => false,"data" => 90));
$rbt->insert(array("left" => null,"right" => null,"parent" => null,"color" => "RED","isnil" => false,"data" => 72));
$rbt->insert(array("left" => null,"right" => null,"parent" => null,"color" => "RED","isnil" => false,"data" => 720));
$rbt->insert(array("left" => null,"right" => null,"parent" => null,"color" => "RED","isnil" => false,"data" => 121));
$rbt->printTreePreorder($rbt->root,0);

$rbt->delete2(4,$rbt->root);

$rbt->delete2(5,$rbt->root);

$rbt->delete2(8,$rbt->root);
$rbt->delete2(24,$rbt->root);
$rbt->delete2(28,$rbt->root);
$rbt->delete2(9,$rbt->root);
$rbt->delete2(6,$rbt->root);
$rbt->delete2(12,$rbt->root);
echo "hahan";
$rbt->printTreePreorder($rbt->root,0);

//finishing

//  红黑树在实际使用的时候,似乎会倾向于像右边倾斜
?>
</code>
Nach dem Login kopieren

算法是什么?
教科书说

Algorithm是指解题方案的准确而完整的描述,是一系列解决问题的清晰指令,算法代表着用系统的方法描述解决问题的策略机制。
再读一遍,发现什么?

数据结构和算法 - 为什么复杂的算法都用java或者c来实现而不是使用php这样子都脚本语言?
我发现了
1. 算法是一个解决问题的方案,你乐意的话,完全可以用中文描述出来,中文写出来的人类语言那也是算法。
2. 算法跟计算机没有必然联系关系,没有发明计算机,世界上仍旧会有算法的问题。
3. 计算机发扬了算法,让算法得意引用,计算机语言就是算法的计算机表述。
4. 因此你用任何语言都可以实现

上面都是废话,那我切入正题吧。

为什么复杂的算法都用java或者c来实现而不是使用php这样子都脚本语言?
首先: 这个问题有bug。
"都用"是你主管臆断,其实js,python实现的算法有很多。
那多用c,或者java的原因是?

  • c和java程序员多
  • c就是编程界的English,属于通用语言,到哪儿都可以被人读懂,并且顺利的翻译为任何语言。
  • 数学好的人,少会js,php,因为js和php都属行业语言,太局限某个领域,例如离开了互联网,php有什么优势?js有什么优势呢?
  • 复杂算法的关注人群大多对性能有追求,因此用C不是很合乎逻辑么?
Verwandte Etiketten:
php
Quelle:php.cn
Erklärung dieser Website
Der Inhalt dieses Artikels wird freiwillig von Internetnutzern beigesteuert und das Urheberrecht liegt beim ursprünglichen Autor. Diese Website übernimmt keine entsprechende rechtliche Verantwortung. Wenn Sie Inhalte finden, bei denen der Verdacht eines Plagiats oder einer Rechtsverletzung besteht, wenden Sie sich bitte an admin@php.cn
Beliebte Tutorials
Mehr>
Neueste Downloads
Mehr>
Web-Effekte
Quellcode der Website
Website-Materialien
Frontend-Vorlage