Problem Solving with Algorithms and Data Structures.pdf
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Problem Solving with Algorithms and
Data Structures
Release 3.0
Brad Miller, David Ranum
September 22, 2013
CONTENTS
1
Introduction
1.1 Objectives
. . . . . . . . .
1.2 Getting Started
. . . . . . .
1.3 What Is Computer Science?
1.4 Review of Basic Python
. .
1.5 Summary
. . . . . . . . . .
1.6 Key Terms
. . . . . . . . .
1.7 Programming Exercises
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3
3
4
8
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38
38
41
41
41
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59
59
59
60
61
61
61
62
64
82
94
97
98
98
108
111
112
112
113
2
Algorithm Analysis
2.1 Objectives
. . . . . . . . . . . . . . .
2.2 What Is Algorithm Analysis?
. . . . .
2.3 Performance of Python Data Structures
2.4 Summary
. . . . . . . . . . . . . . . .
2.5 Key Terms
. . . . . . . . . . . . . . .
2.6 Discussion Questions
. . . . . . . . . .
2.7 Programming Exercises
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3
Basic Data Structures
3.1 Objectives
. . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.2 What Are Linear Structures?
. . . . . . . . . .
3.3 Stacks
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.4 The Stack Abstract Data Type
. . . . . . . . .
3.5 Queues
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.6 Deques
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.7 Lists
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.8 The Unordered List Abstract Data Type
. . . .
3.9 Implementing an Unordered List: Linked Lists
3.10 The Ordered List Abstract Data Type
. . . . .
3.11 Summary
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.12 Key Terms
. . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.13 Discussion Questions
. . . . . . . . . . . . . .
3.14 Programming Exercises
. . . . . . . . . . . .
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4
Recursion
117
4.1 Objectives
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117
4.2 What is Recursion?
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117
i
4.3
4.4
4.5
4.6
4.7
4.8
4.9
4.10
5
Stack Frames: Implementing Recursion
Visualising Recursion
. . . . . . . . .
Complex Recursive Problems
. . . . .
Exploring a Maze
. . . . . . . . . . .
Summary
. . . . . . . . . . . . . . . .
Key Terms
. . . . . . . . . . . . . . .
Discussion Questions
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Programming Exercises
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145
145
147
147
147
163
181
182
182
183
185
185
185
188
190
198
206
212
215
231
232
232
233
Sorting and Searching
5.1 Objectives
. . . . . . .
5.2 Searching
. . . . . . . .
5.3 Sorting
. . . . . . . . .
5.4 Summary
. . . . . . . .
5.5 Key Terms
. . . . . . .
5.6 Discussion Questions
. .
5.7 Programming Exercises
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6
Trees and Tree Algorithms
6.1 Objectives
. . . . . . . . . . . . .
6.2 Examples Of Trees
. . . . . . . . .
6.3 Vocabulary and Definitions
. . . .
6.4 Implementation
. . . . . . . . . . .
6.5 Priority Queues with Binary Heaps
6.6 Binary Tree Applications
. . . . . .
6.7 Tree Traversals
. . . . . . . . . . .
6.8 Binary Search Trees
. . . . . . . .
6.9 Summary
. . . . . . . . . . . . . .
6.10 Key Terms
. . . . . . . . . . . . .
6.11 Discussion Questions
. . . . . . . .
6.12 Programming Exercises
. . . . . .
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7
JSON
235
7.1 Objectives
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 235
7.2 What is JSON?
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 235
7.3 The JSON Syntax
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 235
ii
Problem Solving with Algorithms and Data Structures, Release 3.0
CONTENTS
1
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