介绍

本文将介绍“GATE-CS-2017(Set 1)”题目集中第31章的内容。本章主要涉及计算机科学中的算法和数据结构，包括排序算法、二分查找、哈希表等内容。本文将在每一个细节上深入讲解，并提供代码片段帮助理解。

排序算法

排序算法是计算机科学中的一个重要主题，它涉及将一组元素按照一定的规则重新排列，以便更方便地进行查找、统计等操作。常见的排序算法有冒泡排序、选择排序、插入排序、快速排序、归并排序等。以下是快速排序的示例代码：

def quicksort(arr):
    if len(arr) <= 1:
        return arr
    pivot = arr[len(arr) // 2]
    left = [x for x in arr if x < pivot]
    middle = [x for x in arr if x == pivot]
    right = [x for x in arr if x > pivot]
    return quicksort(left) + middle + quicksort(right)

二分查找

二分查找是一种查找算法，它适用于已经排序好的数组中。在二分查找中，算法从数组的中间开始查找，如果中间元素正好是目标元素，则查找结束；否则根据中间元素大小与目标元素的比较，确定查找的方向，到数组的左边或右边继续查找，直到找到目标元素或者数组中没有元素为止。以下是二分查找的示例代码：

def binary_search(arr, x):
    low, high = 0, len(arr) - 1
    while low <= high:
        mid = (low + high) // 2
        if arr[mid] < x:
            low = mid + 1
        elif arr[mid] > x:
            high = mid - 1
        else:
            return mid
    return -1

哈希表

哈希表是一种常见的数据结构，它支持常数时间的插入、删除和查找操作。哈希表的基本思想是将每个数据元素按照某个函数映射到一个固定的位置，这个位置被称为哈希表的槽。当需要插入一个元素时，算法会先使用哈希函数计算出它应该插入的槽，然后将元素插入到该槽中。当需要查找或删除一个元素时，算法会使用哈希函数计算出该元素所在的槽，然后在槽中查找或删除该元素。以下是哈希表的示例代码：

class HashTable:
    def __init__(self):
        self.size = 11
        self.slots = [None] * self.size
        self.data = [None] * self.size

    def put(self, key, data):
        hash_value = self.hash_function(key, len(self.slots))

        if self.slots[hash_value] is None:
            self.slots[hash_value] = key
            self.data[hash_value] = data
        else:
            if self.slots[hash_value] == key:
                self.data[hash_value] = data  # Replace
            else:
                next_slot = self.rehash(hash_value, len(self.slots))
                while self.slots[next_slot] is not None and self.slots[next_slot] != key:
                    next_slot = self.rehash(next_slot, len(self.slots))

                if self.slots[next_slot] is None:
                    self.slots[next_slot] = key
                    self.data[next_slot] = data
                else:
                    self.data[next_slot] = data  # Replace

    def hash_function(self, key, size):
        return key % size

    def rehash(self, old_hash, size):
        return (old_hash + 1) % size

以上就是GATE-CS-2017(Set 1)题目集中第31章的内容介绍和示例代码。