systems (C++ and Python) ○ Data volume in terabytes ● Program analysis research and functional programming in a past life ● Love performance, software abstractions, and clean APIsWhy Python? ● Writing Writing extensive APIs in Python - low boilerplate ● Familiar for domain experts ● Easy to use ○ Amazing interactive support out of the box (IPython) ○ Jupyter notebooks provide a great research environment CppCon :) Why Python? Why C++?● Why? ○ Avoid reimplementing complex code for Python ○ Performance ○ Back and forth with user’s python code ○ Interoperability with data structures in Python - shared memory

建规则。 Ninja 是一个高性能，跨平台的构建系统， Linux 、 Windows 、 MacOS 上都可 以用。 • Ninja 可以从包管理器里安装，没有包管理器的 Windows 可以用 Python 的包管理器安 装： • pip install ninja （有趣的事实： CMake 也可以通过 pip install cmake 安装……） • 事实上， MSBuild 是单核心的构建系统， Fortran ：老年人的编程语言 • CUDA ：英伟达的 CUDA （ 3.8 版本新增） • OBJC ：苹果的 Objective-C （ 3.16 版本新增） • OBJCXX ：苹果的 Objective-C++ （ 3.16 版本新增） • ISPC ：一种因特尔的自动 SIMD 编程语言（ 3.18 版本新增） • 如果不指定 LANGUAGES ，默认为 C 和 CXX 。 https://cmake VERSION x.y.z) 可以把当前项目的版本号设定为 x.y.z 。 • 之后可以通过 PROJECT_VERSION 来获取当前项目的版本号。 • PROJECT_VERSION_MAJOR 获取 x （主版本号）。 • PROJECT_VERSION_MINOR 获取 y （次版本号）。 • PROJECT_VERSION_PATCH 获取 z （补丁版本号）。 一些没什么用，但 CMake

pair insert(int val); http://c.biancheng.net/view/7196.html glibc 中 pair 的定义 • pair 类似于 python 里的元组，不过固定只能有两个元素，自从 C++11 引 入了能支持任意多元素的 tuple 以来，就没 pair 什么事了……但是为了兼 容 pair 还是继续存在着。 pair 是个模板类，根据尖括号里你给定的类型来 • 刚刚说过， end() 指向的是 set 的尾部 再之后一格元素，他指向的是一个不存在 的地址，不可能有任何元素在那里！因此 end() 常被标准库用作一个标记，来表示 找不到的情况。 Python 中的 find 找不 到元素时会返回 -1 来表示，也是这个思 想。 • iterator find(int const &val) const; 1 2 4 find(2) begin() 个 size() 函数查询其中元素 个数。 • size_t size() const noexcept; set 的不去重版本： multiset • set 具有自动排序，自动去 重，能高效地查询的特点。 其中去重和数学的集合很像 。 • 还有一种不会去重的版本， 那就是 multiset ，他允许重 复的元素，但仍保留自动排 序，能高效地查询的特点。 • 特点：因为 multiset

分别在各自的目录下有自己的 CMakeLists.txt 。 二、根项目的 CMakeLists.txt 配置 • 在根项目的 CMakeLists.txt 中，设置了默 认的构建模式，设置了统一的 C++ 版本 等各种选项。然后通过 project 命令初始 化了根项目。 • 随后通过 add_subdirectory 把两个子项 目 pybmain 和 biology 添加进来（顺序 无关紧要），这会调用 Qt5.12.1 ，你设置了环 境变量 Qt5_DIR=/opt/Qt5.12.1 ，后来又搞了个 B 项目依赖 Qt5.10.3 ，但是你忘了你设置过全 局的环境变量指向 5.12.1 了，导致版本冲突。 • 单项目有效（写死在 CMakeLists.txt ）虽然方便了你，但是你的 CMakeLists.txt 拿到别人电脑 上（例如你通过 GitHub 开源的），可能你 set(Qt5_DIR D:/Qt5.12.1 。 • 则你会看到他下面有几个子目录： • D:/Qt5.12.1/msvc2017_64 （由 VS2017 编译 64 位版本） • D:/Qt5.12.1/mingw_64 （由 MinGW 编译 64 位版本） • 这几个目录里又分别包含： • D:/Qt5.12.1/msvc2017_64/include/qt/QtCore/qstring.h （实际的头文件，属于

生成两份源码级不同的 代码。 __CUDA_ARCH__ 是个版本号 • 其实 __CUDA_ARCH__ 是一个整数，表 示当前编译所针对的 GPU 的架构版本号 是多少。这里是 520 表示版本号是 5.2.0 ，最后一位始终是 0 不用管，我们 通常简称他的版本号为 52 就行了。 • 这个版本号是编译时指定的版本，不是运 行时检测到的版本。编译器默认就是最老 的 52 ，能兼容所有 GTX900 CMake 设置架构版本号 • 可以用 CMAKE_CUDA_ARCHITECTURES 这个变量 ，设置要针对哪个架构生成 GPU 指令码。 • 小彭老师的显卡是 RTX2080 ，他的版本号是 75 ，因 此最适合他用的指令码版本是 75 。 • 如果不指定，编译器默认的版本号是 52 ，他是针对 GTX900 系列显卡的。 • 不过英伟达的架构版本都是向前兼容的，即版本号为 75 的 RTX2080 也可以运行版本号为 52 的指令码，虽然 不够优化，但是至少能用。也就是要求：编译期指定的 版本 ≤ 运行时显卡的版本。 CMAKE_CUDA_ARCHITECTURES 会自动转换成 --gpu-code 等编 译 flag 版本号不要太新了 • 比如这里设置了 RTX3000 系列的架构版 本号 86 ，在 RTX2080 上就运行不出结 果。 • 最坑的是他不会报错！也不输出任何东西

• 对于传统分支的做法，为什么排序了的更 高效？既然无分支更高效，我要怎样优化 才能让我的程序变成无分支的呢？那就来 看本期性能优化专题课吧！ 分支预测成败对性能的影响 排序为什么对有分支的版本影响那么大 为什么需要流水线 • 为了高效， CPU 的内部其实是一个流水 线 (pipeline) 。流水线的目的是能把原本 串行的一系列指令并行化。为了理解为什 么需要流水线，我们先反过来，假设没有 10 = 42 。 • 对于 x 小于等于 0 的情况， (x > 0) 变成 0 ，相当于 32 + 0 * 10 = 32 + 10 = 32 。 • 这样一来就和原来带 if-else 的版本的效果完全一样，但是取缔了分支，更高效。 • 我称之为“妙用加减乘”优化法。 “ 妙用加减乘”进行无分支优化的通用公式 • 因此我们总结规律得出： • if (cond) return a; ? a : b) // 方法 3 • 三目运算符通常会变成和 if-else 一样的分 支，同样会生成条件跳转指令，理应一样 低效。但是有时候编译器会检测到，可以 帮你自动优化成无分支版本的。 “ 妙用加减乘”进行无分支优化的通用公式 • 我比较喜欢方法 2 ，因为他可以很直观地同样适用于多个分支的情况，例如： • if (x < 0) return 0; • else if

关键字语义的修改使得我 们更加有信心来操控极度复杂的模板类型。同时还对语言运行期进行了大量的强化，Lambda 表达式的出 现让 C++ 具有了『匿名函数』的『闭包』特性，而这一特性几乎在现代的编程语言（诸如 Python/Swift/. . . ）中已经司空见惯，右值引用的出现解决了 C++ 长期以来被人诟病的临时对象效率问题等等。 C++17 则是近三年依赖 C++ 社区一致推进的方向，也指出了 现代 C++ len_foo() 在运行期实际上是返 回一个常数，这也就导致了非法的产生。 注意，现在大部分编译器其实都带有自身编译优化，很多非法行为在编译器优化的加持下会 变得合法，若需重现编译报错的现象需要使用老版本的编译器。 C++11 提供了 constexpr 让用户显式的声明函数或对象构造函数在编译期会成为常量表达式，这 个关键字明确的告诉编译器应该去验证 len_foo 在编译期就应该是一个常量表达式。 == 1) return 1; if(n == 2) return 1; return fibonacci(n-1) + fibonacci(n-2); } 为此，我们可以写出下面这类简化的版本来使得函数从 C++11 开始即可用： constexpr int fibonacci(const int n) { return n == 1 || n == 2 ? 1 : fibonacci(n-1)

find_first_not_of 寻找不在集合内的字符 举一反三： find_last_of 、 find_last_not_of • find 的反向版本是 rfind 。 • find_first_of 的反向版本是 find_last_of 。 • find_first_not_of 的反向版本是 find_last_not_of 。 replace 替换一段子字符串 • replace(pos, len, “str”) &append(const char *s, size_t len); // 只保留前 len 个字符 append 追加一段字符串 • 前面两个是最常用的版本，和 += 也是等价的。 • 后面两个带 len 的版本很奇怪，他们居然是反过来的： • 对于 str 是 string 类型时，会变成保留后半部分。 • 对于 str 是 const char * 类型时，会保留前半部分。 size() - len 个字符 • string &insert(size_t pos, const char *s, size_t len); // 只保留前 len 个字符 • 后两个版本和 append 的情况一样诡异……通常我们只用前两个就行。 • 又是一个就地修改字符串，返回指向自身引用的函数…… insert 插入一段字符串 • 当然，更直观的做法，还是 substr 配合

关于本书 本项目旨在创建一本开源、免费、对新手友好的数据结构与算法入门教程。 ‧ 全书采用动画图解，结构化地讲解数据结构与算法知识，内容清晰易懂，学习曲线平滑。 ‧ 算法源代码皆可一键运行，支持 Python、C++、Java、C#、Go、Swift、JavaScript、TypeScript、Dart、 Rust、C 和 Zig 等语言。 ‧ 鼓励读者在线上章节评论区互帮互助、共同进步，提问与评论通常可在两日内得到回复。 。建议记住它们，以便阅读文献。 ‧ 专有名词和有特指含义的词句会使用“引号” 标注，以避免歧义。 ‧ 重要名词、重点内容和总结性语句会 加粗，这类文字值得特别关注。 ‧ 当涉及编程语言之间不一致的名词时，本书均以 Python 为准，例如使用 None 来表示“空”。 ‧ 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 容。 图 0‑5 代码块与对应的源代码文件 除了本地运行代码，网页版还支持 Python 代码的可视化运行（基于 pythontutor 实现）。如图 0‑6 所示，你 可以点击代码块下方的“可视化运行”来展开视图，观察算法代码的执行过程；也可以点击“全屏观看”，以 获得更好的阅览体验。 图 0‑6 Python 代码的可视化运行 第 0 章 前言 hello‑algo.com 8 0

关于本书 本项目旨在创建一本开源、免费、对新手友好的数据结构与算法入门教程。 ‧ 全书采用动画图解，结构化地讲解数据结构与算法知识，内容清晰易懂，学习曲线平滑。 ‧ 算法源代码皆可一键运行，支持 Python、C++、Java、C#、Go、Swift、JavaScript、TypeScript、Dart、 Rust、C 和 Zig 等语言。 ‧ 鼓励读者在线上章节评论区互帮互助、共同进步，提问与评论通常可在两日内得到回复。 住它们， 以便阅读文献。 ‧ 重点内容和总结性语句会 加粗，这类文字值得特别关注。 ‧ 有特指含义的词句会使用“引号”标注，以避免歧义。 ‧ 当涉及编程语言之间不一致的名词时，本书均以 Python 为准，例如使用 None 来表示“空”。 ‧ 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。 第 0 章 前言 hello‑algo 容。 图 0‑5 代码块与对应的源代码文件 除了本地运行代码，网页版还支持 Python 代码的可视化运行（基于 pythontutor 实现）。如图 0‑6 所示，你 可以点击代码块下方的“可视化运行”来展开视图，观察算法代码的执行过程；也可以点击“全屏观看”，以 获得更好的阅览体验。 图 0‑6 Python 代码的可视化运行 第 0 章 前言 hello‑algo.com 8 0