C-Plus-Plus 算法仓库全览：DIRECTORY.md 分类索引的导航指南与模块速查

C-Plus-Plus 算法仓库全览DIRECTORY.md 分类索引的导航指南与模块速查【免费下载链接】C-Plus-PlusCollection of various algorithms in mathematics, machine learning, computer science and physics implemented in C for educational purposes.项目地址: https://gitcode.com/gh_mirrors/cp/C-Plus-Plus本文以仓库根目录下的 DIRECTORY.md 为索引骨架系统拆解这份 24 大类、360 余个条目的算法目录它既是阅读 TheAlgorithms/C-Plus-Plus 开源仓库的导航地图也是快速定位任意算法实现、理解仓库模块划分的第一手资料。读完本文你将掌握从索引条目反查源码、按分类学习算法、以及结合 CMake 构建与 Doxygen 文档生态快速上手的完整方法。一、DIRECTORY.md 是什么一份算法仓库的完整地图在任何一个大型开源算法仓库中最大的痛点不是有没有某个算法而是算法放在哪里、属于哪个分类、实现长什么样。TheAlgorithms/C-Plus-Plus 仓库用一份纯 Markdown 的 DIRECTORY.md 解决了这个问题——它用 24 个##二级标题组织起 360 余个条目每个条目都以* 算法名的列表形式给出一行一个算法直接映射到仓库中真实存在的源文件。从文档结构与仓库布局对应关系看DIRECTORY.md 的章节名与仓库根目录下的 24 个模块目录一一对应这份索引与仓库物理结构是严格同步的例如## Backtracking章节对应 backtracking/ 目录## Sorting章节对应 sorting/ 目录。这意味着你完全可以把它当作仓库的目录表Table of Contents来使用先看章节定位领域再看条目定位具体算法最后通过条目中的路径直接跳进源码。与 README.md 的定位互补README 回答这个仓库是什么、有什么特性、如何贡献而 DIRECTORY.md 回答这个仓库里具体有什么、每个算法文件在哪。README 中声明的仓库特性——MIT 许可、面向教学的开源实现集合、同一目标往往有多种不同策略与优化的实现、严格遵循 C17、仅依赖 STL 无外部库、程序内置自检——都可以在 DIRECTORY.md 的条目分布中得到印证例如动态规划一章同时收录了coin_change.cpp与coin_change_topdown.cpp两种实现策略。二、索引的组织方式分类、条目与命名规律2.1 三级结构大类 → 条目 → 源码文件DIRECTORY.md 的格式非常规整可总结为三级导航结构层级Markdown 语法含义示例大类## 名称算法领域分类对应仓库根目录下的同名目录## Dynamic Programming→dynamic_programming/条目* 名称单个算法或头文件名称即算法的人读名称* [Sudoku Solver](https://link.gitcode.com/i/c8f013262596ac8ffb963144541e5ce7)源码条目链接指向的.cpp/.hpp文件完整可编译实现含文档注释与自检backtracking/sudoku_solver.cpp条目名称采用去扩展名、空格转驼峰的命名规律例如count_bits_flip.cpp对应条目Count Bits Flipn_queens_all_solution_optimised.cpp对应N Queens All Solution Optimised。反过来当你在源码目录里看到一个xxx.cpp文件时也可以按此规律在 DIRECTORY.md 中反查它所属的分类。2.2 子目录嵌套以 Data Structures 的 Cll 为例大部分条目是扁平的但## Data Structures章节展示了嵌套子目录的表达方式——Cll作为一个缩进的小节出现其下再挂 3 个条目* Cll * [Cll](https://link.gitcode.com/i/5f75d9e5a604530224db6ca63985430c) * [Cll](https://link.gitcode.com/i/85d47acd74a2fa84f65041d79eeeee87) * [Main Cll](https://link.gitcode.com/i/7d27a3da63ac8f16b9ed6e951b8f709e)这种嵌套对应仓库中真实的 data_structures/cll/ 子目录实现文件cll.cpp、头文件cll.h、以及演示入口main_cll.cpp被拆成三个独立条目说明索引不仅覆盖一个文件一个算法的独立实现也覆盖头文件 实现 示例的模块化结构。这是阅读索引时值得注意的细节条目不一定是完整可执行程序也可能是头文件或测试文件例如data_structures/queue.hpp、data_structures/test_queue.cpp、ciphers/uint128_t.hpp等。2.3 同类算法的多实现并存现象README 明确指出仓库允许同一目标存在多种不同策略和优化的实现这一设计在索引中随处可见回溯领域同时收录 n_queens.cpp、n_queens_all_solution_optimised.cpp、nqueen_print_all_solutions.cpp 三种 N 皇后解法排序领域为归并、快排、希尔、基数、选择等经典算法各准备了多份实现如 quick_sort.cpp、quick_sort_3.cpp、quick_sort_iterative.cpp、random_pivot_quick_sort.cpp数据结构领域同时提供 queue_using_array.cpp 与 queue_using_linked_list.cpp 等不同底层实现的队列。这为学习带来直接好处你可以通过索引一次性找出某个算法的全部变体横向比较它们的时间复杂度、代码风格与适用场景这正是以索引为纲进行对比学习的典型用法。三、24 大分类全景导读从索引到每个模块以下按 DIRECTORY.md 的章节顺序逐类说明模块定位并给出各分类的代表性条目与源码路径。每一类的目录结构与 DIRECTORY.md 章节一一对应可据此快速展开阅读。3.1 Backtracking回溯收录 13 个条目覆盖经典搜索与约束满足问题约束传播Graph Coloring、路径搜索Rat Maze、组合枚举Subset Sum、Subarray Sum、博弈搜索Minimax以及模式匹配Wildcard Matching。N 皇后与数独Sudoku Solver的多版本并存尤其适合做回溯剪枝策略的对比练习。3.2 Bit Manipulation位运算10 个条目聚焦位级技巧基础判断Power Of 2、Set Kth Bit、位计数Count Of Set Bits、距离度量Hamming Distance、编码Gray Code以及用位掩码压缩状态的 DP 应用Travelling Salesman Using Bit Manipulation。值得留意的是实际目录中还存在 check_even_odd.cpp 等文件说明索引与实际源码目录之间可能存在轻微滞后以 DIRECTORY.md 为准导航、以目录清单为准核对是最稳妥的组合用法。3.3 Ciphers密码学11 个条目构成一个小型密码学工具箱古典替换密码Caesar Cipher、Atbash Cipher、Vigenere Cipher、编码Base64 Encoding、Morse Code、A1Z26 Cipher、现代密码协议Elliptic Curve Key Exchange以及两个大整数头文件 uint128_t.hpp 与 uint256_t.hpp后者为超出内置整数范围的密码运算提供了基础类型。3.4 Cpu Scheduling AlgorithmsCPU 调度算法仅 2 个条目但主题集中对应操作系统课程的核心内容Fcfs Scheduling先来先服务与 Non Preemptive Sjf Scheduling非抢占式短作业优先。适合在学习进程调度时对照实现理解平均等待时间的差异。3.5 Data Structures数据结构索引中条目最多的模块之一38 个条目覆盖线性结构Linked List、Doubly Linked List、各类 Stack/Queue 实现、树结构Avltree、Rb Tree、Treap、Tree 234、高级结构Bloom Filter、Skip List、Segment Tree、Sparse Table、并查集Disjoint Set、Dsu Path Compression、Dsu Union Rank以及字典树三连Trie Modern、Trie Tree、Trie Using Hashmap。该模块还包含头文件node.hpp、queue.hpp、stack.hpp与测试文件test_queue.cpp、test_stack.cpp阅读时需区分可独立运行的程序与供复用的组件。3.6 Divide And Conquer分治两个重量级算法Karatsuba Algorithm For Fast Multiplication大整数快速乘法与 Strassen Matrix Multiplication矩阵快速乘法都是突破朴素复杂度的经典分治范例适合验证通过减少子问题个数来降低总复杂度的核心思想。3.7 Dynamic Programming动态规划32 个条目是仓库中内容最丰富的领域之一覆盖 DP 的几乎所有经典范式背包系列0 1 Knapsack、Unbounded 0 1 Knapsack、区间 DPMatrix Chain Multiplication、Palindrome Partitioning、序列 DPLongest Common Subsequence、Longest Increasing Subsequence 及其 O(n log n) 优化版、Edit Distance、一维 DPHouse Robber、Kadane、Catalan Numbers、图论 DPBellman Ford、Floyd Warshall以及状态压缩Egg Dropping Puzzle。同题多解在此体现得尤为明显如coin_change的 bottom-up 与 topdown 两个版本是理解状态定义与转移方向差异的理想素材。3.8 Games 与 Graphics游戏与图形这两个模块各含 1 个条目Memory Game 是一个基于控制台/内存操作的小游戏示例Spirograph 则用图形方式演示摆线绘制。它们展示了算法仓库中趣味性与可视化的一面适合作为学习完基础语法后的综合练习参考。3.9 Geometry计算几何4 个条目构成计算几何基础套件凸包算法两件套Graham Scan Algorithm 与配套头文件 graham_scan_functions.hpp、Jarvis Algorithm以及 Line Segment Intersection线段相交判定。注意 Graham Scan 也是头文件 实现的模块化结构示例。3.10 Graph图算法21 个条目是仓库另一大核心模块几乎覆盖图论课程全部主题遍历Breadth First Search、Depth First Search 及其栈实现版、最短路Dijkstra、Bidirectional Dijkstra、最小生成树Prim、Kruskal、强连通与割点Kosaraju、Bridge Finding With Tarjan Algorithm、二分图Is Graph Bipartite、Is Graph Bipartite2、网络流Max Flow With Ford Fulkerson And Edmond Karp Algo、最大匹配Hopcroft Karp以及拓扑排序双版本递归版 Topological Sort 与 Kahn 算法版 Topological Sort By Kahns Algo。3.11 Greedy Algorithms贪心算法10 个条目调度与匹配Gale Shapley、编码Huffman、最小生成树贪心视角Boruvkas Minimum Spanning Tree、Kruskals Minimum Spanning Tree、Prims Minimum Spanning Tree、以及 Dijkstra Greedy与 graph 模块的 Dijkstra 实现互为印证。贪心算法与 DP、图算法在仓库中形成交叉恰好体现同一问题多视角实现的仓库特色。3.12 Hashing哈希7 个条目涵盖哈希技术的多个层次冲突解决策略三件套Chaining 链地址法、Linear Probing Hash Table 线性探测、Quadratic Probing Hash Table 二次探测、Double Hash Hash Table 双重哈希以及三个密码学哈希算法实现Md5、Sha1、Sha256。想对比开放寻址与链地址的优劣、或学习哈希函数的迭代压缩过程这个模块是最直接的入口。3.13 Machine Learning机器学习8 个条目以从零实现的方式覆盖经典 ML 算法搜索A Star Search、线性模型Adaline Learning、Ordinary Least Squares Regressor、实例学习K Nearest Neighbors配套数据文件 iris.csv、无监督Kohonen Som Topology、Kohonen Som Trace、神经网络Neural Network以及向量运算头文件 vector_ops.hpp。这些实现不依赖任何第三方 ML 框架是理解算法数学原理的极佳参照。3.14 Math数学60 个条目是仓库中数量最多的分类按内容可进一步归组数论素数判定与筛法Check Prime、Eratosthenes、Sieve Of Eratosthenes、Miller Rabin、GCD/LCM 系列Gcd Iterative Euclidean、Gcd Recursive Euclidean、Least Common Multiple、模运算Modular Exponentiation、Modular Inverse Fermat Little Theorem、数论函数Eulers Totient Function、Number Of Positive Divisors组合数学Binomial Calculate、N Choose R、Ncr Modulo P数列与递推Fibonacci 家族Fibonacci、Fibonacci Fast、Fibonacci Matrix Exponentiation、N Bonacci、Linear Recurrence Matrix阶乘与大数Factorial、Large Factorial、Large Number几何与数值工具Area、Volume、Vector Cross Product、Complex Numbers。3.15 Numerical Methods数值方法23 个条目构成一个小型数值分析库方程求根Bisection Method、False Position、Newton Raphson Method、Brent Method Extrema、数值积分Composite Simpson Rule、Midpoint Integral Method、ODE 求解Ode Forward Euler、Ode Midpoint Euler、Ode Semi Implicit Euler、Rungekutta、线性代数Gaussian Elimination、Lu Decompose 及头文件 lu_decomposition.h、Qr Decomposition 及 qr_decompose.h、Qr Eigen Values、正交化Gram Schmidt以及信号处理Fast Fourier Transform、Inverse Fast Fourier Transform。3.16 Operations On Datastructures数据结构操作12 个条目专注于对既有数据结构的操作技巧与 Data Structures 模块互为补充数组旋转Array Left Rotation、Array Right Rotation、链表操作Get Size Of Linked List、Reverse A Linked List Using Recusion、Selectionsortlinkedlist、集合运算Intersection Of Two Arrays、Union Of Two Arrays、树操作Inorder Successor Of Bst、Reverse Binary Tree以及字典树扩展Trie Multiple Search。3.17 Others其他28 个条目收录难以归入上述大类的实用小程序数字与进制转换Decimal To Binary、Decimal To Hexadecimal、Decimal To Roman Numeral、缓存策略Lru Cache、Lfu Cache、经典益智Tower Of Hanoi、Happy Number、表达式与括号处理Paranthesis Matching、Postfix Evaluation、模式打印Pascal Triangle、Spiral Print、Stairs Pattern以及 Fast Integer Input 这类性能技巧。3.18 Physics、Probability、Range QueriesPhysics1 个条目Ground To Ground Projectile Motion抛体运动仿真展示数值计算在物理模拟中的应用Probability7 个条目概率论基础公式与常见分布实现包括 Addition Rule、Bayes Theorem、Binomial Dist、Exponential Dist、Geometric Dist、Poisson Dist以及数据结构化的 Windowed MedianRange Queries7 个条目区间查询全家桶——Fenwick Tree、Segtree、Sparse Table Range Queries、Prefix Sum Array、Heavy Light Decomposition、Mo莫队算法、Persistent Seg Tree Lazy Prop可持久化线段树 懒标记。从静态到动态、从离线到可持久化这个模块是学习区间数据结构演进的绝佳序列。3.19 Search 与 Sorting搜索与排序Search16 个条目线性搜索Linear Search、二分及其变体Binary Search、Ternary Search、Jump Search、Exponential Search、Fibonacci Search、Interpolation Search、特殊结构搜索Hash Search、Sublist Search、Saddleback Search、Text Search以及检测算法Floyd Cycle Detection AlgoSorting44 个条目覆盖全部经典排序——比较排序Bubble Sort、Insertion Sort、Selection Sort Iterative、Merge Sort、Heap Sort、Quick Sort、非比较排序Counting Sort、Radix Sort、Bucket Sort、Pigeonhole Sort、复杂/变种排序Tim Sort、Shell Sort、Comb Sort、Stooge Sort、Strand Sort以及趣味算法Bogo Sort、Slow Sort。44 个条目中的大量同题异构使 Sorting 成为对比不同排序策略复杂度的最佳分类。3.20 Strings字符串8 个条目覆盖字符串匹配与处理的主流算法Brute Force String Searching朴素匹配、Knuth Morris PrattKMP、Rabin Karp滚动哈希、Boyer Moore 与 Horspool跳跃式匹配、Z FunctionZ 算法、Manacher Algorithm回文子串、Duval最小循环节/Lyndon 分解。想系统学习字符串匹配的演进按此目录顺序阅读即可形成完整知识链。四、从索引到实践如何用 DIRECTORY.md 定位并运行一个算法DIRECTORY.md 的价值在于索引 → 源码 → 运行的闭环。以查找并运行一个排序算法为例第一步定位在## Sorting章节找到* [Merge Sort](https://link.gitcode.com/i/a81db98747ae338cb5559e022cb31728)得到源码路径sorting/merge_sort.cpp。第二步阅读打开 sorting/merge_sort.cpp可以看到仓库源码的通用编写规范这一点与 CodingGuidelines.md 相呼应文件头部的brief、details文档注释说明算法原理与复杂度函数实现使用 STL如std::vector、std::sort仅用于测试对比且不依赖外部库main()末尾带有自检逻辑self_test()确保实现正确性。第三步运行仓库采用 CMake 构建所有.cpp文件都会由各子目录的 CMakeLists 自动收集并编译成同名可执行文件。以 sorting/CMakeLists.txt 为例它通过file(GLOB APP_SOURCES RELATIVE ... *.cpp)收集目录下全部源文件再在foreach循环中为每个源文件add_executable并install到bin/sorting。因此无需为单个算法手写构建脚本# 在仓库根目录配置并构建需 CMake 3.22 cmake -B build -S . cmake --build build --target merge_sort # 直接运行编译产物 ./build/sorting/merge_sort根目录 CMakeLists.txt 还说明了整个仓库的构建约定强制 C17 标准CMAKE_CXX_STANDARD 17、开启-Wall -Wextra严格告警、提供USE_OPENMP选项默认 ON以启用 OpenMP 多线程加速若找到 OpenMP 3.0 则各子目录可执行文件自动链接OpenMP::OpenMP_CXX、并通过add_subdirectory一次性挂载全部 24 个模块目录。README 声明源码在 WindowsMSVC 19 2022、macOSAppleClang 15.0.15、Ubuntu/LinuxGNU 13.3.0三个平台均通过 CI 编译测试因此上述构建流程在上述环境下均可复现。五、DIRECTORY.md 与文档生态索引如何进入 Doxygen 文档DIRECTORY.md 不是孤立的文件它与仓库的文档生成体系紧密相关。根目录 CMakeLists.txt 在检测到 Doxygen 时会注册一个名为doc的构建目标使用 doc/Doxyfile 作为配置从源码直接生成在线文档README 中说明文档站点由仓库源码直接生成包含源码片段、执行细节、程序流程图示与 STL 链接。Doxyfile 中的关键配置与 DIRECTORY.md 的分工如下Doxyfile 配置项值与索引的关系PROJECT_NAMETheAlgorithms/C文档站点标题与仓库项目名一致PROJECT_BRIEFAll the algorithms implemented in C站点简介INPUT/RECURSIVE空 /YES由 CMake 的doxygen_add_docs注入源码目录并递归扫描覆盖 DIRECTORY.md 中的全部条目SOURCE_BROWSER/INLINE_SOURCESYES/YES生成可浏览的源码页面相当于把索引条目的链接目标变成可视化页面EXCLUDE_PATTERNS*/build/*排除构建产物保证索引对应的是真实源码USE_MDFILE_AS_MAINPAGE空主页面由 README含#mainpage标记承担DIRECTORY.md 则以目录文件形式被索引GENERATE_HTML/GENERATE_LATEXYES/YES同时输出 HTMLbuild/html与 LaTeXbuild/latex两种格式HTML_HEADER/HTML_EXTRA_STYLESHEETdoc/html/header.html / doc/styles/doxygen-awesome.css自定义页面头与主题样式HAVE_DOTYES允许生成调用关系图等图形化内容构建文档的目标命令为cmake --build build --target doc在 Doxygen 生成的站点中读者既可以通过Files菜单浏览全部被文档化的文件README 对此有明确说明也可以对照 DIRECTORY.md 的分类心智模型快速定位目标算法——这正是索引文件在人读仓库导航与机读文档生成两个层面上的双重价值。六、把 DIRECTORY.md 当作可检索的知识地图来用对开发者、Agent 与 LLM 而言DIRECTORY.md 还是一种高度结构化的知识检索入口其价值体现在三个层面1. 按问题反查算法。遇到最长上升子序列的 O(n log n) 解法这类问题直接在索引中检索Longest Increasing Subsequence可同时命中 dynamic_programming/longest_increasing_subsequence.cpp、dynamic_programming/longest_increasing_subsequence_nlogn.cpp 与 search/longest_increasing_subsequence_using_binary_search.cpp 三个条目一次获取三种视角。2. 按知识体系系统学习。索引的分类本身就是一张算法课程大纲Search → Sorting → Data Structures → Graph → Dynamic Programming → Greedy → Numerical Methods顺着章节顺序阅读即可建立从基础到进阶的完整知识链路。3. 作为代码检索的补充索引。虽然常规代码检索工具可以按文件名搜到n_queens.cpp但 DIRECTORY.md 提供了语义化的别名如N Queens All Solution Optimised对不熟悉仓库命名规则的检索者而言命中率更高。使用时有一点需要留意从仓库实际目录清单与 DIRECTORY.md 条目的对照可以推断索引可能存在少量滞后例如 bit_manipulation 目录中实际存在而索引未收录的 check_even_odd.cppgraph 目录中未出现在索引里的 number_of_paths.cpp 等。因此导航以 DIRECTORY.md 为主核对以实际目录清单为准两者结合可避免遗漏。七、结语一份索引串起整个算法仓库DIRECTORY.md 虽是一份纯列表文件却是 TheAlgorithms/C-Plus-Plus 仓库中最具导航价值的文档它以 24 个大类、360 余个条目完整映射了仓库的物理结构与知识体系从回溯、动态规划到图算法、数值方法从经典排序到机器学习与密码学一条链接直达一份可编译、可运行、带自检的 C17 实现。配合 README.md 了解仓库定位、配合根目录与各子目录的 CMakeLists.txt 完成构建运行、配合 doc/Doxyfile 生成可视化文档你就能以这份索引为起点高效地把整个仓库变成自己的算法学习与实践工具箱。【免费下载链接】C-Plus-PlusCollection of various algorithms in mathematics, machine learning, computer science and physics implemented in C for educational purposes.项目地址: https://gitcode.com/gh_mirrors/cp/C-Plus-Plus创作声明：本文部分内容由AI辅助生成（AIGC），仅供参考