算法基础 -- ARM 体系架构设计专家的算法提升目标

算法提升目标:ARM 体系架构设计专家

1. 位运算优化

相关 ARM 知识点：SIMD、NEON、SVE、低功耗优化、加密计算、数据压缩

推荐题目：

• 136. 只出现一次的数字（异或运算）
• 190. 颠倒二进制位（位反转，ARM rbit 指令）
• 191. 位1的个数（Hamming Weight，ARM popcnt 指令）
• 338. 比特位计数（动态规划优化位计算）
• 461. 汉明距离（XOR 计算）
• 693. 交替位二进制数（逻辑运算优化）
• 868. 二进制间距（ARM NEON 指令优化）

ARM 体系应用：

• SIMD 优化：NEON 指令支持 vbitcnt 计算 Hamming Weight，可用于优化位运算题目。
• 低功耗优化：位运算可以减少分支预测失败的影响，降低功耗。

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2. 数组与矩阵优化

相关 ARM 知识点：SVE/SVE2、矩阵乘法优化（GEMM）、FFT/卷积计算、Cache 友好访问模式

推荐题目：

• 48. 旋转图像（矩阵旋转，ARM SIMD 加速）
• 73. 矩阵置零（空间优化）
• 118. 杨辉三角（动态规划）
• 240. 搜索二维矩阵 II（二分优化搜索）
• 378. 有序矩阵中第 K 小的元素（Heap + 分治）
• 542. 01 矩阵（BFS + DP）
• 733. 图像渲染（BFS/DFS）

ARM 体系应用：

• SVE/SVE2 加速矩阵运算，如 GEMM（通用矩阵乘法）。
• FFT 在 ARM NEON 中有加速指令，常用于计算机视觉、信号处理。
• Cache 友好的访问模式（行优先 vs. 列优先）可以减少 Cache Miss。

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3. 栈与队列

相关 ARM 知识点：LIFO/FIFO 结构、Cache 友好性、TLB 访问优化、硬件调度

推荐题目：

• 20. 有效的括号（栈基础）
• 155. 最小栈（双栈优化）
• 225. 用队列实现栈（双队列）
• 232. 用栈实现队列（双栈）
• 239. 滑动窗口最大值（单调队列优化）
• 394. 字符串解码（递归栈）

ARM 体系应用：

• ARMv8-A 架构的 SP（Stack Pointer）优化栈访问，提高访问效率。
• ARMv9 的 MTE（Memory Tagging）可用于检测栈溢出问题。

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4. 哈希与前缀和

相关 ARM 知识点：Cache 友好性、Bloom Filter、哈希表优化（CRC32/SHA 加速）、预取机制

推荐题目：

• 1. 两数之和（哈希映射）
• 560. 和为 K 的子数组（前缀和 + 哈希表）
• 974. 和可被 K 整除的子数组（前缀和优化）

ARM 体系应用：

• CRC32 指令优化哈希函数计算，提高数据校验速度。
• Prefetch 机制优化大规模哈希访问，减少 Cache Miss。

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5. 动态规划（DP）

相关 ARM 知识点：并行优化、分块计算、低功耗优化（WFE/WFI）、TLB 热映射

推荐题目：

• 70. 爬楼梯（Fibonacci 动态规划）
• 198. 打家劫舍（动态规划优化）
• 322. 零钱兑换（完全背包 DP）
• 300. 最长递增子序列（O(nlogn) 优化）
• 1143. 最长公共子序列（字符串 DP）

ARM 体系应用：

• TLB 热映射优化内存访问，提高 DP 计算效率。
• SVE2 可用于加速 Fibonacci 级别的 DP 计算。

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6. 并发与锁

相关 ARM 知识点：Mutex、Spinlock、CAS（Compare-And-Swap）、MPAM（Memory Partitioning）

推荐题目：

• 1114. 按序打印（多线程同步）
• 1115. 交替打印 FooBar（互斥锁）
• 1116. 打印零与奇偶数（原子操作）

ARM 体系应用：

• LDAXR/STLXR（Load Acquire / Store Release）用于 ARM 原子操作。
• WFE/WFI 指令可降低 CPU 空转，提高多线程调度效率。

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总结

以上 LeetCode 题目覆盖了 ARM 体系结构的多个关键优化方向，包括：

1. 位运算加速（NEON/SVE）
2. 矩阵优化（Cache 友好、FFT 加速）
3. 数据结构与缓存（L1/L2/L3 Cache 交互）
4. 并行与多线程（多核调度、Spinlock）

如果你的目标是 ARM 体系结构优化，可以先刷 位运算 + 数组 + DP，再深入 并发控制与高性能计算 相关的题目。