Patrones DSA para TS: guía práctica y resumen de complejidad para desarrolladores
Este artículo reorganiza y traduce al español un compendio de patrones de estructuras de datos y algoritmos pensado para implementaciones en TypeScript. Incluye una visión general de complejidad, cuándo aplicar cada patrón, ejemplos de problemas comunes y la estrategia de resolución sin entrar en trozos de código extensos. Es ideal para entrevistas, revisiones técnicas y diseño de soluciones en proyectos de software a medida.
Resumen de complejidades por patrón: Two Pointers tiempo O(n) espacio O(1); Sliding Window tiempo O(n) espacio O(1) o O(k) según caso; Fast Slow Pointers tiempo O(n) espacio O(1); Merge Intervals tiempo O(n log n) espacio O(n); Cyclic Sort tiempo O(n) espacio O(1); Binary Search tiempo O(log n) en búsqueda, O(1) para acceso; DFS y BFS tiempo O(V+E) espacio O(V); Backtracking exponencial en el peor caso; Dynamic Programming varía según el problema, desde O(n) hasta O(n2) tiempo; Greedy normalmente O(n) o O(n log n); Heap prioridad O(n log n) tiempo; Union Find casi amortizado constante por operación; Topological Sort O(V+E).
Patrones y cuándo usarlos: Two Pointers emplear en arrays ordenados para pares y subarrays; Sliding Window útil para substrings y subarrays con condiciones de suma, distancia o unicidad; Fast & Slow Pointers para detección de ciclos y para encontrar el punto medio en listas enlazadas; Merge Intervals cuando trabajas con intervalos solapados; Cyclic Sort para problemas con valores en rango 1..n donde buscas faltantes o repetidos; Binary Search cuando los datos son ordenados o la respuesta admite búsqueda binaria sobre el espacio respuesta; DFS / BFS para recorrer grafos, árboles o matrices; Backtracking cuando necesitas generar todas las combinaciones o permutaciones; Dynamic Programming cuando hay subproblemas solapados y estados; Greedy cuando una elección local óptima conduce a solución global; Heap para top k, medianas y colas de prioridad; Union Find para conectividad eficiente y detección de ciclos; Topological Sort para dependencias y ordenación de tareas en DAG.
Patrones con ejemplos y enfoque de solución
Two Pointers ejemplos y enfoque: Pair with Target Sum en array ordenado usar punteros izquierdo y derecho moviendo según la suma; Remove Duplicates in-place usar puntero de escritura y lectura; Valid Palindrome escanear ambos extremos ignorando no alfanuméricos; Container With Most Water mover el puntero de la altura menor para maximizar área; 3Sum y 4Sum ordenar y usar two pointers anidados para evitar duplicados; Trapping Rain Water usar dos punteros manteniendo máximos izquierdo y derecho.
Sliding Window ejemplos y enfoque: Maximum Sum Subarray of Size K mantener suma deslizante; Smallest Subarray with Given Sum expandir y contraer ventana hasta cubrir la suma; Longest Substring Without Repeating Characters mapa de posiciones y ajustar inicio; Min Window Substring contador de caracteres requeridos y ventana dinámica; Max Consecutive Ones III y variantes contar ceros en ventana y desplazar inicio cuando excede k.
Fast & Slow Pointers ejemplos y enfoque: Linked List Cycle Detection Floyd tortoise and hare; Cycle Length contar pasos tras encuentro; Middle of Linked List avanzar rápido y lento; Detect start of cycle reset y mover ambos punteros; Happy Number aplicar suma de cuadrados y detectar ciclo con tortuga y liebre.
Merge Intervals ejemplos y enfoque: Merge Intervals ordenar por inicio y fusionar rangos; Insert Interval insertar y fusionar solapamientos; Meeting Rooms y Meeting Rooms II ordenar por inicio y usar heap o seguimiento de finales; Employee Free Time aplanar intervalos y obtener huecos comunes.
Cyclic Sort ejemplos y enfoque: ordenar cíclicamente para que el valor v quede en índice v 1, detectar faltantes, duplicados, primer positivo ausente y variantes usando colocación in place y marcas.
Binary Search ejemplos y enfoque: búsqueda clásica en array ordenado; search insert position retornar left al terminar; search in rotated array comparar segmentos ordenados; find min in rotated array adaptar condición mid vs right; problemas de decisión como capacity to ship o Koko aplicar binaria sobre respuesta.
DFS y BFS ejemplos y enfoque: Number of Islands usar DFS o BFS para marcar islas; Word Search backtracking en matriz; Shortest paths y laberintos BFS multi dirección; Course Schedule y Topological Sort usar Kahn o DFS para detectar ciclo y obtener orden.
Backtracking ejemplos y enfoque: Subsets y Permutations generar recursivamente agregando o descartando elementos; Combination Sum manejar reutilización o no según el problema; N Queens usar comprobaciones de columnas y diagonales; Generate Parentheses usar conteo de paréntesis abiertos y cerrados.
Dynamic Programming ejemplos y enfoque: Climbing Stairs fibo iterativo; House Robber y variantes optimización por estados; Coin Change min coins con dp unidimensional; Longest Increasing Subsequence emplear técnica O(n log n) con tails; Longest Common Subsequence y Edit Distance matrices DP.
Greedy y Heap ejemplos y enfoque: Jump Game verificar alcance máximo; Greedy para intervalos y asignación de recursos; Heap para top K frequent, merge k lists y median from data stream usando dos heaps.
Union Find y Topological Sort ejemplos y enfoque: Redundant Connection y valid tree usar DSU para ciclo y conectividad; Accounts Merge agrupar por email con DSU; Kruskal MST ordenar aristas y unir componentes; Topological Sort para orden de cursos y reconstrucción de secuencias.
Consejos prácticos para implementaciones en TypeScript: usar tipos estrictos para nodos y listas enlazadas; preferir arreglos y Map cuando se necesitan frecuencias; evitar copiar datos innecesariamente en ventanas; documentar invariantes de punteros y condiciones de salida; realizar pruebas con casos bordes como arrays vacíos, duplicados y valores extremos.
Aplicaciones en proyectos reales y relación con servicios empresariales
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