数据结构与算法

2022/2/5 9:12:25

本文主要是介绍数据结构与算法,对大家解决编程问题具有一定的参考价值,需要的程序猿们随着小编来一起学习吧!

数据结构

概述

数据结构是计算机存储、组织数据的方式。数据结构是指相互之间存在一种或多种特定关系的数据元素的集合。通常情况下,精心选择的数据结构可以带来更高的运行或者存储效率。

划分

从关注的维度看,数据结构可以划分为数据的逻辑结构和物理结构,同一逻辑结构可以对应不同的存储结构。

逻辑结构反映的是数据元素之间的逻辑关系,逻辑关系是指数据元素之间的前后间以什么形式相互关联,这与他们
在计算机中的存储位置无关。

逻辑结构包括:

  • 集合:只是扎堆凑在一起,没有互相之间的关联
  • 线性结构:一对一关联,队形
  • 树形结构:一对多关联,树形
  • 图形结构:多对多关联,网状

物理结构指的是逻辑结构在计算机存储空间中的存放形式(也称为存储结构)。一般来说,一种数据结构的
逻辑结构根据需要可以表示成多种存储结构,常用的存储结构有顺序存储、链式存储、索引存储和哈希存储
等。

  • 顺序存储:用一组地址连续的存储单元依次存储集合的各个数据元素,可随机存取,但增删需要大批移动
  • 链式存储:不要求连续,每个节点都由数据域和指针域组成,占据额外空间,增删快,查找慢需要遍历
  • 索引存储:除建立存储结点信息外,还建立附加的索引表来标识结点的地址。检索快,空间占用大
  • 哈希存储:将数据元素的存储位置与关键码之间建立确定对应关系,检索快,存在映射函数碰撞问题

程序中常见的数据结构

  • 数组(Array):连续存储,线性结构,可根据偏移量随机读取,扩容困难
  • 栈( Stack):线性存储,只允许一端操作,先进后出,类似水桶
  • 队列(Queue):类似栈,可以双端操作。先进先出,类似水管
  • 链表( LinkedList):链式存储,配备前后节点的指针,可以是双向的
  • 树( Tree):典型的非线性结构,从唯一的根节点开始,子节点单向执行前驱(父节点)
  • 图(Graph):另一种非线性结构,由节点和关系组成,没有根的概念,互相之间存在关联
  • 堆(Heap):特殊的树,特点是根结点的值是所有结点中最小的或者最大的,且子树也是堆
  • 散列表(Hash):源自于散列函数,将值做一个函数式映射,映射的输出作为存储的地址

算法

算法指的是基于存储结构下,对数据如何有效的操作,采用什么方式可以更有效的处理数据,提高数据运算效率。
数据的运算是定义在数据的逻辑结构上,但运算的具体实现要在存储结构上进行。一般涉及的操作有以下几种:

  • 检索:在数据结构里查找满足一定条件的节点。

  • 插入:往数据结构中增加新的节点,一般有一点位置上的要求。

  • 删除:把指定的结点从数据结构中去掉,本身可能隐含有检索的需求。

  • 更新:改变指定节点的一个或多个字段的值,同样隐含检索。

  • 排序:把节点里的数据,按某种指定的顺序重新排列,例如递增或递减



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