关于数据结构

什么是数据结构?

  • 逻辑结构:描述数据之间的关系
  • 物理结构:描述数据存储的方式


为什么需要数据结构?

以有效的方式处理数据,主要体现在存储和检索方面。


数据结构的分类

逻辑结构

1,集合结构

例如一个集合中包含橘子,苹果和香蕉。

集合具有三大特性:

  • 唯一性
  • 互斥性
  • 无序性

2,线性结构

元素存在一对一的相互关系

3,树形结构

元素存在一对多的相互关系

4,图形结构

元素存在多对多的相互关系


物理结构

顺序存储

逻辑上相邻的节点物理上也相邻【查询效率高,插入删除效率低】

链式存储

逻辑上相邻的节点物理上不一定相邻【插入删除效率高,查询效率低】

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。

用结点的索引号来确定结点存储地址,其优点是检索速度快,缺点是增加了附加的索引表,会占用较多的存储空间。

散列存储

又称hash存储。由节点的关键码值决定节点的存储地址。

散列是数组存储方式的一种发展,相比数组,散列的数据访问速度要高于数组,因为可以依据存储数据的部分内容找到数据在数组中的存储位置,进而能够快速实现数据的访问,理想的散列访问速度是非常迅速的。散列存储的时间复杂度为O(1),数组为O(n)。


线性结构 VS 非线性结构

线性结构:元素之间存在一对一的关系

  • 数组
  • 链表
  • 堆栈
  • 队列

非线性结构:元素之间存在一对多,多对多的关系



关于算法


什么是算法?

来自搜狗百科:

简单来说,算法就是解决问题的方式,而时间复杂度和空间复杂度可以衡量算法的性能。

【举个栗子】

假设你要从上海到北京,那么怎么去就是一个待解决的问题。

提出两种方案,乘火车,坐飞机。这两种方式就是来解决去北京的问题的,可以理解为算法。

但是火车和飞机是有区别的,乘火车价格更低,但耗时长,乘飞机耗时短,但价格贵。

价格和时间可以类比算法的时间复杂度(算法完成需要多久),空间复杂度(完成算法需要多大内存空间)。


为什么需要算法?

算法和设计模式类似,属于经验之谈,是经前人们应用后总结的一种解决问题的方式。

而在经过大范围的应用和普及之后,就会变成一种标准。

而经验的作用就是用来学习,应用,改进的。

开源的时代,有种思想叫别造轮子。就好像爱迪生发明了电灯,后人并不会去把发明的过程花几十年重复一遍,而是去学习原理,在此基础上进行改进,扩展应用,钨丝灯到现在色彩斑斓的灯就是很好的例子。

对于算法来说,同样如此。如果不是专门研究算法的工程师,对于算法领域更多的是使用,而不是创造。


算法的衡量标准

  • 时间复杂度:算法运行到完成需要的时间

    时间复杂度是一个渐进值,

    x=1;y=2;  //执行两次
    
    for(int i =0 ;i<n ;i++)
    {
      x++;                //执行n次
    }
    
    for(int i =0 ;i<n ;i++)
    {
      for(int j =0;j<m;j++)
      {
          y++;       //    执行n的方次
      }
    }

程序总共执行的次数为:n+n+2,取渐进值

时间复杂度T(n)=O(n)

  • 空间复杂度:算法执行过程中需要的内存空间大小
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