數據結構的基本概念
數據結構是計算機存儲、組織數據的方式,旨在高效地訪問和修改數據。它是算法設計的基礎,直接影響程序的性能。數據結構可分為線性結構和非線性結構兩大類。
線性數據結構
線性結構中,數據元素按順序排列,每個元素僅有一個前驅和一個后繼。
- 數組:連續內存存儲相同類型元素,支持隨機訪問,但插入/刪除效率低。
- 鏈表:節點通過指針連接,分為單向、雙向和循環鏈表,插入/刪除高效,但訪問需遍歷。
- 棧:后進先出(LIFO)結構,常用于函數調用、表達式求值。
- 隊列:先進先出(FIFO)結構,適用于任務調度、緩沖處理。
非線性數據結構
非線性結構中,數據元素之間存在多層次或網狀關系。
- 樹:分層結構,如二叉樹、AVL樹、B樹,用于搜索、排序和數據庫索引。
- 圖:由頂點和邊組成,用于網絡分析、路徑規劃(如Dijkstra算法)。
- 哈希表:通過哈希函數映射鍵值對,實現快速查找,沖突處理常用鏈地址法或開放尋址法。