數據結構是計算機科學中用于組織、管理和存儲數據的方式,以便于高效地訪問和修改數據。
數據結構的分類:
數據結構可以大致分為兩類:線性結構和非線性結構。
1. 線性結構
線性結構中的數據按順序排列,每個元素有唯一的前驅和后繼。常見的線性結構包括:
- 數組: 一組相同類型的元素按順序存儲在連續的內存空間中,支持快速的隨機訪問。
- 鏈表: 由一系列節點組成,每個節點包含數據和指向下一個節點的指針,適合頻繁插入和刪除操作。
- 棧: 遵循“后進先出”(LIFO)的原則,只能在棧頂進行插入和刪除操作。
- 隊列: 遵循“先進先出”(FIFO)的原則,只能從一端入隊,另一端出隊。
2. 非線性結構
非線性結構中的元素之間并沒有嚴格的前后順序,常見的非線性結構包括:
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樹: 層級結構,根節點無父節點,其他節點有唯一的父節點,常用于表示分層關系。
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圖: 由頂點和邊組成,頂點可以通過邊相連,適用于表示復雜的關系網絡,如社交網絡、交通網絡等。
3. 除了線性結構和非線性結構,還有一些其他的數據結構,比如:
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哈希表: 通過哈希函數將鍵映射到數組索引,支持快速的查找、插入和刪除操作。
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堆: 一種特殊的樹形結構,用于實現優先隊列,支持快速獲取最大值或最小值。
合適的數據結構能顯著提高程序的效率。 例如,數組可以快速訪問元素,鏈表便于動態插入,哈希表能快速查找,樹和圖能處理復雜的數據關系。
選擇正確的數據結構是編寫高效算法的基礎,也是解決復雜問題的關鍵。之后會按照此文章提到的數據結構,依次順序介紹。