每个程序员都必须知道的8种通用数据结构

数据结构是一种特殊的组织和存储数据的方式,可以使我们可以更高效地对存储的数据执行操作。数据结构在计算机科学和软件工程领域具有广泛而多样的用途。

每个程序员都必须知道的8种通用数据结构

几乎所有已开发的程序或软件系统都使用数据结构。此外,数据结构属于计算机科学和软件工程的基础。当涉及软件工程面试问题时,这是一个关键主题。因此,作为开发人员,我们必须对数据结构有充分的了解。

在本文中,我将简要解释每个程序员必须知道的8种常用数据结构。

一.数组

阵列是固定大小的结构,其可以保持相同的数据类型的项目。它可以是整数数组,浮点数数组,字符串数组甚至数组数组(例如2维数组)。数组已建立索引,这意味着可以进行随机访问。

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图1.数组基本术语的可视化

1.阵列运算

由于数组的大小是固定的,因此无法立即将元素插入到数组中以及从数组中删除元素。如果要向数组中插入元素,则首先必须创建一个具有增大的大小(当前大小+ 1)的新数组,复制现有元素并添加新元素。删除大小减小的新数组的删除操作也是如此。

2.数组的应用

二.链表

链表是一种顺序结构,由一系列相互链接的线性顺序项目组成。因此,您必须顺序访问数据,并且无法进行随机访问。链接列表提供了动态集的简单而灵活的表示。

让我们考虑以下有关链表的术语。您可以通过参考图2来获得一个清晰的主意。

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图2.链表基本术语的可视化

以下是可用的各种类型的链表。

1.链表操作

2.链表的应用

三.堆栈

堆栈是一个LIFO(后进先出-放置在最后的元件可以在第一被访问)可在许多编程语言来常见结构。这种结构之所以被称为“堆叠”,是因为它类似于真实世界的堆叠-一组板。

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图片来源:pixabay

1.堆栈操作

下面给出了可以在堆栈上执行的2个基本操作。请参考图3,以更好地了解堆栈操作。

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图3.堆栈基本操作的可视化

此外,为堆栈提供了以下附加功能,以检查其状态。

2.堆栈的应用

四.队列

甲队列是一个FIFO(先入先出-放置在第一元件可以在第一被访问)可在许多编程语言来常见结构。该结构被称为“队列”,因为它类似于现实世界中的队列-人们在队列中等待。

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1.队列操作

下面给出了可以在队列上执行的2个基本操作。请参考图4,以更好地了解队列操作。

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图4.队列基本操作的可视化

2.队列的应用

五.哈希表

哈希表是一种数据结构,其存储有与之相关联的键的值。此外,如果我们知道与值关联的键,则它有效地支持查找。因此,无论数据大小如何,插入和搜索都非常有效。

当存储在表中时,直接寻址使用值和键之间的一对一映射。但是,当存在大量键值对时,此方法存在问题。该表将具有很多记录,并且非常庞大,鉴于典型计算机上的可用内存,该表可能不切实际甚至无法存储。为了避免这个问题,我们使用哈希表。

1.散列函数

使用一种称为哈希函数(h)的特殊函数来克服上述直接寻址中的问题。

在直接访问中,带有密钥k的值存储在插槽k中。使用哈希函数,我们可以计算出每个值都指向的表(插槽)的索引。使用给定键的哈希函数计算的值称为哈希值,该值指示该值映射到的表的索引。

h(k)= k%m

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图5.哈希函数的表示

考虑哈希函数h(k)= k%20,其中哈希表的大小为20。给定一组键,我们要计算每个键的哈希值,以确定索引应在哈希表中的位置。考虑我们有以下键,即哈希和哈希表索引。

从上面给出的最后两个示例中,我们可以看到,当哈希函数为多个键生成相同的索引时,就会发生冲突。我们可以通过选择合适的哈希函数h并使用链接和开放式寻址等技术来解决冲突。

2.哈希表的应用

六.树

树是进行数据分层组织并连接在一起的分层结构。此结构与链接列表不同,而在链接列表中,项目以线性顺序链接。

在过去的几十年中,已经开发出各种类型的树,以适合某些应用并满足某些限制。一些示例是二叉搜索树,B树,挖掘,红黑树,展开树,AVL树和n元树。

1.二叉搜索数

二叉搜索树(BST) ,顾名思义,是一个二叉树,其中数据在一个层次结构组织。此数据结构按排序顺序存储值,我们将在本教程中详细研究这些值。

二叉搜索树中的每个节点都包含以下属性。

二叉搜索树具有独特的属性,可将其与其他树区分开。此属性称为binary-search-tree属性。

令x为二叉搜索树中的一个节点。

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图6.树的基本术语的可视化。

2.树的应用

七.堆

堆也是一种二叉树,其中父节点相比,他们的孩子与他们的价值观和相应安排的一个特例。

让我们看看如何表示堆。堆可以使用树和数组来表示。图7和8显示了我们如何使用二叉树和数组来表示二叉堆。

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图7.堆的二叉树表示

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图8.堆的数组表示

堆可以有2种类型。

堆的应用

八.图

图形是由一组有限的顶点或节点和一组边缘连接这些顶点。

图的顺序是图中的顶点数。图的大小是图中的边数。

如果两个节点通过同一边彼此连接,则称它们为相邻节点。

1.有向图

如果图形G的所有边缘都具有指示什么是起始顶点和什么是终止顶点的方向,则称该图形为有向图。

我们说,(U,V)是事件的或叶顶点ü,是事发地或进入顶点v。

自环:从顶点到自身的边。

2.无向图

如果图G的所有边缘均无方向,则称其为无向图。它可以在两个顶点之间以两种方式传播。

如果顶点未连接到图中的任何其他节点,则称该顶点为孤立的。

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图9.图形术语的可视化

3.图的应用

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程序开发的通用数据结构
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