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一、什么是数据结构
数据结构,直白地了解,就是钻研数据的存储形式。
咱们晓得,数据存储只有一个目标,即为了不便前期对数据的再利用,就如同咱们应用数组存储 {1,2,3,4,5}
是为了前期获得它们的加和值,无缘由的数据存储行为是对存储空间的不负责任。
因而,数据在计算机存储空间的寄存,决不是胡乱的,这就要求咱们抉择一种好的形式来存储数据,而这也是数据结构的核心内容。
例如,始终以来大家面对的数据存储,都是相似存储 1、2、{a,b,c}、”http://data.biancheng.net” 这样的问题,解决形式无疑是用变量或者数组对数据进行存储,即:
int a=1;
int b=2;
char str[3]={'a','b','c'};
char *data="http://data.biancheng.net";
然而,如果要存储这样一组数据:{张亮,张平,张华,张群,张晶,张磊},数据之间具备这样的关系:张亮是张平、张华和张群的父亲,同时张平还是张晶和张磊的父亲,数据之间的关系如图 1 所示:
图 1 数据及数据之间的关系
对于存储之间具备简单关系的数据,如果还是用变量或数组来存储(比方用数组存储 {“张亮”,” 张平 ”,“张华”,” 张群 ”,” 张晶 ”,” 张磊 ”}),数据存储是没有问题,然而无奈体现数据之间的逻辑关系,前期根本无法应用,显然不明智。
针对此类数据,数据结构中提供有专门的树结构来存储这类数据。
再比方,导航无疑是出游旅行的必备神器,在咱们程序员眼中,无论是哪款导航软件,其导航性能的实现都须要大量地图数据的反对。很显著,这些数据绝不是应用变量或数组进行存储的,那样对于数据的应用几乎是个喜剧。
针对此类数据,数据结构提供了图存储构造,专门用于存储这类数据。
通过以上两个示例能够体会出,数据结构教会咱们的绝不仅仅是如何存储 1、2、{a,b,c} 这样简略的数据,而是解决具备简单关系的大量数据的存储问题。
因而,数据结构是什么? 我认为,数据结构是一门学科,它教会咱们“如何存储具备简单关系的数据更有助于前期对数据的再利用”。
二、数据结构到底学什么
数据结构大抵蕴含以下几种存储构造:
- 线性表,还可细分为程序表、链表、栈和队列;
- 树结构,包含一般树,二叉树,线索二叉树等;
- 图存储构造;
上面对各种数据结构做具体解说:
(1) 线性表
线性表构造存储的数据往往是能够顺次排列的,就像小朋友手拉手,每位学生的后面和前面都仅有一个小朋友和他拉手,具备这种“一对一”关系的数据就能够应用线性表来存储。
例如,存储相似 {1,3,5,7,9} 这样的数据时,各元素顺次排列,每个元素的后面和后边有且仅有一个元素与之相邻(除首元素和尾元素),因而能够应用线性表存储。
线性表并不是一种具体的存储构造,它蕴含顺序存储构造和链式存储构造,是程序表和链表的统称。
(2) 程序表
程序表,简略地了解,就是罕用的数组,只是换了个名字而已,例如应用程序表存储 {1,3,5,7,9},如图 2 所示:
图 2 程序表构造
因为程序表构造的底层实现借助的就是数组,因而对于初学者来说,能够把程序表齐全等价为数组,但实则不是这样。数据结构是钻研数据存储形式的一门学科,它囊括的都是各种存储构造,而数组只是各种编程语言中的根本数据类型,并不属于数据结构的领域。
(3) 链表
咱们晓得,应用程序表(底层实现靠数组)时,须要提前申请肯定大小的存储空间,这块存储空间的物理地址是间断的,如图 2 所示。
链表则齐全不同,应用链表存储数据时,是随用随申请,因而数据的存储地位是互相拆散的,换句话说,数据的存储地位是随机的。
为了给各个数据块建设“顺次排列”的关系,链表给各数据块增设一个指针,每个数据块的指针都指向下一个数据块(最初一个数据块的指针指向 NULL),就如同一个个小学生都伸手去拉住下一个小学生的手,这样,看似毫无关系的数据块就建设了“顺次排列”的关系,也就造成了链表,如图 3 所示:
图 3 链表构造
(4) 栈和队列
栈和队列隶属于线性表,是非凡的线性表,因为它们对线性表中元素的进出做了明确的要求。
栈中的元素只能从线性表的一端进出(另一端封死),且要遵循“先入后出”的准则,即先进栈的元素后出栈。
图 4 栈构造示意图
栈构造如图 4 所示,像一个木桶,栈中含有 3 个元素,别离是 A、B 和 C,从在栈中的状态能够看出 A 最先进的栈,而后 B 进栈,最初 C 进栈。依据“先进后出”的准则,3 个元素出栈的程序应该是:C 最先出栈,而后 B 出栈,最初才是 A 出栈。
队列中的元素只能从线性表的一端进,从另一端出,且要遵循“先入先出”的特点,即先进队列的元素也要先出队列。
图 5 队列构造示意图
队列构造如图 4 所示,队列中有 3 个元素,别离是 A、B 和 C,从在队列中的状态能够看出是 A 先进队列,而后 B 进,最初 C 进。依据“先进先出”的准则,3 个元素出队列的程序应该是 A 最先出队列,而后 B 出,最初 C 出。
三、树存储构造
树存储构造适宜存储具备“一对多”关系的数据。
图 6 树存储构造示意图
如图 6 所示,其中张平只有一个父亲,但他却有两(多)个孩子,这就是“一对多”的关系,满足这种关系的数据能够应用树存储构造。
四、图存储构造
图存储构造适宜存储具备“多对多”关系的数据。
图 7 图存储构造示意图
如图 6 所示,从 V1 能够达到 V2、V3、V4,同样,从 V2、V3、V4 也能够达到 V1,这就是“多对多”的关系,满足这种关系的数据能够应用图存储构造。
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