数据结构概念

一、介绍

数据结构是计算机科学中的一个核心概念,它涉及到如何在计算机中有效地组织、存储和管理数据,以支持各种算法和应用程序的高效运行。

数据结构不仅是数据元素(如整数、字符串、对象等)的集合,更关键的是这些数据元素之间的关系以及对这些关系的操作。

二、常见类型

2.1 数组

  • 定义
    • 数组是相同类型数据元素的有序集合,这些元素在内存中以连续的方式存储。
  • 优点
    • 随机访问:通过索引(下标)可以在常数时间内直接访问任何位置的元素。
    • 空间利用率高:如果已知数据规模,可以预先分配固定大小的内存空间,减少碎片。
  • 缺点
    • 大小固定:一旦创建,容量难以动态调整,若需扩容通常需要创建新的数组并复制所有元素。
    • 插入/删除复杂度高:在非末尾位置插入或删除元素时,可能需要移动大量后续元素以保持连续性。

2.2 链表

  • 定义
    • 链表由一系列节点组成,每个节点包含数据和指向下一个节点的指针。根据指针方向和循环特性,可分为单链表、双链表和循环链表。
  • 优点
    • 项目动态扩展:无需预先分配固定大小的内存,可以根据需要轻松添加或删除节点。
    • 插入/删除高效:在指定位置插入或删除元素仅需调整相邻节点的指针,时间复杂度为O(1)(平均情况下,对于双链表而言)。
  • 缺点
    • 随机访问困难:访问任意元素需从头节点开始逐个遍历,时间复杂度为O(n)。
    • 额外空间开销:每个节点需存储指向下一个节点的指针,导致存储空间略大于实际数据。

2.3 栈

  • 定义
    • 栈是一种遵循后进先出(LIFO)原则的线性数据结构,仅允许在一端(通常称为栈顶)进行插入(入栈,push)和删除(出栈,pop)操作。
  • 优点
    • 操作简单:入栈和出栈操作时间复杂度均为O(1),实现容易。
    • 应用广泛:适用于撤销/重做操作、表达式求值、函数调用等需要“后进先出”特性的场景。
  • 缺点
    • 受限的访问模式:只能访问栈顶元素,对其他元素无直接访问权限。
    • 可能导致溢出:如果不合理控制栈的大小,持续入栈可能导致内存空间耗尽。

2.4 队列

  • 定义
    • 队列是一种遵循先进先出(FIFO)原则的线性数据结构,允许在一端(队尾)插入元素(入队,enqueue),在另一端(队头)删除元素(出队,dequeue)。
  • 优点
    • 操作简单:入队和出队操作时间复杂度通常为O(1),实现容易。
    • 公平调度:适用于任务调度、消息传递、缓冲区管理等需要“先进先出”公平处理的场景。
  • 缺点
    • 受限的访问模式:只能从队头删除和从队尾添加元素,对中间元素无直接访问权限。
    • 可能导致溢出或阻塞:如果不合理控制队列大小或处理速度不均,可能导致内存空间耗尽或等待时间过长。

2.5 树

  • 定义
    • 树是一种非线性数据结构,由n(n≥1)个有限节点构成一个具有层次关系的集合。每个节点有零个或多个子节点,除根节点外,每个节点有且仅有一个父节点。
  • 优点
    • 递归结构:便于进行递归算法设计。
    • 灵活查询:适用于表示层次关系、查找、排序(如二叉搜索树)等场景。
  • 缺点
    • 操作复杂度各异:不同类型的树(如二叉树、平衡树、红黑树等)其插入、删除、查找等操作的时间复杂度不同,需要根据应用场景选择合适的树结构。
    • 空间消耗大:相比于线性数据结构,树结构通常占用更多内存。

2.6 图

  • 定义
    • 图由顶点(Vertex)集合和边(Edge)集合组成,顶点间通过边连接,可以是有向的(箭头指向一个方向)或无向的(没有方向)。边可以有权重(Weight)。
  • 优点
    • 灵活表示复杂关系:适用于建模多对多关系、网络结构(如社交网络、交通网络等)、最短路径问题等。
  • 缺点
    • 操作复杂:图的遍历、搜索、最短路径计算等操作相对复杂,时间复杂度较高。
    • 空间消耗大:存储图结构通常需要邻接矩阵或邻接表,空间需求取决于顶点数和边数。

2.7 堆

  • 定义
    • 堆是一种特殊的树形数据结构,通常是一个完全二叉树,满足堆序性质(即父节点的关键字值大于或小于其子节点的关键字值,形成最大堆或最小堆)。
  • 优点
    • 高效实现优先队列:插入、删除最大(最小)元素时间复杂度为O(log n)。
    • 常用于排序:例如,堆排序算法基于堆结构实现。
  • 缺点
    • 操作相对复杂:维护堆序性质需要特定的调整算法(如上浮、下沉)。
    • 用途相对专门:主要用于优先队列和特定排序场景,不如数组、链表等通用。

2.8 散列表

  • 定义
    • 散列表(哈希表)通过哈希函数将键(Key)映射到数组的某个位置(索引),实现快速查找、插入和删除操作。
  • 优点
    • 常数时间复杂度:理想情况下,查找、插入、删除等操作的时间复杂度为O(1)。
    • 无需有序:无需对数据进行排序即可快速访问。
  • 缺点
    • 哈希冲突:不同的键可能映射到同一位置,需要解决冲突(如开放寻址法、链地址法)。
    • 空间效率依赖负载因子:负载因子过高会导致冲突增多,影响性能;过低则浪费空间。

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处:http://www.mzph.cn/diannao/3549.shtml

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请联系多彩编程网进行投诉反馈email:809451989@qq.com,一经查实,立即删除!

相关文章

贪吃蛇项目实践!(上)

大家好,今天我带着大家从0构建起贪吃蛇项目的高楼大厦~ 要实现这个游戏,我们需要实现哪些功能呢? 实现基本的功能: • 贪吃蛇地图绘制 • 蛇吃⻝物的功能(上、下、左、右⽅向键控制蛇的动作) • 蛇撞墙死…

matlab保存示波器数据

再重新运行一下示波器 然后就可以在工作区看见(这里没有运行所以没有) 将保存到文件夹中方便后续绘图

华为云FunctionGraph构建高可用系统的实践

导语 每年,网上都会报道XXX系统异常不可用,给客户带来巨大的经济损失。云服务的客户基数更大,一旦出现问题,都将给客户和服务自身带来极大影响。本文将基于华为云FunctionGraph自身的实践,详细介绍如何构建高可用的Se…

权威认证!瀚高股份IvorySQL通过强制性国标GB18030-2022最高级别认证

近日,GB 18030-2022《信息技术 中文编码字符集》应用推广大会暨“汉字守护计划”成果发布会在京召开。瀚高股份开源关系型数据库IvorySQL通过 GB 18030-2022《信息技术 中文编码字符集》强制性国家标准测试,达到最高实现级别(3级)…

基于springboot实现海滨学院班级回忆录的设计项目【项目源码+论文说明】计算机毕业设计

基于springboot实现海滨学院班级回忆录的设计演示 摘要 随着信息技术在管理上越来越深入而广泛的应用,管理信息系统的实施在技术上已逐步成熟。本文介绍了海滨学院班级回忆录的开发全过程。通过分析海滨学院班级回忆录管理的不足,创建了一个计算机管理海…

【Pytorch】(十五)模型部署:ONNX和ONNX Runtime

文章目录 (十五)模型部署:ONNX和ONNX RuntimeONNX 和 ONNX Runtime的关系将PyTorch模型导出为ONNX格式使用Netron可视化ONNX模型图检查ONNX模型验证ONNX Runtime推理结果使用ONNX Runtime运行超分模型 (十五)模型部署&…

第十五届蓝桥杯省赛第二场C/C++B组D题【前缀总分】题解(AC)

暴力解法 O ( 26 n 5 ) O(26n^5) O(26n5) 枚举将第 i i i 个字符串的第 j j j 个字符改为 c c c 的所有方案,时间复杂度 O ( 26 n 2 ) O(26n^2) O(26n2),修改并计算总分, O ( n 3 ) O(n^3) O(n3)。 暴力优化 O ( 26 n 3 log ⁡ n ) O…

基于Python实现心脏病数据可视化DEA+预测【500010103.1】

一、数据说明 该心脏病数据集是通过组合 5 个已经独立可用但以前未合并的流行心脏病数据集来策划的。在这个数据集中,5 个心脏数据集结合了 11 个共同特征,使其成为迄今为止可用于研究目的的最大心脏病数据集。 该数据集由 1190 个实例和 11 个特征组成…

《第二行代码》第二版学习笔记(6)——内容提供器

文章目录 一 运行时权限2.权限分类3 运行时申请权限 二、内容提供器1、 ContentResolver的基本用法2、现有的内容提供器3、创建自己的内容提供器2.1 创建内容提供器的步骤2.2 跨程序数据共享 内容提供器(Content Provider)主要用于在不同的应用程序之间实…

Python | Leetcode Python题解之第52题N皇后II

题目: 题解: class Solution:def totalNQueens(self, n: int) -> int:def backtrack(row: int) -> int:if row n:return 1else:count 0for i in range(n):if i in columns or row - i in diagonal1 or row i in diagonal2:continuecolumns.add…

【VsCode】使用VsCode学习VUE+TS必备插件

目录标题 《Auto Close Tag》💕《Auto Rename Tag》💕《Path Intellisense》《Open in Browser》💕《IntelliCode》《Vue-Official》💕《Prettier - Code formatter》💕《ESLint》💕 《Auto Close Tag》&am…

Docker镜像的创建 和 Dockerfile

一. Docker 镜像的创建 创建镜像有三种方法,分别为基于已有镜像创建、基于本地模板创建以及基于 Dockerfile 创建。 1 基于现有镜像创建 (1)首先启动一个镜像,在容器里做修改docker run -it --name web3 centos:7 /bin/bash …

maven修改默认编码格式为UTF-8

执行mvn -version查看maven版本信息发现,maven使用的编码格式为GBK。 为什么想到要修改编码格式呢?因为idea中我将文件格式统一设置为UTF-8(如果不知道如何修改文件编码,可以参考文末),然后使用maven打包时…

Java调用tess4j完成 OCR 文字识别

1&#xff0c;新建 maven 工程 2&#xff0c;引入依赖 <dependency> <groupId>net.sourceforge.tess4j</groupId> <artifactId>tess4j</artifactId> <version>5.11.0</version> </dependency> 3…

docker 和 docker-compose的区别

Docker 和 Docker Compose 是两个相关但具有不同功能的工具&#xff0c;它们在容器化应用的生命周期管理中扮演不同的角色&#xff1a; Docker&#xff1a; Docker 是一个开源的应用容器引擎&#xff0c;它允许开发者打包应用及其依赖包到一个可移植的容器中&#xff0c;这样…

ESP32与SD卡交互实现:文件读写实战与初始化详解及引脚定义

本代码实现ESP32与SD卡的交互&#xff0c;包括定义SPI引脚、创建自定义SPI类实例、编写WriteFile与ReadFile函数进行文件读写。setup函数初始化串口、SPI、SD卡&#xff0c;向“/test.txt”写入“myfirstmessage”&#xff0c;读取并打印其内容。loop函数留空待扩展。 1. 需要…

Lock-It for Mac(应用程序加密工具)

OSXBytes Lock-It for Mac是一款功能强大的应用程序加密工具&#xff0c;专为Mac用户设计。该软件具有多种功能&#xff0c;旨在保护用户的隐私和数据安全。 Lock-It for Mac v1.3.0激活版下载 首先&#xff0c;Lock-It for Mac能够完全隐藏应用程序&#xff0c;使其不易被他人…

PCV库之调用SIFT.py中process_image()执行错误的解决方案

背景介绍: windows10,python3.x,64位AMD R9处理器,ROG电脑,pycharm开发,已经安装好了PCV库 如何安装PCV库 请看我的博客Python之PCV库安装教程以及解说-CSDN博客文章浏览阅读111次&#xff0c;点赞5次&#xff0c;收藏3次。GitHub - Ultravioletrayss/PCVfile: 文档内含有pyt…

Docker搭建Codiad

Codiad Docker 镜像功能介绍 Codiad 是一个基于 Web 的代码编辑器&#xff0c;它提供了一个全功能的代码编写和管理界面&#xff0c;支持多种编程语言的语法高亮。Codiad 允许用户通过浏览器访问和管理远程服务器上的代码文件&#xff0c;非常适合开发者进行远程开发或者团队协…

Nginx 配置 SSL(HTTPS)详解

Nginx作为一款高性能的HTTP和反向代理服务器&#xff0c;自然支持SSL/TLS加密通信。本文将详细介绍如何在Nginx中配置SSL&#xff0c;实现HTTPS的访问。 随着互联网安全性的日益重要&#xff0c;HTTPS协议逐渐成为网站加密通信的标配。Nginx作为一款高性能的HTTP和反向代理服务…