线性结构对比：串、数组与广义表解析

"第4章串、数组和广义表" 在计算机科学中，线性结构是一种基本的数据结构，包括了多种类型，如一般线性表、栈、队列和串。这些结构在逻辑上都是一对一的关系，即每个元素都有一个唯一的索引或位置。本章主要探讨了这四种线性结构的特性和操作。 1. 一般线性表：线性表是最基础的线性结构，它可以是顺序存储或链式存储。在顺序存储中，元素在内存中按顺序排列，便于随机访问；而在链式存储中，元素通过指针链接，适合于动态变化的大小。线性表支持在任何位置进行插入和删除操作。 2. 栈：栈是一种特殊的线性结构，遵循“后进先出”（LIFO）原则。它的主要操作是压栈（插入元素到栈顶）和弹栈（移除栈顶元素）。栈在递归、函数调用、表达式求值等场景中广泛应用。 3. 队列：队列是另一种线性结构，遵循“先进先出”（FIFO）原则。队列的主要操作是入队（在队尾添加元素）和出队（移除队头元素）。队列常用于任务调度、缓冲区管理和多进程通信等。 4. 串：串是字符的有限序列，可以看作是线性结构的一个特例，其元素是字符。串在计算机科学中扮演着重要角色，特别是在文本处理、字符串搜索和模式匹配等方面。串的存储方式包括顺序存储（定长顺序串、堆串）和链式存储（块链串）。其中，定长顺序串是在固定大小的内存区域存储串，堆串利用堆分配内存，而块链串则将字符串分割成多个块，每个块在链表中存储。 模式匹配是串处理中的核心问题，常见算法有朴素匹配算法和KMP算法，用于快速查找一个模式串在主串中是否存在。例如，在病毒检测中，通过比较病毒DNA序列与患者DNA序列，可以判断是否感染。 数组是另一种重要的数据结构，它是一组相同类型元素的集合，以连续的内存空间存储。数组的优点是可以通过下标直接访问元素，地址计算简单，但插入和删除操作效率较低。特殊矩阵如对角矩阵、三角矩阵等可以采用压缩存储，减少不必要的存储空间。 广义表是线性表的推广，它可以包含其他数据结构（如列表）作为元素，具有更丰富的表达能力。广义表的存储通常采用链式结构，可以表示复杂的数据关系。 学习目标包括掌握串的存储结构（如顺序存储和链式存储）、串的模式匹配算法，理解数组的特点和地址计算方法，以及特殊矩阵的压缩存储技术，同时对广义表的基础知识有所了解。 本章深入讲解了线性结构的不同形式，包括它们的逻辑结构、存储结构、操作规则和应用场景，为后续更复杂的算法和数据结构的学习奠定了基础。