深入探讨常用数据结构及其算法原理
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更新于2024-10-11
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资源摘要信息:"常用数据结构及其算法"
1. 线性结构
- 线性结构是数据元素之间存在一对一关系的数据结构。在该结构中,数据元素是一个接一个排列的,每个元素都有一个前驱和一个后继(除了第一个元素和最后一个元素)。常见的线性结构包括数组、链表、栈和队列。
- 数组(Array):具有相同类型的数据元素的有限序列,可以通过下标来访问各个位置的元素。
- 链表(LinkedList):由一系列节点构成,每个节点包含数据和指向下一个节点的指针。
- 栈(Stack):后进先出(LIFO)的数据结构,提供插入(push)、删除(pop)等操作。
- 队列(Queue):先进先出(FIFO)的数据结构,提供入队(enqueue)、出队(dequeue)等操作。
2. 树形结构
- 树形结构是一种非线性的数据结构,它模拟了一种层次关系,可以看作是拥有n(n≥0)个节点的有限集合。在树形结构中,有一个特殊的节点称为根节点,其余节点分为m(m≥0)个互不相交的有限集合,每个集合本身又是一棵树,被称为子树。
- 二叉树(Binary Tree):每个节点最多有两个子节点的树形结构,是许多树结构算法的基础。
- 完全二叉树(Complete Binary Tree):除了最后一层外,每一层都被完全填满,且所有节点都尽可能地向左。
- 平衡二叉树(Balanced Binary Tree):任何两个叶子节点之间的高度差不超过1,可以保证树的平衡性,如AVL树。
- 堆(Heap):一种特殊的完全二叉树,可以高效地支持排序、查找最大值或最小值,如优先队列。
3. 图形结构
- 图(Graph):由顶点的有限集合和边的有限集合组成。顶点也称为节点,边则是顶点对之间的无向关系。
- 有向图(Directed Graph):边表示为顶点对,并具有方向,即从一个顶点指向另一个顶点。
- 无向图(Undirected Graph):边不区分方向,表示顶点间的双向关系。
- 加权图(Weighted Graph):图中的每条边都被赋予一个权重,用于表示边的代价或重要性。
4. 哈希表
- 哈希表(Hash Table):通过哈希函数将键映射到表中一个位置来访问记录,以加快查找速度的数据结构。
5. 算法
- 排序算法:用于将一系列数据元素重新排列成有序序列。常见的排序算法包括快速排序、归并排序、堆排序、冒泡排序、选择排序和插入排序。
- 搜索算法:用于在数据结构中查找特定元素的算法。包括顺序搜索、二分搜索和哈希表搜索。
- 图搜索算法:用于在图形结构中进行搜索的算法,如深度优先搜索(DFS)和广度优先搜索(BFS)。
6. 算法复杂度
- 时间复杂度:描述算法执行所需要的操作数随输入数据量的变化趋势。
- 空间复杂度:描述算法执行过程中所需存储空间随输入数据量的变化趋势。
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