数据结构基本知识

2024-05-30 12:38
文章标签 数据结构 基本知识

本文主要是介绍数据结构基本知识,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

逻辑结构

逻辑结构指数据对象中数据元素之间的关系。详细有以下几种
集合结构:元素直接没有直接关系,相互平等
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线性结构:元素直接一一对应
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树形结构:存在一对多情况
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图形结构:多对多关系(存在有向图和无向图的区分,此处使用的Java GC回收机制示意图,java GC实现是基于有向图的)
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物理结构

物理结构指数据的逻辑结构在计算机中的存储方式;分为线性存储和链式存储结构。
顺序存储结构:(地址连续)
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链式存储结构:
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算法五特性

有穷性 确定性 可行性 输入 输出

算法的设计要求

正确性 可读性 健壮性 高效率低存储

时间复杂度

算法的时间复杂度指算法的时间度量,他表示随问题的规模扩大,算法的执行时间的增长率。

栈的应用

FILO
两栈共享空间的思想
斐波那契数列
后缀表达式的计算
方法栈的实现(递归层次太多导致内存占用过大,性能降低)

队列

FIFO
循环队列

朴素模式匹配算法
效率更高的匹配算法:KMP算法(O(m+n))

树的表示法
二叉树
满二叉树(第n层有2的n次方个节点,根节点第零层)
完全二叉树
二叉树的5性质
二叉树的遍历(先根 中根 后根 层次遍历 由先根中根推后根 由中根后根推中根)
森林和树的转换
哈夫曼树(最优二叉树 带权的二叉树)(压缩算法)

查找

顺序查找
二分查找
借用树进行的查找:

简称特点平衡性查找性能插入删除优势应用
二叉搜索树BST索引树,由于构建不稳定,查找效率不稳定不稳定,跟具体构建树相关,最好O(logn),最差O(N)直接插入删除的是叶子节点或只有左或右子树比较简单,如同时存在左右子树,那么要找到前驱或后继代替原先节点,再删除性能高于线性查找暂未找到,欢迎补充
平衡二叉树AVL索引树,BST进化版,自平衡,查找效率稳定最好最坏都是O(lgn)最多需要2次旋转最多需要lgN次旋转(参考,本人未证实)高度平衡,进一步提升查询效率暂未找到,欢迎补充
红黑树RBT索引树,BST进化版,自平衡,查找效率相对稳定基本维持在O(lgn),最坏比AVL略差(2lg(n+1))最多需要2次旋转,3次变色最多需要3次旋转(参考,本人未证实)自平衡,进一步提升查询效率Java中TreeSet和TreeMap,JDK 8以后,HashMap的设计
B树^多路查找树,提升IO效率,索引树进化而来IO次数取决于高度,减少IO次数1.可以直接插入的情况2.插入后破环平衡,需要进行分裂1.可以直接删除2.直接删除后破环平衡,先向左右子树“借”节点3.直接删除后破环平衡,左右子树“借”不到节点,合并子树 降低IO次数文件系统索引和部分非关系型数据库,如MongoDB
B+树^多路查找树,提升IO效率,B树进化版进一步减少IO次数类似B树类似B树进一步降低IO次数,范围查询方便,查询性能稳定大多关系型数据库使用B+树作为索引

排序

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http://www.chinasem.cn/article/1016227

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