计算机基础——数据结构篇概览_怎么发现计算机中的数据结构呢

数据结构：

1. 线性结构：数组、链表、栈、队列

（特点原理等了解清楚）

1. 数组（基本数据结构）

   特点：支持随机访问，访问速度快，连续存储对CPU缓存机制友好，插入删除速度慢，不支持扩展

2. 链表（基本数据结构）

   特点：不支持随机访问，访问速度慢，插入删除较快，支持长度扩展

   分类：单链表，循环链表，双向链表，双向循环链表。

3. 栈

   特点：先进后出，只能在栈顶删除和插入元素

   分类：顺序栈（数组实现），链式栈（链表）

   应用：括号匹配、浏览器回退前进（两个栈实现）、反转字符串、维护函数调用（最后调用的先执行完）

4. 队列

   特点：先进先出，在队尾（rear）入队，在队头（front）出队，维护两个指针

   分类【顺序队列（数组）、链式队列（链表）】：单队列，循环队列（解决假溢出问题）

2. 非线性结构：树、图、堆

1. 树

   • 特点：树形结构的元素之间有着明显的层次关系
   • 扩展结构：二叉树、B树、B+树、红黑树
   • 存储：使用数组或链表
   • 树形结构应用较多，且每一种都有点复杂，后面单独补充这部分内容

2. 图

   • 特点：关系复杂，无序

   • 分类：无向图和有向图、无权图和带权图

   • 存储方式：

     邻接矩阵：底层是一个二维数组，访问高效速度快，但浪费空间

     邻接表：底层是数组+链表，节省空间

   • 搜索方式：

     • 广度优先搜索：访问的顶点放入队列，先访问到的先出队。每次访问时取出队首结点，再访问该结点的所有后继结点，将未访问过的结点入队，继续访问下一个队首结点，重复上述过程，直到队列为空且没有需要入队的结点。

     • 深度优先搜索：访问的顶点放入栈中，先访问到的后出栈。每次访问时取出栈顶结点，再访问该节点所有后继结点，将未访问过的结点入栈，继续访问下一个栈顶结点，重复上述过程，直到栈为空且没有需要入栈的结点。

3. 堆（一般用数组实现）

   • 特点：任意一个节点的值都大于等于或小于等于它所有子节点的值；堆是一棵完全二叉树
   • 分类：大顶堆、小顶堆
   • 堆操作：
     • 堆化：为了保持堆的性质，对结构进行调整。分为自底向上，和自顶向下。
     • 插入元素：将插入元素放到数组末尾，再自底向上堆化，将该元素放在该放的位置上
     • 删除堆顶元素：
       • ①使用自顶向下（也叫石沉大海）：将末尾元素填充到堆顶的位置，不停和左右子节点比较，与较大的结点交换位置，重复此操作，直到无法交换位置。不会产生”气泡“。
       • ②使用自底向上：将堆顶元素的左右子节点进行比较，较大者元素填充到堆顶位置，重复此操作，直到移不了位置（堆底部）。此方法可能会产生”气泡“。
   • 堆排序：
     1. 建堆（数组时无序的，要堆化成小顶堆或大顶堆的性质）
     2. 排序
        1. 先取出堆顶元素；
        2. 将末尾元素放在堆顶，将取出的堆顶元素放在数组末尾；
        3. 采用自顶向下的堆化，继续取出堆顶元素放在末尾，直到所有非叶节点都堆化完成（所有非叶节点的索引是1~n/2）。