数据结构
所有数据结构都是基于数组、链表或二者的组合实现的。例如,栈和队列既可以使用数组实现,也可以使用链表实现;而哈希表的实现可能同时包含数组和链表。
- 基于数组可实现:栈、队列、哈希表、树、堆、图、矩阵、张量(维度 的数组)等。
≥3
- 基于链表可实现:栈、队列、哈希表、树、堆、图等。
基于数组实现的数据结构也被称为“静态数据结构”,这意味着此类数据结构在初始化后长度不可变。相对应地,基于链表实现的数据结构被称为“动态数据结构”,这类数据结构在初始化后,仍可以在程序运行过程中对其长度进行调整。
在计算机中,内存和硬盘是两种主要的存储硬件设备。硬盘主要用于长期存储数据,容量较大(通常可达到 TB 级别)、速度较慢。内存用于运行程序时暂存数据,速度较快,但容量较小(通常为 GB 级别)。
在算法运行过程中,相关数据都存储在内存中。下图展示了一个计算机内存条,其中每个黑色方块都包含一块内存空间。我们可以将内存想象成一个巨大的 Excel 表格,其中每个单元格都可以存储 1 byte 的数据,在算法运行时,所有数据都被存储在这些单元格中。
系统通过「内存地址 Memory Location」来访问目标内存位置的数据。计算机根据特定规则为表格中的每个单元格分配编号,确保每个内存空间都有唯一的内存地址。有了这些地址,程序便可以访问内存中的数据。
基础数据类型
谈及计算机中的数据,我们会想到文本、图片、视频、语音、3D 模型等各种形式。尽管这些数据的组织形式各异,但它们都由各种基本数据类型构成。
基本数据类型是 CPU 可以直接进行运算的类型,在算法中直接被使用。它包括:
- 整数类型
byte
,short
,int
,long
。
- 浮点数类型
float
,double
,用于表示小数。
- 字符类型
char
,用于表示各种语言的字母、标点符号、甚至表情符号等。
- 布尔类型
bool
,用于表示“是”与“否”判断。
所有基本数据类型都以二进制的形式存储在计算机中
内存是所有程序的共享资源,当内存被某个程序占用时,其他程序无法同时使用。因此,在数据结构与算法的设计中,内存资源是一个重要的考虑因素。例如,算法所占用的内存峰值不应超过系统剩余空闲内存;如果运行的程序很多并且缺少大量连续的内存空间,那么所选用的数据结构必须能够存储在离散的内存空间内。
「物理结构」反映了数据在计算机内存中的存储方式,可分为数组的连续空间存储和链表的离散空间存储。物理结构从底层决定了数据的访问、更新、增删等操作方法,同时在时间效率和空间效率方面呈现出互补的特点。
问题
树和堆的区别
堆是一种特殊的树形数据结构,它的主要应用是在堆排序、优先队列等算法中。在堆排序中,我们可以使用堆来实现对数据的排序;在优先队列中,我们可以使用堆来实现高效的插入和删除操作,并保证队列中元素的有序性。
总之,树是一种更为通用的数据结构,而堆是树的一种特殊形式,具有特定的性质和应用场景。
所有数据结构都是基于数组、链表或二者的组合实现的。例如,栈和队列既可以使用数组实现,也可以使用链表实现;而哈希表的实现可能同时包含数组和链表。
- 基于数组可实现:栈、队列、哈希表、树、堆、图、矩阵、张量(维度 的数组)等。
≥3
- 基于链表可实现:栈、队列、哈希表、树、堆、图等。
基于数组实现的数据结构也被称为“静态数据结构”,这意味着此类数据结构在初始化后长度不可变。相对应地,基于链表实现的数据结构被称为“动态数据结构”,这类数据结构在初始化后,仍可以在程序运行过程中对其长度进行调整。
数组和链表栈和队列散列表(Hash)Loading...