在计算机世界里面所有的一切皆是数据,其存在的形式为二进制,也就是只有0和1。
那么对于计算机来说,它需要做好两件事:
如何存这些数据?如何取这些数据?
这两件事情的过程就是数据结构。
所以不要看这个定义好像很复杂的样子,其实很好理解,就是如何存数据和如何取数据。
现在主要介绍简单的几个数据结构。
一、堆栈和队列
其实关于这两种数据结构,用中国的一个成语推陈出新就可以理解,这里面还牵扯到了一个小故事。
《九章算术》中记载:韩信投靠刘邦后,被派去管理杂乱无章的粮仓,但很快韩信就把新谷、陈粮分开。
旧粮仓只是上开口的,取粮食时,取的是最上面刚放进去的新粮食,这样旧粮食就一直堆积到最下面了。
后来韩信就将粮仓在下面开了一个口,这样每次取的粮食都是最旧的粮食。
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旧粮仓存储粮食的数据结构类似堆栈。
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新粮仓存储粮食的数据结构类似队列。
它们的数据结构如下图:
image①堆栈:先进后出,后进先出。
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适用场景有子弹压进弹夹。
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栈的入口、出口的都是栈的顶端位置。
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压栈就是存元素。
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弹栈就是取元素。
Java虚拟机JVM的内存分布就有堆栈,其中就满足先进后出原则。我们最常见的mian方法,它是程序的主入口,先进堆栈,但是最后才出来。
②队列:先进先出,后进后出。
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适用场景有过安检。
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队列的入口、出口各占一侧。
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入队就是存元素。
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出队就是取元素。
如果还是不能理解,用最最通俗的语言解释就是:
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堆栈:吃了吐,吐的是我刚吃的。
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队列:吃了拉,拉的是我以前吃的。
二、数组
数组是有序的元素序列,它会在内存中开辟一段连续的空间,并在此空间存放元素,数据结构如下图:
image①数组中的元素地址是连续的
②查询快(有索引)
通过索引,可以快速访问指定位置的元素,就像是一排出租屋,有100个房间,从001到100每个房间都有固定编号,通过编号就可以快速找到租房子的人。
③增删慢(长度固定)
数组的长度是固定的,无论是增加元素还是删除元素,因为长度都改变了,就都需要创建一个新的数组,再将原数组复制过去,自然也就慢了。
④使用场景
需要频繁查询的场景,这也是现实生活中一般情况下使用最多的场景。
比如:登录微信或者QQ,这个过程就是查询的过程,修改用户名密码就是修改的过程,基本每天都会登录,但是很少会修改。
三、链表
链表是由一系列结点组成,每个结点包括两个部分:
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一个是存储数据元素的数据域。
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另一个是存储下一个结点地址的指针域。
链表结构有单向链表与双向链表,主要介绍下单向链表:
image①****链表的元素地址是随机的
②查询慢
查找某个元素,需要通过连接的节点,依次向后查找指定元素,所以查询很慢。
③增删快
增加修改元素时,只需要修改连接下个元素的地址即可,所以增删很快。
④适用场景
需要频繁增加、删除元素的场景。
对于单向链表和双向链表用现实里的例子可以这么理解:
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单向链表就好比玩“老鹰捉小鸡”这个游戏中的小鸡,我只拉着前面的人,后面的人拉着我。
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双向链表就好比手牵着手围成一个圈,我即拉着左边的人,又拉着右边的人。
四、树结构
简单的理解,就是一种类似于我们生活中树的结构。
在日常的应用中,我们用的更多的是二叉树。
什么叫二叉树呢?
即每个结点不超过2的有序树:
image其中查找树又是一种特殊的二叉树,遵循左小右大的原则,这样我们在查找数据时会更加的快:
比如我们要查找数字5,先查到的一个数字是2,这个时候左小右大,我们只需要往右边查就可以了,左边就不用管了,相对而言会更加的快些。
总而言之:二叉树是数组和链表的折中方案。
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它增加删除元素较快,位于数组和链表之间。
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它查询元素也是较快,位于数组和链表之间。
用现实生活中的例子来理解它们之间的区别:
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数组就好比一个理科强的学生:他数学100分,但英语只能考50分。
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链表就好比一个文科强的学生:她英语100分,但数学只能考60分。
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树结构就好比一个较全面的学生:他数学英语都是80分。
关于树结构还有太多太多,平衡二叉树、红黑树、B+树等 ,在此就不展开讲了,主要是我自己也还没弄懂……
当然数据结构远远没有这么简单,除了这些,也还有表结构,图结构等。今天主要说明这几种简单的数据结构,随着后面的学习会将其逐渐完善。
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