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数据结构分类以及数据结构特点、优缺点

来源: 责编: 时间:2023-10-31 10:25:34 350观看
导读数据结构分类数据结构是计算机中组织和存储数据的方式。数据结构分类-原始与非原始数据结构分类-线性与非线性原始数据结构基本数据结构不能进一步划分。具有算术运算的 8 位整数(字节)— 最小值为 -128,最大值为 127(含)

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数据结构分类

数据结构是计算机中组织和存储数据的方式。91928资讯网——每日最新资讯28at.com

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数据结构分类-原始与非原始91928资讯网——每日最新资讯28at.com

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数据结构分类-线性与非线性91928资讯网——每日最新资讯28at.com

原始数据结构

基本数据结构不能进一步划分。91928资讯网——每日最新资讯28at.com

  • 具有算术运算的 8 位整数(字节)— 最小值为 -128,最大值为 127(含)。
  • 具有算术运算的 16 位整数(短整型)— 最小值为 -32,768,最大值为 32,767(含)。
  • 具有算术运算的 32 位整数 (Int) — 最小值为 -231,最大值为 230。
  • 具有算术运算的 64 位整数(长整型)— 最小值为 -263,最大值为 262。
  • 16 位 Unicode 字符/字母数字字符/符号 (char) — 最小值'/u0000'(或 0)和最大值'/uffff'(或 65,535(含))。
  • 带算术运算的单精度 32 位 IEEE 754 实数(浮点型)。
  • 带算术运算的双精度 64 位 IEEE 754 实数 (Double)。
  • 布尔值(具有逻辑运算(布尔)的值 { true, false} 的集合 - 只有两个可能的值:true和false。

非原始数据结构

  • 数据结构可用于其他复杂的存储。

线性

  • 元素组成一个序列

数组(Array)

  • 它是相同类型元素的集合。
  • 元素按顺序连续存储。
  • 利用索引可以计算出元素对应的地址。

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Array91928资讯网——每日最新资讯28at.com

  • 一维数组——元素是线性存储的,可以通过指定数组中存储的每个元素的索引值来单独访问
  • int a[n],string a[n]
  • 多维数组——具有多个维度的数组
  • int a[m][n],string a[m][n]

特征

  • 所请求的内存空间的大小是固定的并且不能改变。使用前必须提前申请内存空间。
  • 数组实现数学向量和矩阵,以及其他类型的矩形表。

优点

  • 按索引读取效率高(支持随机访问应用)
  • 搜索:时间复杂度为O(1)

缺点

  • 写入效率低(删除和插入效率比较低,因为取决于插入和删除的位置,需要做大量的数据移动,除非插入和删除的位置是最后一位
  • 插入/删除:时间复杂度为O(n)

链表(Linked List)

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  • 它是一种链式存储结构,其中前一个元素的引用指向下一个元素,链表通过指针将元素与元素连接起来。所以,它不是按顺序实现的,而是用指针实现的。
  • 链表由一系列节点组成(每个节点由2部分组成:一个是存储数据元素的数据字段,另一个是存储下一个节点地址的指针字段
  • 单链表、双向链表和循环链表
  • 链表中元素的插入和删除比较简单,因为不需要移动元素和实现长度扩展,但查询一个元素比较困难
  • 搜索:时间复杂度为O(n)
  • 插入/删除:时间复杂度为O(1)

优点

  • 可以任意添加或减少元素。

缺点

  • 包含大量的指针字段,占用内存空间大

堆栈(Stack)

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Queue91928资讯网——每日最新资讯28at.com

  • 它是一个线性列表,允许在一端插入并在另一端删除。
  • 它的运行原理是先进先出(FIFO)

基本操作

Enqueue:向队列中插入一个元素。91928资讯网——每日最新资讯28at.com

Dequeue:移除一个元素并返回队列的第一个元素。91928资讯网——每日最新资讯28at.com

  • 插入/删除:时间复杂度为O(1)
  • 循环队列、优先队列

非线性

  • 它是一种数据结构形式,其中数据元素不保持线性或顺序排列

树(Tree)

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Tree91928资讯网——每日最新资讯28at.com

  • 它是一种非线性存储,由n(n≥1)个有限节点组成具有层次关系的集合
  • 它显示具有“一对多”关系的数据元素的集合
  • 每个节点有零个或多个子节点
  • 没有父节点的节点=根节点
  • 每个非根节点有且只有一个父节点
  • 每个子节点可以分为多个不相交的子树
  • 节点深度=从根节点到x节点的路径长度。根节点深度为0,第二层节点深度为1,以此类推
  • 节点高度=叶子节点到x节点的路径长度
  • 节点的度=节点的子树数量
  • 叶节点= 度数为零的节点

二叉树

  • 每个节点最多有2个子树,节点的最大度数为2
  • 左子树和右子树是有序的,顺序不能颠倒
  • 即使一个节点只有1个子树,也需要区分左右子树
  • AVL树、红黑树、拉伸树、替罪羊树、B树、B+树、B*树、字典树(Trie树)

哈希表(Hash table)

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Hash table91928资讯网——每日最新资讯28at.com

  • 它是一种根据映射函数直接访问的特殊数据结构,以key:value的形式存储数据。
  • f(key) = 存储位置。
  • 哈希表就是通过哈希函数将唯一标识转换成对应的位置。
  • 查找、插入:时间复杂度为O(1)。
  • 但是,如果哈希值都映射到同一个地址,则查找的时间复杂度为O(n)。
  • 链接寻址——哈希函数将键值映射到哈希表中的每个位置。
  • 开放寻址— 如果存在位置映射冲突,其中键 1 和键 2 共享相同位置,则将键 2 放入空空间并启动寻找空闲位置的过程。
  • 检测方法 = 线性探测、二次探测、双重散列。

堆(Heap)

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Heap91928资讯网——每日最新资讯28at.com

  • 它是一个完全二叉树。
  • 它是一个图树结构,用于实现“优先级队列”。
  • 堆中节点的值始终不大于或小于其父节点的值。
  • Min Heap = 根节点最小的堆,满足 ki ≤ K2i+1 且 ki ≤ k2i+2。
  • Max Heap = 根节点最大的堆,满足 ki ≥ k2i+1 且 ki ≥ k2i+2。

图表(Graph)

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图形术语的可视化91928资讯网——每日最新资讯28at.com

  • 它是一种相对复杂的数据结构,具有相对复杂且高效的数据存储算法。
  • 它展示了对象与对象之间复杂的“多对多”关系。
  • 它由有限的顶点集 V 和边集 E 组成。

可分为无向图和有向图:91928资讯网——每日最新资讯28at.com

  • (v,w)表示无向边,即v和w是互连的。
  • <v, w> 表示从 v 开始到 w 结束的有向边。

图可以分为加权图和未加权图:91928资讯网——每日最新资讯28at.com

  • 加权图:每条边都有一定的权重,通常是一个数字。
  • 无权图:每条边没有权重,也可以理解为权重为1。

图可以分为连通图和非连通图:91928资讯网——每日最新资讯28at.com

  • 连通图:所有点都通过路径连接。
  • 断开图:有两个点没有通过路径连接。

图中的顶点有度的概念:91928资讯网——每日最新资讯28at.com

  • 度数——与其相连的所有点的总和。
  • 入度 — 存在于有向图中,访问该点的所有边的总和。
  • 出度——存在于有向图中,与该点相连的边数之和。

图表的表示91928资讯网——每日最新资讯28at.com

  • 邻接矩阵— 具有 n 个顶点的图需要具有大小为 nxn 的矩阵。
  • 邻接表- 具有链表数组的图。
  • 算法:图的搜索算法、广度优先搜索(BFS)、深度优先搜索(DFS)等。

大O复杂性

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