python算法與數據結構-數據結構介紹(38)

1、什麼是數據結構

數據結構，直白地理解，就是研究數據的存儲方式。

　　咱們知道，數據存儲只有一個目的，即爲了方便後期對數據的再利用，就如同咱們使用數組存儲 {1,2,3,4,5} 是爲了後期取得它們的值，所以，數據在計算機存儲空間的存放，決不是胡亂的，這就要求咱們選擇一種好的方式來存儲數據，而這也是數據結構的核心內容例如，要存儲這樣一組數據：{張三，張四，張五，張六，張七}，數據之間具備這樣的關係：張三是張4、張五的父親，同時張四仍是張六和張七的父親，數據之間的關係如圖所示：

　　對於存儲之間具備複雜關係的數據，若是仍是用變量或數組來存儲（好比用數組存儲 {「張三」,"張四",「張五」,"張六","張七"} ），數據存儲是沒有問題，可是沒法體現數據之間的邏輯關係，後期根本沒法使用，顯然不明智。針對此類數據，數據結構提供了樹（或者圖）存儲結構，專門用於存儲這類數據。經過以上示例能夠體會出，數據結構教會咱們的毫不僅僅是如何存儲 一、二、這樣簡單的數據，而是解決具備複雜關係的大量數據的存儲問題。

2、經常使用的數據結構

1. 線性表
2. 順序表
3. 鏈表
4. 棧
5. 隊列
6. 樹
7. 圖

3、線性表介紹

　　線性表結構存儲的數據每每是能夠依次排列的，就像小朋友手拉手，每位學生的前面和後面都僅有一個小朋友和他拉手，具有這種「一對一」關係的數據就可使用線性表來存儲。

 

例如，存儲相似 list = [1,3,5,7,9]這樣的數據時，各元素依次排列，每一個元素的前面和後邊有且僅有一個元素與之相鄰（除首元素和尾元素），所以可使用線性表存儲。線性表並非一種具體的存儲結構，它包含順序存儲結構和鏈式存儲結構，是順序表和鏈表的統稱。

4、順序表

　　順序表，簡單地理解，就是經常使用的數組，只是換了個名字而已，例如使用順序表存儲 {1,3,5,7,9}，如圖所示：

5、鏈表

　　咱們知道，使用順序表（底層實現靠數組）時，須要提早申請必定大小的存儲空間，這塊存儲空間的物理地址是連續的，如圖所示。鏈表則徹底不一樣，使用鏈表存儲數據時，是隨用隨申請，所以數據的存儲位置是相互分離的，換句話說，數據的存儲位置是隨機的爲了給各個數據塊創建「依次排列」的關係，鏈表給各數據塊增設一個指針，每一個數據塊的指針都指向下一個數據塊（最後一個數據塊的指針指向 NULL），就如同一個個小學生都伸手去拉住下一個小學生的手，這樣，看似毫無關係的數據塊就創建了「依次排列」的關係，也就造成了鏈表，如圖所示：

6、棧

棧和隊列隸屬於線性表，是特殊的線性表，由於它們對線性表中元素的進出作了明確的要求。棧中的元素只能從線性表的一端進出（另外一端封死），且要遵循「先入後出」的原則，即先進棧的元素後出棧。

 

棧結構如圖所示，像一個木桶，棧中含有 3 個元素，分別是 A、B 和 C，從在棧中的狀態能夠看出 A 最早進的棧，而後 B 進棧，最後 C 進棧。根據「先進後出」的原則，3 個元素出棧的順序應該是：C 最早出棧，而後 B 出棧，最後纔是 A 出棧。

7、隊列

隊列中的元素只能從線性表的一端進，從另外一端出，且要遵循「先入先出」的特色，即先進隊列的元素也要先出隊列。

隊列結構如圖所示，隊列中有 3 個元素，分別是 A、B 和 C，從在隊列中的狀態能夠看出是 A 先進隊列，而後 B 進，最後 C 進。根據「先進先出」的原則，3 個元素出隊列的順序應該是 A 最早出隊列，而後 B 出，最後 C 出。

8、樹存儲結構

樹存儲結構適合存儲具備「一對多」關係的數據。

如圖所示，其中張四隻有一個父親，但他卻有兩（多）個孩子，這就是「一對多」的關係，知足這種關係的數據可使用樹存儲結構。

9、圖存儲結構

圖存儲結構適合存儲具備「多對多」關係的數據。

如圖所示，從 V1 能夠到達 V二、V三、V4，一樣，從 V二、V三、V4 也能夠到達 V1，這就是「多對多」的關係，知足這種關係的數據可使用圖存儲結構。