基本的數據結構

認識數據結構

數據結構的說明

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數據結構起源於程序設計，是用計算機來存儲、組織數據的方式。數據結構不是使咱們學會編碼，而是爲咱們提供一種編程的思想，具備更好的思路。

關於數據結構有兩種說法，以下：

• 廣義的說法：數據結構 = 數據存儲 + 算法
• 狹義的說法：數據結構 = 數據的存儲；

數據結構和算法的關係

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數據結構與算法是相互依託的關係。計算機解決問題，應該是先從具體問題中抽象出一個適當的數據模型，設計出一個解此數據模型的算法：

• 數據結構 ==> 建築工程中的建築設計圖
• 算法 ==> 工程中的施工流程圖

用數據結構能夠作什麼

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• 程序員的內功心法之一
• 有效管理數據對象
• 解決處理性能問題
• 面試加分項（如今一些簡單的數據結構和算法已是必備項了）

基本數據結構及衍生結構

幾個算法中的基本概念

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• 數據
• 數據元素
• 數據項
• 數據對象
• 數據結構

它們之間的關係就像下圖同樣：

淺析數據結構

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數據元素相互之間的關係稱爲結構。數據結構是與算法緊密結合的。

• 邏輯結構：反映數據元素之間的邏輯關係。
• 存儲結構：數據結構在計算機中的表示。
• 算法：對數據的操做

基本的邏輯結構

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• 集合
• 線性結構
• 樹狀結構
• 圖狀結構（網狀結構）

集合

數據結構中的集合關係就相似於數學中的集合。

• 集合中的數據成員是無序的。
• 每一個數據成員在集合中不能重複，僅且只出現一次。

線性表

線性結構中的數據元素之間是一對一的關係。也就是數據元素一個接一個地排列。

• 用來存放特定的某一個類型的元素
• 物理結構爲順序表和鏈表
• 線性表的基本操做
  • 1.建立線性表
  • 2.添加元素
  • 3.刪除元素
  • 4.讀數據
  • 5.遍歷線性表
  • 6.查找線性表
  • 7.銷燬線性表

線性表的衍生結構

• 1.棧
• 2.隊列
• 3.串
• ...

棧

棧是一種被限制操做的線性表。棧是一種先進後出 LIFO(Last In First Out) 的數據結構。(桶裝的薯片是現實中一個最簡單的棧結構))

• 基本概念

  • 向棧中添加數據叫入棧
  • 從棧中向外拿數據叫出棧
  • 棧中沒有數據叫空棧
  • 空棧或者棧中只有1個元素的時候 棧頂便是棧底
  • 添加元素的時候，棧頂在不斷的變化

• 操做規則

  • 建立棧結構
  • 入棧
  • 出棧
  • 讀棧頂
  • 清空棧
  • 銷燬棧結構

• 用途:

  • 解決括號匹配檢查
  • 瀏覽器的後退或編輯器的undo功能

隊列

隊列是一種被限制操做的線性表。隊列是一種先進先出 FIFO(First In First Out) 的數據結構。(咱們在吃自助的時候,放冰淇凌筒的那個管子就是一種隊列,只能從上往下走)

• 基本概念

  • 向隊列中添加數據叫入隊
  • 從隊列中向外拿數據叫出隊
  • 隊列中沒有數據叫空隊
  • 當隊列中只有1個元素的時候 該元素便是隊首，又是隊尾

• 用途:

  • 消息隊列、視頻彈幕
  • 維護打印機任務

也有一些特殊的隊列，好比生活中在車站買票的時候有軍人優先，這就是優先隊列； 事件循環機制是一種環形隊列；

樹

樹是由若干個有限節點組成的一個具備層次關係的集合。咱們把它叫作「樹」是由於它看起來像一棵倒掛的樹。樹是基本的幾種數據結構之一。

如下基本概念不如看圖來的簡單明瞭，請優先看圖，或在看基本概念的時候請結合上圖（樹）。

• 主要基本概念

  • 每一個元素稱爲結點(node)
  • 有一個特定的結點被稱爲根結點或樹根(root)
  • 除根結點以外的其他數據元素被分爲m(m≥0)個互不相交的集合T1，T2，……Tm-1，其中每個集合Ti(1<=i<=m)自己也是一棵樹，被稱做原樹的子樹(subtree)

• 其他基本概念

  • 單個結點是一棵樹，樹根就是該結點自己
  • 空集合也是樹，稱爲空樹。空樹中沒有結點
  • 一個結點含有的子樹的個數稱爲該結點的度
  • 度爲0的結點稱爲葉結點或終端結點
  • 度不爲0的結點稱爲非終端結點或分支結點
  • 若一個結點含有子結點，則這個結點稱爲其子結點的父結點
  • 一個結點含有的子樹的根結點稱爲該結點的子結點
  • 具備相同父結點的結點互稱爲兄弟結點
  • 一棵樹中，最大的結點的度稱爲樹的度
  • 從根開始定義起，根爲第1層，根的子結點爲第2層，也叫深1，深2
  • 樹的高度或深度說的就是樹中結點的最大層次
  • 從根到該結點所經分支上的全部結點稱爲該節點的祖先

• 樹的數學基礎是:

  • 圖論

• 樹的特色

  • 每一個結點有零個或多個子結點；
  • 沒有父結點的結點稱爲根結點；
  • 每個非根結點有且只有一個父結點；
  • 除了根結點外，每一個子結點能夠分爲多個不相交的子樹；
  • 一棵樹中每兩個點之間都有且只有一條路徑
  • 一顆有N個點的樹有N-1條邊

試一試

分辨下圖哪個是樹：

樹的遍歷

按照某種規則，不重複地訪問某種樹的全部節點。

• 先序遍歷(深度優先)

  

• 中序遍歷(深度優先)

  

• 後序遍歷(深度優先)

  

• 層序遍歷(廣度優先)

  

樹的衍生

• 無序樹:樹中任意節點的子結點之間沒有順序關係，這種樹稱爲無序樹,也稱爲自由樹
• 有序樹:樹中任意節點的子結點之間有順序關係
• 二叉樹:每一個節點最多含有兩個子樹的樹稱爲二叉樹
• 徹底二叉樹:除了最後一層，其它各層節點數都達到最大
• 滿二叉樹:每一層上的結點數都是最大結點數
• 霍夫曼樹:帶權路徑最短的二叉樹，也叫最優二叉樹

具體的能夠移步Wiki或者百度百科 (^-^)

圖

由頂點的集合(不能是空集)和邊的集合組成的結構，表現的是多對多的關係

• 數學基礎是:圖論
• 幾個基本概念:
  • 頂點
  • 邊
  • 權
  • 有向圖與無向圖

前端中的數據結構應用

• 1.瞭解常識級別的數據結構與算法
• 2.傳統前端的核心是DOM
• 3.編寫本身的前端控件
• 4.前端遊戲
• 5.圖像處理
• ...

結語

到這裏你們應該對於基本的數據結構有了必定的瞭解，算法的世界中，瞭解數據結構有助於咱們更好的、更快的處理數據。

計算機世界的知識不少都是從現實世界中學習過來的。多瞭解咱們的生活，也就是在瞭解計算機世界。

原文地址：基本的數據結構

致謝

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