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数据结构的存储方式

数据结构的存储结构只有2种,只有链表和数组。

比如说「队列」、「栈」这两种数据结构既可以使用链表也可以使用数组实现。用数组实现,就要处理扩容缩容的问题;用链表实现,没有这个问题,但需要更多的内存空间存储节点指针。

「图」的两种表示方法,邻接表就是链表,邻接矩阵就是二维数组。邻接矩阵判断连通性迅速,并可以进行矩阵运算解决一些问题,但是如果图比较稀疏的话很耗费空间。邻接表比较节省空间,但是很多操作的效率上肯定比不过邻接矩阵。

「树」,用数组实现就是「堆」,因为「堆」是一个完全二叉树,用数组存储不需要节点指针,操作也比较简单;用链表实现就是很常见的那种「树」,因为不一定是完全二叉树,所以不适合用数组存储。为此,在这种链表「树」结构之上,又衍生出各种巧妙的设计,比如二叉搜索树、AVL 树、红黑树、区间树、B 树等等,以应对不同的问题。

二者的优缺点:

数组由于是紧凑连续存储,可以随机访问,通过索引快速找到对应元素,而且相对节约存储空间。但正因为连续存储,内存空间必须一次性分配够,所以说数组如果要扩容,需要重新分配一块更大的空间,再把数据全部复制过去,时间复杂度 O(N);而且你如果想在数组中间进行插入和删除,每次必须搬移后面的所有数据以保持连续,时间复杂度 O(N)。

链表因为元素不连续,而是靠指针指向下一个元素的位置,所以不存在数组的扩容问题;如果知道某一元素的前驱和后驱,操作指针即可删除该元素或者插入新元素,时间复杂度 O(1)。但是正因为存储空间不连续,你无法根据一个索引算出对应元素的地址,所以不能随机访问;而且由于每个元素必须存储指向前后元素位置的指针,会消耗相对更多的储存空间。

参考自laubladong算法

数据结构的基本操作

对任何数据结构,操作无非是遍历和访问。也就是增删改查。

从顶端来看,遍历和访问分为两种形式: 线性访问,非线性访问。

  • 数组访问

    go
    func traverse(arr []int) {
        for i := 0; i < len(arr); i++ {
            // 迭代访问 arr[i]
        }
    }
  • 链表访问

    go
    type ListNode struct {
        val int
        next *ListNode
    }
    
    func traverse(head *ListNode) {
        for p := head; p != nil; p = p.next {
            // 迭代访问 p.val
        }
    }
    
    func traverseRecursively(head *ListNode) {
        // 递归访问 head.val
        traverseRecursively(head.next)
    }
  • 二叉树的遍历

    go
    // 基本的二叉树节点
    type TreeNode struct {
        val int
        left *TreeNode
        right *TreeNode
    }
    
    // 后序遍历二叉树
    func traverse(root *TreeNode) {
        if root != nil {
            traverse(root.left)
            traverse(root.right)
        }
    }
  • N叉树的遍历框架

    go
    type TreeNode struct {
        val int
        children []*TreeNode
    }
    
    func traverse(root *TreeNode) {
        for _, child := range root.children {
            traverse(child)
        }
    }

    N 叉树的遍历又可以扩展为图的遍历,因为图就是好几 N 叉棵树的结合体。

刷题顺序,先刷二叉树,链表,数组。再去刷动态规划,回溯等算法。

涉及到递归的问题,基本上都是树的问题。