测试能力提升 了解一些常用的数据结构前篇

大道 · 2021年01月14日 · 2103 次阅读

学校里我们可能都学过数据结构,面试上数据结构和算法已然是必修课了,看了极客的数据结构,当然要比《算法导论》简单易懂。画个笔记,把数据结构和算法基础知识提炼总结一下。有个概念的认识多是有益的。也推荐大家去学习阅读下极客的数据结构与算法的文稿。

数据结构概念

数据结构就是指一组数据的存储结构。它是组织数据的一种方式。

常见的数据结构

  • 数组 (Array)
  • 链表 (Linked List)
  • 栈 (Stack)
  • 队列 (Queue)
  • 跳表 (Skip list)
  • 散列表 (Hash)
  • 树 (Tree)
  • 堆 (Heap)
  • 图 (Graph)

数组 (Array)

数组用一块连续的内存空间,来存储相同类型的一组数据,最大的特点就是支持随机访问,查询效率高,但插入、删除操作也因此变得比较低效。

数组的增删改查类似于现实生活中的插队,一列排好的队伍,突然有一个人进来势必会影响之后的人的队。

//数据机构-最基础
 int[] a={2,0,2,1};

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链表 (Linked List)

链表并不需要一块连续的内存空间,它通过 “指针” 将一组零散的内存块串联起来使用。

和数组相比,链表更适合插入、删除操作频繁的场景。

//链表结构
public class LinkNode{
    //数据
    int data;
    //下一个节点
    LinkNode next;
    //上一个节点
    LinkNode before;
    public LinkNode(){
    }
    public LinkNode(int data){
        this.data=data;
    }
}

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栈 (Stack)

后进者先出,先进者后出,这就是典型的 “栈” 结构。栈是一种 “操作受限” 的线性表,只允许在一端插入和删除数据。

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从功能上来说,数组或链表确实可以替代栈,但你要知道,特定的数据结构是对特定场景的抽象,而且,数组或链表暴露了太多的操作接口,操作上的确灵活自由,但使用时就比较不可控,自然也就更容易出错。

当某个数据集合只涉及在一端插入和删除数据,并且满足后进先出、先进后出的特性,这时我们就应该首选 “栈” 这种数据结构。

用数组实现的栈,我们叫作顺序栈,用链表实现的栈,我们叫作链式栈。

//基于数组的顺序栈结构
public class ArrayStack {
    private String[] items;  // 数组
    private int count;       // 栈中元素个数
    private int n;           //栈的大小

    // 初始化数组,申请一个大小为n的数组空间
    public ArrayStack(int n) {
        this.items = new String[n];
        this.n = n;
        this.count = 0;
    }
}    

队列 (Queue)

先进者先出,这就是典型的 “队列”。队列跟栈一样,也是一种操作受限的线性表数据结构。

使用广泛:循环队列、阻塞队列、并发队列、Java concurrent 并发包利用 ArrayBlockingQueue 来实现公平锁。
用数组实现的队列叫作顺序队列,用链表实现的队列叫作链式队列。
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 //基于数组的顺序队列结构
public class ArrayQueue {
    // 数组:items,数组大小:n
    private String[] items;
    private int n = 0;
    // head表示队头下标,tail表示队尾下标
    private int head = 0;
    private int tail = 0;

    // 申请一个大小为capacity的数组
    public ArrayQueue(int capacity) {
        items = new String[capacity];
        n = capacity;
    }
}

跳表 (Skip list)

对于一个单链表来讲,即便链表中存储的数据是有序的,如果我们要想在其中查找某个数据,也只能从头到尾遍历链表。这样查找效率就会很低。

链表加多级索引的结构,就是跳表。跳表可以减少查询次数的,提高查询效率。

建立跳表数据结构后,查找某个结点,先通过遍历索引层一级级缩小目标访问,再对原始链表进行遍历,遍历的节点减少了,效率自然提升了。
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结构定义与链表结构一致。
因为跳表本就是从链表中抽取出来的节点数据组成了索引链表。

下次再总结散列表 (Hash)、树 (Tree)、堆 (Heap)、
图 (Graph) 的基础知识

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