数据结构与算法 基础篇

数据结构

基本概念和术语

数据结构计算机存储组织数据的方式。数据结构是指相互之间存在一种或多种特定关系的数据元素的集合。通常情况下,精心选择的数据结构可以带来更高的运行或者存储效率。

数据结构中的4个概念:数据数据对象数据元素数据项

数据:用户输入到计算机并且能够被计算机程序处理的一些符号,数据不仅仅包括整型、实型等数值类型,还包括字符及声音、图像、视频等非数值类型,对于从后端返回的整型,浮点型数据,可以直接进行数值计算. 对于字符串类型的数据,我们就需要进行非数值的处理. 而对于声音,图像,视频这样的数据,我们需要通过编码的手段将其变成二进制数据进行处理

数据对象:是性质相同的对象的集合(有点像数组,可不是面向对象的对象) eg:班级(一群学生,也就是一堆相同的数据元素)

数据元素:数据的基本单位,数据元素用于完整的描述一个对象 eg:学生 (数据项组合在一起就是一个完整的数据元素)

数据项:是组成元素的 eg:衣服啊,鞋啊,耳鼻喉啊(学生有的都可以是数据项)

逻辑结构与物理结构

逻辑结构

定义:是对数据之间关系的描述 (面向问题的)

任务:将基本概念模型图转换为与选用的数据模型相符合的逻辑结构

物理结构

定义:数据的物理(存储)结构 (面向计算机的)

任务:根据计算机系统的特点,为给定的数据模型确定合理的存储结构和存取方法

数据存储结构应该正确反映数据元素之间的逻辑关系, 如何存储数据元素之间的逻辑关系,是实现物理结构的重点

逻辑结构的分类

集合结构:数据之前只有一个关系就是在一个集合内,大家在一块待着,谁也不认识谁

线性结构:数据之间一对一关系,eg:数组,字符串,队列,栈,线性表

树形结构:数据之间一对多关系 eg:二叉树,B树,哈夫曼树,红黑树

图形结构:数据之间多对多关系 eg:邻近矩阵,邻接表.

存储结构的形式
顺序存储:是指把数据元素存放在地址连续的存储单元里,其数据间的逻辑关系和物理关系是一致的.


链式存储:是把数据元素放在任意的存储单元里,这组存储单元可以是连续的,也可以是不连续的. 数据元素的存储关系并不能反映逻辑关系,因此需要用一个指针存放数据元素的地址,这样通过地址就可以找到相关关联数据元素的位置.

算法

算法定义、特性、设计要求

算法定义:是解决特定问题求解步骤的描述,在计算机中表现为指令的有限序列,并且每条指令表示一个或多个操作(不是复杂的计算才叫算法)

算法特性

  • 输入输出
  • 有穷性
  • 确定性
  • 可行性

算法设计要求

  • 正确性
  • 可读性
  • 健壮性
  • 时间效率高和存储量低

做算法题的方法:
充分阅读题目.了解题目背后的关键意思;
分析题目,涉及到哪些数据结构,对问题进行分类. 到底属于链表问题, 栈思想问题, 字符串问题,二叉树问题,图相关问题,排序问题; 与你之前所接触过的算法题有没有类似,找到问题的解题思路
实现算法. 在算法的实现的过程,并不是一蹴而就, 肯定是需要不断的调试,修改的;
验证算法正确性
找到题源, 看其他的开发者对齐的解决思路.
找到题解建议之后, 对于其他优秀思路,分析它的优势,并且学习它的思路.并且写成其他解法的代码
算法题的解题能力来自于2点: 对于数据结构与算法核心问题是否夯实 + 是否有足够多且足够耐心的积累;

算法的评估

时间复杂度计算(推导大O阶方法)

用常数1取代运行时间中所有加法常数;
在修改后的运行次数函数中,只保留最高阶项;
如果在最高阶项存在且不是1,则去除与这个项相乘的常数;


空间复杂度 (在考量算法的空间复杂度,主要考虑算法执行时所需要的辅助空间)
程序空间计算因素:

  1. 寄存本身的指令

  2. 常数

  3. 变量

  4. 输入

  5. 对数据进行操作的辅助空间

eg: 数组逆序,将一维数组a中的n个数逆序存放在原数组中

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