Python 数据结构

数组和单链表

单链表结构与顺序存储结构(数组)优缺点：我们分别从存储分配方式、时间性能、空间性能三方面来做对比。

数据结构	存储分配方式	时间性能	空间性能
数组	数组结构用一段连续的存储单元依次存储线性表的数据元素。	a.查找修改数组O(1) b.插入和删除 数组需要平均移动表长一半的元素，时间为O(n)	数组需要预分配存储空间，分大了，容易造成空间浪费，分小了，容易发生溢出。
链表	单链表采用链式存储结构，用一组任意的存储单元存放线性表的元素。	a.查找修改单链表O(n) b.插入和删除单链表在计算出某位置的指针后，插入和删除时间仅为O(1)	单链表不需要分配存储空间，只要有就可以分配，元素个数也不受限制。

结论：

• 若线性表需要频繁查找，很少进行插入和删除操作时，宜采用顺序存储结构。
• 若需要频繁插入和删除时，宜采用单链表结构。

队列

队列的定义：

队列（queue）是只允许在一端进行插入操作，而在另一端进行删除操作的线性表。
队列是一种先进先出（First In First Out, FIFO）的线性表。

• 时间性能
  循环队列和链队列的基本操作都需要常数时间O (1)。

• 空间性能

  • 循环队列：必须预先确定一个固定的长度，所以有存储元素个数的限制和空间浪费的问题。
  • 链队列：没有队列满的问题，只有当内存没有可用空间时才会出现队列满，但是每个元素都需要一个指针域，从而产生了结构性开销。

栈

最开始栈中不含有任何数据，叫做空栈，此时栈顶就是栈底。然后数据从栈顶进入，栈顶栈底分离，整个栈的当前容量变大。数据出栈时从栈顶弹出，栈顶下移，整个栈的当前容量变小。

• 时间性能
  无论是顺序栈还是链式栈，这两种栈在push和pop操作上均很比较简单，时间复杂度均为O(1)。

• 空间性能

  • 顺序栈：必须预先确定一个固定的长度，所以有存储元素个数的限制和空间浪费的问题。
  • 链式栈：没有队列满的问题，只有当内存没有可用空间时才会出现队列满，但是每个元素都需要一个指针域，从而产生了结构性开销。

哈希表

哈希表（hash table）也叫作散列表，这种数据结构提供了键（key）和值（value）的映射关系。只要给出一个key，就可以高效查找到它所匹配的value。
在python语言中，哈希表对应的集合叫做字典（dict）。

• 时间性能
  读写操作的时间复杂度接近O(1)。
• 哈希冲突：
  由于哈希算法被计算的数据是无限的，而计算后的结果范围有限，因此总会存在不同的数据经过计算后得到的值相同，这就是哈希冲突。
  通过链表法来解决哈希冲突，链接地址法的思路是将哈希值相同的元素构成一个同义词的单链表，并将单链表的头指针存放在哈希表的第i个单元中，查找、插入和删除主要在同义词链表中进行。链表法适用于经常进行插入和删除的情况。