数据结构分类
数据结构是指相互之间存在着一种或多种关系的数据元素的集合和该集合中数据元素之间的关系组成 。
常用的数据结构有:数组,栈,链表,队列,树,图,堆,散列表等,如图所示:
每一种数据结构都有着独特的数据存储方式,下面为大家介绍它们的结构和优缺点。
1、数组(数据的有序集合)
数组是可以再内存中连续存储多个元素的结构,在内存中的分配也是连续的,数组中的元素通过数组下标进行访问,数组下标从0开始。例如下面这段代码就是将数组的第一个元素赋值为 1。
int[] data = new int[100];data[0] = 1;
1
2
优点: 缺点:
1、按照索引查询元素速度快 1、数组的大小固定后就无法扩容了
2、按照索引遍历数组方便 2、数组只能存储一种类型的数据
3、添加,删除的操作慢,因为要移动其他的元素。
适用场景:
频繁查询,对存储空间要求不大,很少增加和删除的情况。
数组本身是一个有序的集合操作,所以对于数组的内容操作往往会采用循环的模式完成,数组是一个有限的数据集合,所以应该使用 for
循环。
因为数组在存储数据时是按顺序存储的,存储数据的内存也是连续的,所以他的特点就是寻址读取数据比较容易,插入和删除比较困难。简单解释一下为什么,在读取数据时,只需要告诉数组要从哪个位置(索引)取数据就可以了,数组会直接把你想要的位置的数据取出来给你。插入和删除比较困难是因为这些存储数据的内存是连续的,要插入和删除就需要变更整个数组中的数据的位置。举个例子:一个数组中编号0->1->2->3->4这五个内存地址中都存了数组的数据,但现在你需要往4中插入一个数据,那就代表着从4开始,后面的所有内存中的数据都要往后移一个位置。这可是很耗时的。
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2、栈(先进后出//仅允许一端操作的线性表)
栈是一种特殊的线性表,仅能在线性表的一端操作,栈顶允许操作,栈底不允许操作。
栈的特点是:先进后出,或者说是后进先出,从栈顶放入元素的操作叫入栈,取出元素叫出栈。 栈的优势是,存取速度比堆要快,仅次于寄存器,栈数据可以共享。
缺点是,存在栈中的数据大小与生存期必须是确定的,缺乏灵活性。
栈中主要存放一些基本类型的变量(,int, short, long, byte, float, double, boolean, char)和对象句柄。栈有一个很重要的特殊性,就是存在栈中的数据可以共享
栈的结构就像一个集装箱,越先放进去的东西越晚才能拿出来,所以,栈常应用于实现递归功能方面的场景,例如斐波那契数列。
它按照先进后出的原则存储数据,先进入的数据被压入栈底,最后的数据在栈顶,需要读数据的时候从栈顶开始弹出数据(最后一个数据被第一个读出来)
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3、队列(先进先出的线性表)
队列与栈一样,也是一种线性表,不同的是,队列可以在一端添加元素,在另一端取出元素,也就是:先进先出。从一端放入元素的操作称为入队,取出元素为出队,示例图如下:
队列是一种特殊的线性表,特殊之处在于它只允许在表的前端(front)进行删除操作,而在表的后端(rear)进行插入操作,和栈一样,队列是一种操作受限制的线性表。进行插入操作的端称为队尾,进行删除操作的端称为队头。
建立顺序队列结构必须为其静态分配或动态申请一片连续的存储空间,并设置两个指针进行管理。一个是队头指针front,它指向队头元素;另一个是队尾指针rear,它指向下一个入队元素的存储位置。
使用场景:因为队列先进先出的特点,在多线程阻塞队列管理中非常适用
4、链表(由结点组成的数据的集合)
链表是物理存储单元上非连续的、非顺序的存储结构,数据元素的逻辑顺序是通过链表的指针地址实现,每个元素包含两个结点,一个是存储元素的数据域 (内存空间),另一个是指向下一个结点地址的指针域。根据指针的指向,链表能形成不同的结构,例如单链表,双向链表,循环链表等。
由于链表是以这种方式保存数据,所以链表在插入和删除时比较容易,读取数据时比较麻烦。举个例子:一个链表中0->1->2->3->4这五个内存地址中都存了数据,现在需要往2中插入一条数据,那么只需要更改1号和2号中记录下一个数据的位置就行了,对其他数据没有影响。删除一条数据与插入类似,很高效。但是如果是想要在链表其中取出一条数据,就需要从0号开始一个一个的找,直到找到想要的那条数据为止。
链表的优点:
链表是很常用的一种数据结构,不需要初始化容量,可以任意加减元素;
添加或者删除元素时只需要改变前后两个元素结点的指针域指向地址即可,所以添加,删除很快;
缺点:
因为含有大量的指针域,占用空间较大;
查找元素需要遍历链表来查找,非常耗时。
适用场景:
数据量较小,需要频繁增加,删除操作的场景