数据结构与算法

Posted 2021-12-03 846617819qq

数据结构与算法概述

数据结构的定义

我们如何把现实中大量而且非常复杂的问题以特定的数据类型(个体)和特定的存储结构(个体的关系)保存到相应的主存储器(内存)中，以及在此基础上为实现某个功能而执行的相应操作，这个相应的操作也叫做算法。

数据结构 == 个体 + 个体关系

算法 == 对存储数据的操作

数据结构的特点

数据结构是软件中最核心的课程。

程序 = 数据的存储 + 数据的操作 + 可以被计算机执行的语言。

算法

衡量算法的标准

• 时间复杂度 指的是大概程序执行的次数，而非程序执行的时间。
• 空阿金复杂度 值得是程序执行过程中，大概缩占用的最大内存。
• 难易程度
• 健壮性

需要熟练掌握的算法

常见的排序

• 冒泡排序
• 选择排序
• 插入排序
• 快速排序
• 归并排序
• 希尔排序
• 计数排序
• 二分法查找元素

常见的查找

• 顺序查找
• 二分法查找

其他的算法

• 贪心算法
• 递归算法

线性结构

比较通俗的讲,把所有的节点用一根线串起来的结构就称之为线性结构。线性结构分为两种方式：数组、链表。

数组与链表的区别

数组需要一块连续的内存空间来存储，堆内存的要求比较高。如果我们申请一个100M大小的数组，当内存中没有连续的、足够大的空间时，即使内存的剩余可用空间大于100M，任然会申请失败。而链表恰恰相反，它并不需要一块连续的内存空间，他通过“指针”将一组零散的内存块串联起来使用，所以申请的是大小是100M的链表，name根本不会有问题。

连续存储（数组）

数组，在python语言中成为列表，是一种基本的数据结构类型。

列表的优缺点

• 优点：
  • 存取速度快
• 缺点：
  • 事先需要知道数组的长度
  • 需要大块的连续内存
  • 插入删除非常的慢，效率极低

注：列表的其他问题，请百度python基础。

离散存储（链表）

链表的定义

• n个节点离散分配
• 彼此通过指针相连
• 每个节点都有一个前驱节点，每个节点只有一个后续节点
• 首节点没有前驱节点，尾节点没有后续节点

链表的优缺点

• 优点：
  • 空间没有限制，插入删除元素很快
• 缺点：
  • 查询比较慢

链表的结构

链表的及诶单结构如下：

data为自定义的数据，next为下一个节点的地址。

链表的专业术语

• 首节点：第一个有效节点。
• 尾节点：最后一个有效节点。
• 头结点：第一个有效节点之前的那个节点，头结点并不存储任何数据，目的是为了方便对链表的操作。
• 头指针：指向头结点的指针变量。（上图在头结点的左侧，未画出）
• 尾指针：指向尾节点的指针变量。

链表的分类

• 单链表
• 双链表 每一个节点有两个指针域
• 循环链表 能通过任何一个节点找到其他所有的节点
• 非循环列表

链表的算法

• 增加
• 删除
• 修改
• 查找
• 总长度

Python语言实现单链表的增删查

在Python语言中用面向对象组合的方式，代替指针指向，更加的方便，简单，容易理解。

# Use The Linked List sort Liangshan Po 108 Heroes


#
class Hero():
    def __init__(self, no=None, name=None, nick_name=None, next=None):
        self.no = no
        self.name = name
        self.nick_name = nick_name
        self.next = next


def add_hero(head, hero):
    current_position = head
    while current_position.next and hero.no > current_position.next.no:
        current_position = current_position.next
    hero.next = current_position.next
    current_position.next = hero


def get_all(head):
    current_position = head
    while current_position.next:
        print("编号:%s,姓名:%s,外号:%s" % (
            current_position.next.no, current_position.next.name, current_position.next.nick_name))
        current_position = current_position.next


def delete_hero(head, hero):
    current_position = head
    if current_position.next:
        while current_position.next and current_position.next.no < hero.no:
            current_position = current_position.next
        current_position.next = current_position.next.next
    else:
        print("链表为空")

head = Hero()
hero = Hero(1, '宋江', '及时雨')
# hero1 = Hero(2, '卢俊义', '玉麒麟')
# hero2 = Hero(3, '吴用', '智多星')
# hero3 = Hero(5, '林冲', '豹子头')
# hero4 = Hero(4, '公孙胜', '入云龙')
# add_hero(head, hero)
# add_hero(head, hero1)
# add_hero(head, hero2)
# add_hero(head, hero3)
# add_hero(head, hero4)
# get_all(head)

print("---------------------")
delete_hero(head, hero)
get_all(head)