数组
数组是可以在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。
优点:
- 按照索引查询元素速度快;
- 按照索引遍历数组方便。
缺点:
数组的大小固定后就无法扩容了;
数组只能存储一种类型的数据;
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。
栈
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。
适用场景:
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。
队列
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。
适用场景:
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。
链表
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。
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。
树
是一种数据结构,它是由n(n>=1)个有限节点组成一个具有层次关系的集合。把它叫做 “树” 是因为它看起来像一棵倒挂的树,也就是说它是根朝上,而叶朝下的。
特点:
每个节点有零个或多个子节点;
没有父节点的节点称为根节点;
每一个非根节点有且只有一个父节点;
除了根节点外,每个子节点可以分为多个不相交的子树。
二叉树是树的特殊一种,具有如下特点:
每个结点最多有两颗子树,结点的度最大为2。
左子树和右子树是有顺序的,次序不能颠倒。
即使某结点只有一个子树,也要区分左右子树。
优点:
既有链表的好处,也有数组的好处,是两者的优化方案,在处理大批量的动态数据方面非常有用。
散列表
散列表,也叫哈希表,是根据关键码和值 (key和value) 直接进行访问的数据结构,通过key和value来映射到集合中的一个位置,这样就可以很快找到集合中的对应元素。
记录的存储位置=f(key)
这里的对应关系 f 成为散列函数,又称为哈希 (hash函数),而散列表就是把Key通过一个固定的算法函数既所谓的哈希函数转换成一个整型数字,然后将该数字对数组长度进行取余,取余结果当作数组的下标,将value存储在以该数字为下标的数组空间里,这种存储空间可以充分利用数组的查找优势来查找元素,所以查找的速度很快。
堆
堆是一种比较特殊的数据结构,可以被看做一棵树的数组对象。
- 堆中某个节点的值总是不大于或不小于其父节点的值;
- 堆总是一棵完全二叉树。
将根节点最大的堆叫最大堆或大根堆,根节点最小的堆叫最小堆或小根堆。常见的堆有二叉堆、斐波那契堆等。
因为堆有序的特点,一般用来做数组中的排序,称为堆排序。
图
图是由结点的有穷集合V和边的集合E组成。其中,为了与树形结构加以区别,在图结构中常常将结点称为顶点,边是顶点的有序偶对,若两个顶点之间存在一条边,就表示这两个顶点具有相邻关系。
根据图的边是否有方向,可分为有向图和无向图。根据图的边是否有权重,可分为带权图和无权图。当然,也可以把两个维度结合起来描述,比如有向带权图,无向无权图等等。