数据结构到底有什么用

数据结构的用处:1、管理数据;2、实现代码的可观察性和可读性;3、优化算法;4、实现复杂数据结构;5、优化内存。管理数据是指,通过使用不同类型的数据结构,开发人员可以获得更高的程序效率,从而能够更有效地存储和处理数据以获得功能上的优势。

一、数据结构的用处

1、管理数据

通过使用不同类型的数据结构,开发人员可以获得更高的程序效率,从而能够更有效地存储和处理数据以获得功能上的优势。数据结构可用于存储、管理、以及操作数据。例如,数组和链表都是用于存储和处理数据的一种数据结构,它们可以方便地访问一系列的数据。其他的数据结构,如树、图、哈希表等,也具有存储、处理数据的特殊功能。

2、实现代码的可观察性和可读性

数据结构可以使开发人员更容易实现代码的可观察性和可读性。正确的数据结构可以使开发者更容易进行代码的阅读和理解,从而更好地实现软件开发的概念。例如,通过建立面向对象的封装数据结构,使得代码更加具有可读性和可测试性。此外,更适合领域的特定数据结构可以更容易地被其他工程师理解和维护。

3、优化算法

在程序的执行过程中,算法的时间复杂度会直接影响程序的性能。数据结构可以帮助我们优化算法的执行效率,比如使用哈希表可以快速查找数据,使用堆可以快速获取最小值或最大值。

4、实现复杂数据结构

有些数据结构比较复杂,直接通过代码实现可能会比较困难,因此需要使用更高层次的数据结构来支撑。比如,用二叉搜索树实现平衡树可能比较困难,而使用 B-树、B+树等高级数据结构可以更容易地实现平衡树。

5、优化内存

数据结构以及相应的数据操作可以优化内存使用。例如,链表可以允许随时添加和消除元素,从而允许代码灵活地分配内存。其他的数据结构,例如哈希表,允许快速定位数据项,从而减小了内存的加载。

二、常用的数据结构

1、数组(Array)

数组是一种聚合数据类型,它是将具有相同类型的若干变量有序地组织在一起的集合。数组可以说是最基本的数据结构,在各种编程语言中都有对应。一个数组可以分解为多个数组元素,按照数据元素的类型,数组可以分为整型数组、字符型数组、浮点型数组、指针数组和结构数组等。数组还可以有一维、二维以及多维等表现形式。

2、栈( Stack)

栈是一种特殊的线性表,它只能在一个表的一个固定端进行数据结点的插入和删除操作。栈按照先进后出或后进先出的原则来存储数据,也就是说,先插入的数据将被压入栈底,最后插入的数据在栈顶,读出数据时,从栈顶开始逐个读出。栈在汇编语言程序中,经常用于重要数据的现场保护。栈中没有数据时,称为空栈。

3、队列(Queue)

队列和栈类似,也是一种特殊的线性表。和栈不同的是,队列只允许在表的一端进行插入操作,而在另一端进行删除操作。一般来说,进行插入操作的一端称为队尾,进行删除操作的一端称为队头。队列中没有元素时,称为空队列。

4、链表( Linked List)

链表是一种数据元素按照链式存储结构进行存储的数据结构,这种存储结构具有在物理上存在非连续的特点。链表由一系列数据结点构成,每个数据结点包括数据域和指针域两部分。其中,指针域保存了数据结构中下一个元素存放的地址。链表结构中数据元素的逻辑顺序是通过链表中的指针链接次序来实现的。

5、树( Tree)

树是典型的非线性结构,它是包括,2个结点的有穷集合K。在树结构中,有且仅有一个根结点,该结点没有前驱结点。在树结构中的其他结点都有且仅有一个前驱结点,而且可以有两个后继结点,m≥0。

6、图(Graph)

图是另一种非线性数据结构。在图结构中,数据结点一般称为顶点,而边是顶点的有序偶对。如果两个顶点之间存在一条边,那么就表示这两个顶点具有相邻关系。

7、堆(Heap)

堆是一种特殊的树形数据结构,一般讨论的堆都是二叉堆。堆的特点是根结点的值是所有结点中最小的或者最大的,并且根结点的两个子树也是一个堆结构。

8、散列表(Hash)

散列表源自于散列函数(Hash function),其思想是如果在结构中存在关键字和T相等的记录,那么必定在F(T)的存储位置可以找到该记录,这样就可以不用进行比较操作而直接取得所查记录。

延伸阅读

数据结构概念

数据结构(data structure)是带有结构特性的数据元素的集合,它研究的是数据的逻辑结构和数据的物理结构以及它们之间的相互关系,并对这种结构定义相适应的运算,设计出相应的算法,并确保经过这些运算以后所得到的新结构仍保持原来的结构类型。简而言之,数据结构是相互之间存在一种或多种特定关系的数据元素的集合,即带“结构”的数据元素的集合。“结构”就是指数据元素之间存在的关系,分为逻辑结构和存储结构。

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