让数据结构变得简单易懂：新人指引

闲谈

2023-11-03 18:39:18

数据结构是计算机科学和编程的基础。它们是一组有组织的数据，存储在计算机中。它们是实现算法和数据处理的基础。

对于编程新手来说，数据结构可能是一个令人望而生畏的概念。但是，一旦你理解了它们的基本原理，你就会发现它们其实很简单。

在本指南中，我们将介绍一些最基本的数据结构，并解释它们是如何工作的。我们还将提供一些示例，帮助您理解它们在实践中的应用。

我们不会深入探讨数据结构的数学和理论方面。相反，我们将重点介绍如何使用它们来解决现实世界的问题。

无论您是刚刚开始学习编程，还是想复习一下基础知识，本指南都能为您提供帮助。

让我们从最基本的数据结构——数组开始。

数组

数组是一个由相同类型的数据元素组成的有序集合。例如，您可以创建一个包含数字、字符串或布尔值的数组。

数组的元素是通过索引来访问的。索引是一个整数，它指定了元素在数组中的位置。第一个元素的索引为0，最后一个元素的索引为数组的长度减1。

以下是如何使用数组的示例：

int[] numbers = {1, 2, 3, 4, 5};

for (int i = 0; i < numbers.length; i++) {
  System.out.println(numbers[i]);
}

这将打印出数组中的所有元素：

链表

链表是一种由节点组成的线性数据结构。每个节点都包含一个数据元素和一个指向下一个节点的链接。

链表可以用来存储任何类型的数据。它们经常被用来存储字符串，因为字符串可以有任意长度。

以下是如何使用链表的示例：

LinkedList<String> names = new LinkedList<>();

names.add("John");
names.add("Mary");
names.add("Bob");

for (String name : names) {
  System.out.println(name);
}

这将打印出链表中的所有元素：

John
Mary
Bob

栈

栈是一种后进先出（LIFO）的数据结构。这意味着最后一个添加到栈中的元素是第一个被删除的元素。

栈经常被用来管理函数调用。当函数被调用时，它的参数被压入栈中。当函数返回时，它的参数被从栈中弹出。

以下是如何使用栈的示例：

Stack<Integer> stack = new Stack<>();

stack.push(1);
stack.push(2);
stack.push(3);

while (!stack.isEmpty()) {
  System.out.println(stack.pop());
}

这将打印出栈中的所有元素，按后进先出的顺序：

3
2
1

队列

队列是一种先进先出（FIFO）的数据结构。这意味着第一个添加到队列中的元素是第一个被删除的元素。

队列经常被用来管理任务。当任务到达时，它被添加到队列中。当任务被处理时，它从队列中删除。

以下是如何使用队列的示例：

Queue<String> queue = new Queue<>();

queue.add("John");
queue.add("Mary");
queue.add("Bob");

while (!queue.isEmpty()) {
  System.out.println(queue.remove());
}

这将打印出队列中的所有元素，按先进先出的顺序：

John
Mary
Bob

树

树是一种分层的数据结构。每个节点都可以有多个子节点，但每个节点只有一个父节点。

树经常被用来存储层次数据。例如，您可以创建一个包含文件和文件夹的树。

以下是如何使用树的示例：

Node<String> root = new Node<>("root");

Node<String> child1 = new Node<>("child1");
Node<String> child2 = new Node<>("child2");

root.addChild(child1);
root.addChild(child2);

for (Node<String> child : root.getChildren()) {
  System.out.println(child.getData());
}

这将打印出树中的所有元素，按深度优先搜索的顺序：

root
child1
child2

散列表

散列表是一种将键值对存储在数组中的数据结构。键是用来查找值的唯一标识符。

散列表经常被用来存储数据，以便可以快速地通过键来查找值。

以下是如何使用散列表的示例：

HashMap<String, Integer> map = new HashMap<>();

map.put("John", 1);
map.put("Mary", 2);
map.put("Bob", 3);

for (String key : map.keySet()) {
  System.out.println(key + ": " + map.get(key));
}