寫在前面：為什么學(xué)習(xí)C語言數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
今天開始，我準(zhǔn)備和一起分享學(xué)習(xí)C語言常用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，這里不求事無巨細(xì)的掌握數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的方方面面，而是學(xué)習(xí)編程、考試等實際中常用的重要數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，這里以分享可以運行的代碼為學(xué)習(xí)主要方式，因為可運行的代碼有時候是最好的老師。
數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法是十分重要的。C語言+數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)+算法=C語言程序?？紤]下編程的過程：對于一個真實的問題，編程解決步驟往往是：第一步分析問題，第二步找到數(shù)學(xué)方法“紙面上”解決它，也就是找到“算法”，第三步選擇合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)存放數(shù)據(jù)，實現(xiàn)“算法”，第四步選擇編程語言，編寫可執(zhí)行的代碼，實現(xiàn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法。其中第二步很關(guān)鍵，思考算法。
數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)概念
是指相互之間存在一種或多種關(guān)系的數(shù)據(jù)元素的集合，使用集合二元組來描述有兩個要素部分，分別是數(shù)據(jù)元素集合、數(shù)據(jù)元素關(guān)系集合。
數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)完整描述可以分為邏輯結(jié)構(gòu)和存儲結(jié)構(gòu)，邏輯結(jié)構(gòu)描述本質(zhì)上的關(guān)系，存儲結(jié)構(gòu)是根據(jù)計算機和編程語言特點實現(xiàn)關(guān)系，一種邏輯結(jié)構(gòu)可以有多種存儲結(jié)構(gòu)實現(xiàn)，同樣，一種存儲結(jié)構(gòu)可以被用于實現(xiàn)多種邏輯結(jié)構(gòu)。
邏輯結(jié)構(gòu)分類
邏輯結(jié)構(gòu)對應(yīng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中數(shù)據(jù)元素的關(guān)系，簡單可以分為集合、線性、樹型、圖狀四類。
集合：最松散的關(guān)系，相當(dāng)于空關(guān)系，只要數(shù)據(jù)元素取值屬于同一個集合即可。
線性：一對一關(guān)系，數(shù)據(jù)元素邏輯上結(jié)構(gòu)是排列的一條“線”，有先后次序。
樹型：一對多關(guān)系，存在一個父親結(jié)點和多個孩子結(jié)點，邏輯上是一顆“樹”。
圖狀：多對多關(guān)系，數(shù)據(jù)元素可以有任意的對應(yīng)關(guān)系，形似一張“網(wǎng)圖狀”。
存儲結(jié)構(gòu)分類
存儲結(jié)構(gòu)是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的邏輯結(jié)構(gòu)在計算機中的物理實現(xiàn)表示，因此也可以稱為物理結(jié)構(gòu)，簡單分為2大類：
順序存儲方式：數(shù)據(jù)按照順序在內(nèi)存中存放，數(shù)據(jù)的邏輯順序和計算機物理內(nèi)存地址順序?qū)?yīng)，C語言實現(xiàn)可以使用數(shù)組、動態(tài)內(nèi)存分配的順序表表示。
鏈?zhǔn)酱鎯Ψ绞剑簲?shù)據(jù)可以在內(nèi)存中隨機存放，同時數(shù)據(jù)結(jié)點中通過一個指針將數(shù)據(jù)按照邏輯順序串接起來，例如鏈表。
算法
算法是對特定問題的求解步驟的描述，是通用的數(shù)學(xué)意義上的問題求解。
程序是算法在計算機中的一種實現(xiàn)，需要使用特定的編程語言和計算機指令。
算法常見時間復(fù)雜度大小關(guān)系：O(1)<O(logn)<O(n)<O(nlogn)<O(n2)<O(n3)<O(2n)<O(n!)<O(nn)，其中O(1)表示常量時間，和問題規(guī)模無關(guān)。
算法空間復(fù)雜度：是指算法需要除數(shù)據(jù)元素之外的輔助空間大小，O(1)表示只需要固定的輔助空間，和問題規(guī)模無關(guān)，原地工作。
對比理解
1.邏輯結(jié)構(gòu)和存儲結(jié)構(gòu)：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的兩個重要方面，一種邏輯結(jié)構(gòu)可以有多種存儲結(jié)構(gòu)實現(xiàn)，存儲結(jié)構(gòu)實現(xiàn)和計算機硬件特性、編程語言特性相關(guān)，不同的存儲結(jié)構(gòu)實現(xiàn)，其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)最終的處理效率是不同的，各有優(yōu)劣。
2.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法：這兩個概念也是密切相關(guān)，算法是對問題的求解，必然涉及到數(shù)據(jù)處理，因此需要選擇數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)存放數(shù)據(jù)。使用不同的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)直接影響算法對于問題的處理效率。一個可以用計算機解決的實際問題，需要同時選擇一個合適的算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，最終形成完整的可執(zhí)行程序。
3.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)作用主要是處理數(shù)據(jù)，因此基本上每種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)都需要提供增加、修改、刪除、查詢、顯示數(shù)據(jù)等通用功能，根據(jù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的具體存儲結(jié)構(gòu)，其實現(xiàn)的過程和效率均不相同。
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