iOSer必須了解的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

  • 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) :哈希表、堆、棧、隊(duì)列、鏈表、二叉樹
  • 操作系統(tǒng)(iOS)的堆、棧
  • 算法 :排序、冒泡、快排、二分查找
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數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

哈希表(Hash table)

哈希表(Hash table,也叫散列表),是根據(jù)關(guān)鍵碼值(Key value)而直接進(jìn)行訪問的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。也就是說,它通過把關(guān)鍵碼值映射到表中一個位置來訪問記錄,以加快查找的速度。這個映射函數(shù)叫做散列函數(shù),存放記錄的數(shù)組叫做散列表。
哈希表hashtable(key,value) 就是把Key通過一個固定的算法函數(shù)既所謂的哈希函數(shù)轉(zhuǎn)換成一個整型數(shù)字即哈希值,然后就將該數(shù)字對數(shù)組長度進(jìn)行取余,取余結(jié)果就當(dāng)作數(shù)組的下標(biāo),將value存儲在以該數(shù)字為下標(biāo)的數(shù)組空間里。
而當(dāng)使用哈希表進(jìn)行查詢的時(shí)候,就是再次使用哈希函數(shù)將key轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的數(shù)組下標(biāo),并定位到該空間獲取value,如此一來,就可以充分利用到數(shù)組的定位性能進(jìn)行數(shù)據(jù)定位。

NSDictionary就是哈希表

堆(heap)、棧(stack)和隊(duì)列(queue)

堆是一類特殊的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的統(tǒng)稱堆通常是一個可以被看做一棵樹的數(shù)組對象。堆總是滿足下列性質(zhì):
1、堆中某個節(jié)點(diǎn)的值總是不大于或不小于其父節(jié)點(diǎn)的值;
2、堆總是一棵完全二叉樹。

棧是限定僅在表尾進(jìn)行插入和刪除操作的線性表, LIFO。

隊(duì)列是只允許在一端進(jìn)行插入操作,在另一端進(jìn)行刪除操作的線性表,F(xiàn)IFO。

鏈表是一種線性表,但是并不會按線性的鏈表是一種物理存儲單元上非連續(xù)、非順序的存儲結(jié)構(gòu),數(shù)據(jù)元素的邏輯順序是通過鏈表中的指針鏈接次序?qū)崿F(xiàn)的。

樹是一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),它是由n(n>=1)個有限結(jié)點(diǎn)組成一個具有層次關(guān)系的集合。
樹具有的特點(diǎn)有:
(1)每個結(jié)點(diǎn)有零個或多個子結(jié)點(diǎn)
(2)沒有父節(jié)點(diǎn)的結(jié)點(diǎn)稱為根節(jié)點(diǎn)
(3)每一個非根結(jié)點(diǎn)有且只有一個父節(jié)點(diǎn)
(4)除了根結(jié)點(diǎn)外,每個子結(jié)點(diǎn)可以分為多個不相交的子樹。

https://www.cnblogs.com/manji/p/4903990.html
二叉樹-你必須要懂?。ǘ鏄湎嚓P(guān)算法實(shí)現(xiàn)-iOS)

下面是線性表定義


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iOS操作系統(tǒng)中的堆棧

進(jìn)程的內(nèi)存分區(qū)

所有進(jìn)程(執(zhí)行的程序)都必須占用一定數(shù)量的內(nèi)存,它或是用來存放從磁盤載入的程序代碼,或是存放取自用戶輸入的數(shù)據(jù)等等。不過進(jìn)程對這些內(nèi)存的管理方式因內(nèi)存用途不一而不盡相同,有些內(nèi)存是事先靜態(tài)分配和統(tǒng)一回收的,而有些卻是按需要動態(tài)分配和回收的。


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  1. 代碼區(qū):代碼段是用來存放可執(zhí)行文件的操作指令

  2. 全局(靜態(tài))區(qū)包含下面兩個分區(qū):

  3. 數(shù)據(jù)區(qū):數(shù)據(jù)段用來存放可執(zhí)行文件中已初始化全局變量,換句話說就是存放程序靜態(tài)分配的變量和全局變量。

  4. BSS區(qū):BSS段包含了程序中未初始化全局變量。

  5. 常量區(qū):常量存儲區(qū),這是一塊比較特殊的存儲區(qū),他們里面存放的是常量

  6. 堆(heap)區(qū):堆是由程序員分配和釋放,用于存放進(jìn)程運(yùn)行中被動態(tài)分配的內(nèi)存段,它大小并不固定,可動態(tài)擴(kuò)張或縮減。
    當(dāng)進(jìn)程調(diào)用alloc等函數(shù)分配內(nèi)存時(shí),新分配的內(nèi)存就被動態(tài)添加到堆上(堆被擴(kuò)張);當(dāng)利用realse釋放內(nèi)存時(shí),被釋放的內(nèi)存從堆中被剔除(堆被縮減),因?yàn)槲覀儸F(xiàn)在iOS基本都使用ARC來管理對象,所以不用我們程序員來管理,但是我們要知道這個對象存儲的位置。

  7. 棧(stack)區(qū):棧是由編譯器自動分配并釋放,用戶存放程序臨時(shí)創(chuàng)建的局部變量,存放函數(shù)的參數(shù)值,局部變量等。
    也就是說我們函數(shù)括弧“{}”中定義的變量(但不包括static聲明的變量,static意味這在數(shù)據(jù)段中存放變量)。除此以外在函數(shù)被調(diào)用時(shí),其參數(shù)也會被壓入發(fā)起調(diào)用的進(jìn)程棧中,并且待到調(diào)用結(jié)束后,函數(shù)的返回值也回被存放回棧中。由于棧的先進(jìn)后出特點(diǎn),所以棧特別方便用來保存/恢復(fù)調(diào)用現(xiàn)場。從這個意義上將我們可以把??闯梢粋€臨時(shí)數(shù)據(jù)寄存、交換的內(nèi)存區(qū)。

舉一個??

#import "ViewController.h"

int age = 24;//全局初始化區(qū)(數(shù)據(jù)區(qū))
NSString *name;//全局未初始化區(qū)(BSS區(qū))
static NSString *sName = @"Dely";//全局(靜態(tài)初始化)區(qū)

@implementation ViewController

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    
    int tmpAge;//棧
    NSString *tmpName = @"Dely";//棧
    NSString *number = @"123456"; //123456\\\\0在常量區(qū),number在棧上。
    NSMutableArray *array = [NSMutableArray arrayWithCapacity:1];//分配而來的8字節(jié)的區(qū)域就在堆中,array在棧中,指向堆區(qū)的地址
    NSInteger total = [self getTotalNumber:1 number2:1];
    //通常以這種方式創(chuàng)建對象:
    NSObject *obj = [[NSObject alloc] init];
    //系統(tǒng)會在棧上存儲obj這個指針變量,它所指的對象在堆中。
    //通過[NSObject alloc]系統(tǒng)會為其在堆中開辟一塊內(nèi)存空間,并為其生成NSObject所需內(nèi)存結(jié)構(gòu)布局。
    
    /**這里有一個例外
     block在創(chuàng)建的時(shí)候它的內(nèi)存是默認(rèn)是分配在棧(stack)上, 而不是堆(heap)上的.
     所以它的作用域僅限創(chuàng)建時(shí)候的當(dāng)前上下文(函數(shù), 方法...).
     當(dāng)你使用block時(shí)候,如果你想對其保持引用,你需要對其進(jìn)行copy操作,(從棧上copy到堆中,并返回一個指向他的指針)。
     
     一個 block 剛聲明的時(shí)候是在棧上
     賦值給一個普通變量之后就會被 copy 到堆上
     賦值給一個 weak 變量不會被 copy
     作為屬性:
     用 strong 和 copy 修飾的屬性會被 copy
     用 weak 和 assign 修飾的屬性不會被 copy
     函數(shù)傳參:
     作為參數(shù)傳入函數(shù)不會被 copy
     作為函數(shù)的返回值會被 copy
     */
}

- (NSInteger)getTotalNumber:(NSInteger)number1 number2:(NSInteger)number2
{
    return number1 + number2;//number1和number2 棧區(qū)
}


@end

堆(heap)和棧(stack)區(qū)別

  1. 申請方式和回收方式
    棧區(qū)(stack) :由編譯器自動分配并釋放
    堆區(qū)(heap):由程序員分配和釋放

  2. 申請后系統(tǒng)的響應(yīng)
    棧區(qū)(stack):存儲每一個函數(shù)在執(zhí)行的時(shí)候都會向操作系統(tǒng)索要資源,棧區(qū)就是函數(shù)運(yùn)行時(shí)的內(nèi)存,棧區(qū)中的變量由編譯器負(fù)責(zé)分配和釋放,內(nèi)存隨著函數(shù)的運(yùn)行分配,隨著函數(shù)的結(jié)束而釋放,由系統(tǒng)自動完成。只要棧的剩余空間大于所申請空間,系統(tǒng)將為程序提供內(nèi)存,否則將報(bào)異常提示棧溢出。
    堆區(qū)(heap):操作系統(tǒng)有一個記錄空閑內(nèi)存地址的鏈表,當(dāng)系統(tǒng)收到程序的申請時(shí),會遍歷該鏈表,尋找第一個空間大于所申請空間的堆結(jié)點(diǎn),然后將該結(jié)點(diǎn)從空閑結(jié)點(diǎn)鏈表中刪除,并將該結(jié)點(diǎn)的空間分配給程序,另外,對于大多數(shù)系統(tǒng),會在這塊內(nèi)存空間中的首地址處記錄本次分配的大小,這樣,代碼中的delete語句才能正確的釋放本內(nèi)存空間。另外,由于找到的堆結(jié)點(diǎn)的大小不一定正好等于申請的大小,系統(tǒng)會自動的將多余的那部分重新放入空閑鏈表中。

  3. 申請大小的限制
    棧區(qū)(stack):棧是向低地址擴(kuò)展的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),是一塊連續(xù)的內(nèi)存的區(qū)域。這句話的意思是棧頂?shù)牡刂泛蜅5淖畲笕萘渴窍到y(tǒng)預(yù)先規(guī)定好的,棧的空間比較小,如果申請的空間超過棧的剩余空間時(shí),將提示棧溢出。
    堆區(qū)(heap):堆是向高地址擴(kuò)展的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),是不連續(xù)的內(nèi)存區(qū)域。這是由于系統(tǒng)是用鏈表來存儲的空閑內(nèi)存地址的,自然是不連續(xù)的,而鏈表的遍歷方向是由低地址向高地址。堆的大小受限于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中有效的虛擬內(nèi)存。由此可見,堆獲得的空間比較靈活,也比較大。

  4. 申請效率的比較
    棧區(qū)(stack):由系統(tǒng)自動分配,速度較快。但程序員是無法控制的。
    堆區(qū)(heap):是由alloc分配的內(nèi)存,一般速度比較慢,而且容易產(chǎn)生內(nèi)存碎片,不過用起來最方便.

  5. 分配方式的比較
    棧區(qū)(stack):有2種分配方式:靜態(tài)分配和動態(tài)分配。靜態(tài)分配是編譯器完成的,比如局部變量的分配。動態(tài)分配由alloc函數(shù)進(jìn)行分配,但是棧的動態(tài)分配和堆是不同的,他的動態(tài)分配是由編譯器進(jìn)行釋放,無需我們手工實(shí)現(xiàn)。
    堆區(qū)(heap):堆都是動態(tài)分配的,沒有靜態(tài)分配的堆。

  6. 分配效率的比較
    棧區(qū)(stack):棧是操作系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),計(jì)算機(jī)會在底層對棧提供支持:分配專門的寄存器存放棧的地址,壓棧出棧都有專門的指令執(zhí)行,這就決定了棧的效率比較高。
    堆區(qū)(heap):堆則是C/C++函數(shù)庫提供的,它的機(jī)制是很復(fù)雜的,例如為了分配一塊內(nèi)存,庫函數(shù)會按照一定的算法(具體的算法可以參考數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)/操作系統(tǒng))在堆內(nèi)存中搜索可用的足夠大小的空間,如果沒有足夠大小的空間(可能是由于內(nèi)存碎片太多),就有可能調(diào)用系統(tǒng)功能去增加程序數(shù)據(jù)段的內(nèi)存空間,這樣就有機(jī)會分到足夠大小的內(nèi)存,然后進(jìn)行返回。顯然,堆的效率比棧要低得多

總結(jié)一下優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)

棧對象:
優(yōu)點(diǎn):
1.高速,在棧上分配內(nèi)存是非??斓摹?br> 2.簡單,棧對象有自己的生命周期,你永遠(yuǎn)不可能發(fā)生內(nèi)存泄露。因?yàn)樗偸窃诔鏊淖饔糜驎r(shí)被自動銷毀了
缺點(diǎn):棧對象嚴(yán)格的定義了生命周期也是其主要的缺點(diǎn),棧對象的生命周期不適于Objective-C的引用計(jì)數(shù)內(nèi)存管理方法。
堆對象:
優(yōu)點(diǎn):可以自己控制對象的生命周期。
缺點(diǎn):需要程序員手動釋放,容易造成內(nèi)存泄漏。(我們有ARC)

算法

見代碼,幾種排序的OC版本。

最后編輯于
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