《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》這門課是計(jì)算機(jī)專業(yè)的核心課程,但往往卻讓人頭痛,因?yàn)楸容^抽象,當(dāng)然了,也許你足夠聰明,并不覺(jué)得它有多難,但對(duì)我而言,是有點(diǎn)難度,后來(lái)我仔細(xì)想了想,到底哪里難?我得出這么個(gè)結(jié)論:長(zhǎng)篇大論,缺乏圖表。現(xiàn)在的人都喜歡看電影,看電視劇,很少人還熱衷于看小說(shuō)吧,密密麻麻的文字不如一些圖來(lái)得直觀。
另外,我們大多數(shù)人是做應(yīng)用的,不是做研究的,所以我們只需要知道2+3=5,而不需要知道a+b=c。所以我就不深入理論,再說(shuō)自己也沒(méi)那個(gè)能力。
好,接下去我就用最一般的例子,最通俗易懂的圖,算法和盡量少的文字,描述某作者需要長(zhǎng)篇大論方可完成教材。
一、大圈表示法
面試時(shí)候如果讓你寫(xiě)一個(gè)算法,要求復(fù)雜度為Ο(n),你明白是什么意思嗎?說(shuō)起數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),就先提一下這個(gè)表示法吧,后面會(huì)用到。
“Ο”,其實(shí)不是英文的“O”,它是個(gè)希臘字母,發(fā)音大概是“歐麥克隆”,所以我們一般說(shuō)“圈”而不是跟英文的O一樣的發(fā)音。簡(jiǎn)單地說(shuō),大圈表示法是一種用于表示算法復(fù)雜度數(shù)量級(jí)的方法。要精確描述這個(gè)表示法,很難,不過(guò)我們不需要懂那么精確,只要八九不離十就可以了。下面我列個(gè)表,復(fù)雜度從低到高,大家就知道其意義:

另外還有個(gè)叫指數(shù)復(fù)雜度,這里不提,因?yàn)橐?jiàn)得實(shí)在太少,“指數(shù)級(jí)遞增”本身就是一個(gè)很夸張的形容詞,我們也要避免這種復(fù)雜度的出現(xiàn)。還需要說(shuō)明的一點(diǎn)是大圈表示法是時(shí)間遞增數(shù)量級(jí)的表示方法,注意“遞增”兩個(gè)字,所以并不是說(shuō)復(fù)雜度為Ο(1)的算法消耗的時(shí)間一定比復(fù)雜度為Ο(n)的算法少。
如果你還是不太明白大圈表示法,不用擔(dān)心,繼續(xù)往下看,會(huì)慢慢明白的。
二、動(dòng)態(tài)數(shù)組(Dynamic Array)
接下去介紹最最基本的兩種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),即動(dòng)態(tài)數(shù)組和單向鏈表,其它數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)其實(shí)都可以通過(guò)這兩者衍生出來(lái)。BTW:如果算法太簡(jiǎn)單,我就不列出代碼,只稍微描述一下。

這就是一個(gè)最基本的動(dòng)態(tài)數(shù)組,pData記錄了數(shù)組第一個(gè)元素的位置,Unit Size記錄了每個(gè)元素的大小,(這樣可以方便地找到第N個(gè)元素了)Unit Number記錄了元素的數(shù)目。
獲取數(shù)組中第N個(gè)元素,是很簡(jiǎn)單的,無(wú)需多說(shuō)。
但已知某位置,要插入一個(gè)元素,就稍微有點(diǎn)難,因?yàn)橐矂?dòng)一些元素,如圖:

刪除元素跟這個(gè)也類似,也是需要挪一挪后面的元素,只不過(guò)是往前挪。
數(shù)組的大小不能很方便地調(diào)整,需要幾個(gè)步驟,如下圖所示:

代碼我就不寫(xiě)了,大概就是new,memcpy,delete這幾個(gè)步驟。
三、單向鏈表(Singly-linked List)
下圖就是最簡(jiǎn)單最一般的單向鏈表:

還有這種:

多一個(gè)Tail指針,好處就是能很方便地找到末尾,然后在末尾插入新的元素什么的。還有這種也比較常見(jiàn):

留一個(gè)終始標(biāo)志,這個(gè)節(jié)點(diǎn)作為一個(gè)標(biāo)志,不用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù),鏈表末尾指向這個(gè)節(jié)點(diǎn),形成一個(gè)“環(huán)形鏈表”,這樣無(wú)論在鏈表的哪里插入新的元素,操作都一致了,不必判斷頭和尾的特殊性。
數(shù)組的好處就是鏈表的壞處,數(shù)組的壞處就是鏈表的好處,請(qǐng)看:

因?yàn)樾枰獜念^開(kāi)始找,沒(méi)辦法像數(shù)組那樣直接跳到那個(gè)地址。而插入元素,就比數(shù)組方便了,如果你已經(jīng)得知了要插入的地址的話,不過(guò)還要注意哦,是“后插入”(Insert After):

有“后插入”,那就有“前插入”(Insert Before),兩者對(duì)單向鏈表來(lái)說(shuō)真的不一樣,下圖描述了“前插入”:

由于指針向后不向前,我們不知道要插入位置的前一個(gè)節(jié)點(diǎn)是什么,只能從頭找,所以比較麻煩。
至于鏈表大小的重新調(diào)整,和數(shù)組相比如何呢?呃……我可沒(méi)說(shuō)鏈表有大小限制吧?
(未完待續(xù)……)