一篇文章讲清楚常见的数据结构

数据结构全景图 —— 从线性到非线性

数据结构是程序的“骨架”，它决定了我们如何组织、存储和操作数据。理解数据结构，就像掌握了编程世界的“乐高积木”。

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一、线性结构（Linear Structures）

1. 数组（Array）

• 定义：一块连续的内存，存储相同类型的数据。

• 特点：随机访问快（O(1)），插入删除慢（O(n)）。

索引:  0   1   2   3   4
值:   10  20  30  40  50

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2. 链表（Linked List）

• 定义：每个元素（节点）存储数据和下一个节点的指针。

• 特点：插入删除快（O(1)），随机访问慢（O(n)）。

[10 | next] -> [20 | next] -> [30 | next] -> NULL

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3. 栈（Stack）

• 定义：后进先出（LIFO）。

• 应用：函数调用栈、表达式求值。

   ↑ Top[30][20][10]

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4. 队列（Queue）

• 定义：先进先出（FIFO）。

• 应用：任务调度、消息队列。

Front → [10][20][30] ← Rear

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二、树（Tree Structures）

1. 二叉树（Binary Tree）

       10/  \5    20/ \   / \3  7 15  30

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2. 堆（Heap，最大堆示例）

       50/  \30    40/ \   / 10 20 35

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3. 平衡树（AVL/红黑树）

• 保持高度平衡，查找/插入/删除稳定 O(log n)。

• 常用于 数据库索引、语言库容器。

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三、图（Graph Structures）

1. 无向图

   A —— B|   / ||  /  |C —— D

2. 有向图

   A → B → C↘   ↗D

3. 加权图（带权重）

   A ——(2)—— B\       /(5)   (3)\   /C

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四、哈希表（Hash Table）

• 定义：通过哈希函数将键映射到数组下标。

• 特点：查找接近 O(1)。

key → hash(key) → index"Tom" → 2 → [2]:Tom
"Ana" → 5 → [5]:Ana

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总结

线性结构：数组、链表、栈、队列
树结构：二叉树、堆、平衡树
图结构：有向、无向、加权图
哈希结构：哈希表

可以这么理解：

• 数组/链表 → 存放数据

• 栈/队列 → 控制流程

• 树/图 → 表达关系

• 哈希表 → 快速索引