数据结构的基本概念

数据结构是计算机科学中存储、组织数据的方式，以便可以有效地访问和修改。它们是编程中的核心概念，决定了数据的逻辑结构以及数据之间的关系。数据结构的选择对程序的性能有很大影响，包括内存使用效率和执行速度。

线性数据结构

线性数据结构中的元素以线性顺序排列，这意味着它们只有一个前驱和一个后继。常见的线性数据结构包括：

• 数组： 一组固定大小的元素序列，通常是相同类型的数据。
• 链表： 由节点组成，每个节点包含数据和指向下一个节点的引用。
• 栈： 遵循后进先出（LIFO）原则的集合，只能在一端（顶部）进行数据的添加和删除。
• 队列： 遵循先进先出（FIFO）原则的集合，数据从后端添加，在前端移除。
• 双端队列（Deque）： 一种允许从两端添加和移除元素的队列。

非线性数据结构

在非线性数据结构中，数据元素不是以线性方式排列，每个元素可能有多个前驱和后继。常见的非线性数据结构包括：

树

包含节点和边的集合，其中每个节点最多只有一个父节点和零个或多个子节点。

• 二叉树： 每个节点最多有两个子节点的树结构。
• 堆： 一种特殊的完全二叉树，满足某种特定顺序（最大堆或最小堆）。
• 二叉搜索树（BST）： 一种二叉树，其中每个节点都满足左子树中所有元素的值小于节点的值，右子树中所有元素的值大于节点的值。

图

由节点（或顶点）和连接这些节点的边组成的集合。

• 有向图： 边有方向的图。
• 无向图： 边没有方向的图。
• 加权图： 边被赋予了权重的图。

特殊类型或抽象数据结构（ADT）

除了上述基本分类，还存在特殊类型的数据结构，通常被视为抽象数据类型（ADT），它们更多地关注操作和行为，而不是实现的具体细节。主要包括:

• 散列表（哈希表）： 通过哈希函数将键映射到数组中的位置来存储键值对。
• 集合： 一组无序的不重复元素。
• 字典（映射）： 一组存储键值对的数据结构，键是唯一的。
• 优先队列： 元素出队顺序是根据它们的优先级来确定的。