來源 | 吃時間的蟲子TK
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前言
如果你是一名程式設計師，資料結構就是你的核心。它們是高效演算法和系統設計的基本構建模組。無論你是在為編碼面試做準備，最佳化你的程式碼，還是在處理複雜的應用程式，理解如何使用和實現資料結構是至關重要的。
在這篇部落格文章中，我們將剖析每一位開發人員都應該熟悉的 11 種資料結構。這些結構不僅在面試中很常見，而且對於在實際應用中編寫高效且可擴充套件的程式碼也至關重要。
01
陣列（Array）
陣列是最基本且常用的資料結構之一。它在連續的記憶體塊中儲存元素，並允許透過索引進行快速訪問。陣列中的每個元素位於一個索引編號處，該索引提供了直接訪問以檢索或更新一個元素。
場景：陣列非常適合儲存需要恆定時間訪問和修改的元素列表。然而，調整陣列大小可能成本很高，並且從陣列中間插入或刪除元素需要移動元素。
示例：儲存在陣列中的數字列表[48, 2, 79, 100, 88, 77]允許你使用其索引快速訪問任何值，比如陣列[2]來訪問 79。
02
二維陣列（2D Array）
二維陣列，也被稱為矩陣，是陣列的陣列。它用於以網格格式表示資料，有行和列。
場景：二維陣列的常見應用包括表示影像、遊戲棋盤以及數學運算中的矩陣。
03
佇列（Queue）
佇列是一種先進先出（FIFO）的資料結構。在佇列中，元素在尾部插入，並從頭部移除。它非常適合於需要按照任務到達的順序來處理任務的場景。
場景：佇列在諸如任務排程、伺服器中處理請求或圖中的廣度優先搜尋等場景中是有用的。
示例：在任務排程器中，任務被新增到佇列的後端，並且排程器從前端處理它們。
04
棧（Stack）
棧是一種後進先出（LIFO）結構，元素從頂部新增和移除。它就像一摞書，你只能從頂部拿取或新增。
場景：棧在諸如文字編輯器中的撤銷操作、表示式解析，或在程式設計中管理函式呼叫（呼叫棧）等場景中被使用。
示例：當你在文字編輯器中點選“撤銷”時，最後一個操作會從操作棧中移除。
05
圖（Graph）
一個圖由頂點（節點）和邊（節點之間的連線）組成。圖被用於表示關係或網路，其中實體之間的連線很重要。
場景：圖在網路、社交媒體和路由演算法中被廣泛使用。它們對於涉及關係的問題是必不可少的，比如找到兩點之間的最短路徑或對人與人之間的聯絡進行建模。
示例：社交網路可以被建模為一個圖，其中使用者作為節點，友誼作為邊。
06
樹（Tree）
一棵樹是一個由節點組成的分層結構。每個節點有一個值並且可以有子節點，形成分支。最頂層的節點是根節點，沒有子節點的節點是葉子節點。
場景：樹在表示層次關係方面很有用，比如檔案目錄、組織結構圖等等。
示例：一棵樹可以代表一個家族層級結構，樹根是祖先，樹枝通向後代。
07
連結串列（Linked List）
連結串列是一種線性資料結構，其中每個元素（稱為節點）包含一個值以及對序列中下一個節點的引用（或指標）。與陣列不同，連結串列不需要連續的記憶體，並且可以動態地增長或收縮。
場景：連結串列對於那些你預期會有頻繁插入或刪除的場景是有用的，尤其是在一個列表的中間。
示例：想象一個音樂播放列表，在那裡你可以動態地新增或移除歌曲，並且每首歌曲都與下一首相連線。
08
Trie
字典樹是一種類似樹的資料結構，用於儲存字串。它常用於需要高效檢索字首或單詞的場景中，比如在搜尋引擎和字典中。
場景：特里結構對於自動完成系統或搜尋建議很有用，在那裡你需要快速找到具有共同字首的單詞。
示例：在自動完成功能中，當用戶輸入“貓”時，字典樹可以快速地給出像“彈射器”或“目錄”這樣的詞的建議。
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雜湊表（HashMap）
雜湊對映（或雜湊表）是一種儲存鍵值對的資料結構。它使用一個雜湊函式來計算一個到儲存桶陣列的索引，從該索引可以找到所需的值。
場景：雜湊對映非常適合透過鍵進行快速查詢，例如在快取、資料庫索引或計算元素出現的次數方面。
示例：想象儲存一個字典，其中單詞是鍵，它們的定義是值。一個雜湊對映允許你快速找到任何單詞的定義。
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HashSet
一個雜湊集合是獨特元素的一個集合。就像一個雜湊對映一樣，它使用一個雜湊函式將元素對映到桶中，但只儲存值，確保不存在重複項。
場景：當你需要維護一組不同元素的集合，並確保快速查詢以檢查一個專案是否存在時，雜湊集合非常出色。
示例：一個應用程式的一組獨特使用者 ID 可以儲存在一個雜湊集合中，以確保不存在重複。
11
Max Heap
最大堆是一種特殊的基於樹的資料結構，其中每個父節點都大於它的子節點。最大的元素總是在根節點。最大堆通常用於優先順序佇列。
場景：最大堆對於那些你需要將最大（或最高優先順序）元素保持在頂部的場景是理想的，比如作業排程系統或在資料集中找到第 k 大的元素。
理解這些基本的資料結構對於每個開發人員來說都是至關重要的，無論你是在為編碼面試做準備還是在構建高效軟體。對這些概念的精通將幫助你編寫更最佳化和有效的程式碼。
