数据结构与算法是计算机科学的基础,是软件开发中必不可少的知识。对于应用开发人员来说,掌握数据结构与算法的基本概念和原理,以及常见数据结构和算法的应用场景,是十分必要的。
在应用开发中常用的常见数据结构及其应用场景:
数组:数组是线性的数据结构,可以用来存储有序的数据。数组的常见应用场景包括:
存储列表数据,例如商品列表、用户列表等。
存储排序后的数据,例如排序后的成绩单、电话簿等。
链表:链表是线性的数据结构,每个元素都包含一个指向下一个元素的指针。链表的常见应用场景包括:
存储有序或无序的数据,例如社交网络中的好友列表、消息列表等, 实现队列和栈等数据结构。
栈 : 常用于存储需要先进后出的数据,例如浏览器的历史记录、函数调用栈等。
队列: 常用于存储需要先进先出的数据,例如打印机的打印队列、生产者消费者模型等。
树:树是一种非线性的数据结构,每个元素都包含一个或多个子元素。树的常见应用场景包括:存储层次数据,例如文件系统、目录结构,实现查找、排序等算法。例如文件系统、目录结构、组织结构等。
图:图是一种非线性的数据结构,每个元素都包含一个或多个邻接元素。图的常见应用场景包括:
存储路径数据,例如地图、交通路线等,社交网络、供应链等,实现图论算法,例如最短路径算法、最小生成树算法等。
数据结构/算法 | 常见使用场景 | 使用范围 | 算法复杂度 |
---|---|---|---|
数组 | 存储相同类型的多个元素 | 固定长度 | O(1) |
链表 | 存储需要动态添加或删除元素的数据 | 可变长度 | O(1) |
栈 | 存储需要先进后出的数据 | 固定长度 | O(1) |
队列 | 存储需要先进先出的数据 | 可变长度 | O(1) |
树 | 存储具有层次结构的数据 | 可变长度 | O(log n) |
图 | 存储具有连接关系的数据 | 可变长度 | O(n) |
排序 | 对数据进行排序 | 一般 | O(n log n) |
查找 | 在数据集中找到满足特定条件的元素 | 一般 | O(n) |
图算法 | 解决图中的问题 | 图 | O(n^2) |
动态规划 | 解决具有重复子问题的问题 | 一般 | O(n) |
分治算法 | 将一个复杂的问题分解为多个子问题 | 一般 | O(n log n) |
数据结构和算法的选择是影响应用程序性能的重要因素。在选择数据结构和算法时,要综合考虑以下因素:
例如,如果应用程序需要频繁查找数据,可以使用二分查找算法来提高查找效率。如果应用程序需要存储大量数据,可以使用压缩算法来降低数据的空间占用。
数据结构和算法的选择也会影响应用程序的资源占用。在选择数据结构和算法时,要综合考虑应用程序的需求和性能,尽量选择既能满足需求又能降低资源占用的方案。
例如,链表的空间占用比数组更高,但链表的插入和删除操作比数组更高效。在选择数据结构和算法时,要根据应用程序的具体需求进行权衡。
以下是一些提高应用开发性能和效率的建议:
在应用开发过程中,要注意性能和效率的平衡。过分追求性能可能会导致资源占用增加,影响应用程序的稳定性。
按照类别,以 C、 Python 、 Go 、 Rust 、 JavaScript 语言为例,语言开发者(公司)和社区提供的算法函数库总结如下:
类别 | C | Python | Go | Rust | JavaScript |
---|---|---|---|---|---|
数组 | stdlib.h / int a10; | typing / list | stdlib / []int | std / Vec<T> | stdlib / Array.from() |
链表 | stdlib.h / struct node { int data; struct node *next; }; | collections / collections.deque | stdlib / *linkedlist.List | std / LinkedList<T> | linkedlist / LinkedList() |
栈 | stdlib.h / struct stack { int top; int data10; }; | collections / collections.deque | stdlib / *stack.Stack | std / Stack<T> | stack / Stack() |
队列 | stdlib.h / struct queue { int front; int rear; int data10; }; | collections / collections.deque | stdlib / *queue.Queue | std / Queue<T> | queue / Queue() |
树 | stdlib.h / struct tree { int data; struct tree left; struct tree right; }; | collections / collections.defaultdict | stdlib / *tree.Tree | std / Tree<T> | tree / Tree() |
图 | stdlib.h / struct graph { int vertex_num; int edge_num; struct edge *edges; }; | networkx / import networkx as nx | stdlib / *graph.Graph | std / Graph<T> | graph / import graphlib as gl |
排序 | stdlib.h / qsort(arr, n, sizeof(int), cmp); | typing / sorted() | sort / sort.Slice() | std / sort::sort() | stdlib / Array.sort() |
查找 | stdlib.h / binary_search(arr, n, x); | typing / bisect.bisect_left() | sort / sort.Search() | std / std::search() | stdlib / Array.find() |
图算法 | stdlib.h / dfs(graph, start_vertex); | networkx / nx.dfs(graph, start_vertex) | graph / graph.DFS() | std / graph::dfs() | graph / gl.dfs(graph, start_vertex) |
动态规划 | stdlib.h / dpn = max(dpn-1, dpn-2); | tabulation / import tabulation as tb | std / dpn = max(dpn-1, dpn-2); | std / dpn = max(dpn-1, dpn-2); | std / dpn = max(dpn-1, dpn-2); |
分治算法 | stdlib.h / merge_sort(arr, start, end); | divide_and_conquer / import divide_and_conquer as dc | sort / sort.Slice() | std / sort::sort() | stdlib / Array.sort() |
说明
表格中标记为 stdlib.h 的表示标准库头文件,需要包含到程序中。
表格中标记为 import 的表示第三方库,需要先安装。
表格中标记为 typing 的表示 Python 的类型注解,可以不用。
原创声明:本文系作者授权腾讯云开发者社区发表,未经许可,不得转载。
如有侵权,请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除。
原创声明:本文系作者授权腾讯云开发者社区发表,未经许可,不得转载。
如有侵权,请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除。