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数据结构基础概念
数据结构是计算机科学中一个核心的概念,它涉及到数据的组织、管理和存储格式。数据结构的选择直接影响到算法的效率,以及软件的性能和可维护性。在本节中,我们将深入探讨几种基本的数据结构,包括数组、链表、栈、队列、树和图,理解它们的特性和应用场景。
1数组
数组是一种线性数据结构,它将元素存储在连续的内存位置中。数组中的每个元素可以通过其索引(通常是整数)直接访问,这使得数组在查找操作上非常高效。
1.1代码示例
#Python示例代码
#创建一个整数数组
arr=[10,20,30,40,50]
#访问数组中的元素
print(arr[0])#输出:10
#修改数组中的元素
arr[0]=100
print(arr)#输出:[100,20,30,40,50]
#遍历数组
foriinrange(len(arr)):
print(arr[i])
#或者使用更Pythonic的方式遍历
forelementinarr:
print(element)
2链表
链表是一种线性数据结构,但与数组不同,它不使用连续的内存位置。每个元素(称为节点)包含数据和指向下一个节点的指针。链表在插入和删除操作上比数组更高效,因为不需要移动大量元素。
2.1代码示例
#Python示例代码
classNode:
def__init__(self,data=None):
self.data=data
self.next=None
classLinkedList:
def__init__(self):
self.head=None
defappend(self,data):
ifnotself.head:
self.head=Node(data)
else:
current=self.head
whilecurrent.next:
current=current.next
current.next=Node(data)
defdisplay(self):
elements=[]
current_node=self.head
whilecurrent_node:
elements.append(current_node.data)
current_node=current_node.next
print(elements)
#创建链表并添加元素
linked_list=LinkedList()
linked_list.append(1)
linked_list.append(2)
linked_list.append(3)
linked_list.display()#输出:[1,2,3]
3栈
栈是一种特殊的线性数据结构,遵循后进先出(LIFO)原则。元素只能在栈的顶部进行添加(压栈)和删除(弹栈)操作。
3.1代码示例
#Python示例代码
classStack:
def__init__(self):
self.items=[]
defpush(self,item):
self.items.append(item)
defpop(self):
ifnotself.is_empty():
returnself.items.pop()
defis_empty(self):
returnlen(self.items)==0
defpeek(self):
ifnotself.is_empty():
returnself.items[-1]
defsize(self):
returnlen(self.items)
#创建栈并进行操作
stack=Stack()
stack.push(1)
stack.push(2)
stack.push(3)
print(stack.pop())#输出:3
print(stack.peek(
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