关于数据结构的学习

1:数据结构中有4中基本结构:

1.1:集合结构

集合中的元素有三个特征:
1).确定性(集合中的元素必须是确定的)
2).互异性(集合中的元素互不相同。例如:集合A={1,a},则a不能等于1)
3).无序性(集合中的元素没有先后之分),如集合{3,4,5}和{3,5,4}算作同一个集合。

1.2:线性结构

常用的线性结构有:线性表(包括顺序表和链表),数组,栈,队列,双队列。

1.3:树形结构

1.4:图状结构

2:树的相关概念

2.1 树的结点的度

结点拥有的子树数目称为结点的度。
如下图所示:


图2.2

2.2 结点关系

结点子树的根结点为该结点的孩子结点。相应该结点称为孩子结点的双亲结点。
图2.2中,A为B的双亲结点,B为A的孩子结点。
同一个双亲结点的孩子结点之间互称兄弟结点。
图2.2中,结点B与结点C互为兄弟结点。

2.3 结点层次

从根开始定义起,根为第一层,根的孩子为第二层,以此类推。
图2.3表示了树的层次关系

图2.3

2.4 树的深度

树中结点的最大层次数称为树的深度或高度。图2.3所示树的深度为4。

3:二叉树的相关概念

3.1 二叉树有以下特点:

1)每个结点最多有两颗子树,所以二叉树中不存在度大于2的结点。
2)左子树和右子树是有顺序的,次序不能任意颠倒。
3)即使树中某结点只有一棵子树,也要区分它是左子树还是右子树。

3.2 斜树:所有的结点都只有左子树的二叉树叫左斜树。所有结点都是只有右子树的二叉树叫右斜树。这两者统称为斜树。

3.3 满二叉树:在一棵二叉树中。如果所有分支结点都存在左子树和右子树,并且所有叶子都在同一层上,这样的二叉树称为满二叉树。

满二叉树的特点有:
1)叶子只能出现在最下一层。出现在其它层就不可能达成平衡。
2)非叶子结点的度一定是2。
3)在同样深度的二叉树中,满二叉树的结点个数最多,叶子数最多。


满二叉树

3.4 完全二叉树:对一颗具有n个结点的二叉树按层编号,如果编号为i(1<=i<=n)的结点与同样深度的满二叉树中编号为i的结点在二叉树中位置完全相同,则这棵二叉树称为完全二叉树。

如下图所示:


完全二叉树

3.5 二叉树遍历分为:前序遍历,中序遍历,后序遍历,层次遍历

3.5.1 前序遍历

前序遍历通俗的说就是从二叉树的根结点出发,当第一次到达结点时就输出结点数据,按照先向左在向右的方向访问。


图3.5

图3.5所示二叉树访问如下:

从根结点出发,则第一次到达结点A,故输出A;
继续向左访问,第一次访问结点B,故输出B;
按照同样规则,输出D,输出H;
当到达叶子结点H,返回到D,此时已经是第二次到达D,故不在输出D,进而向D右子树访问,D右子树不为空,则访问至I,第一次到达I,则输出I;
I为叶子结点,则返回到D,D左右子树已经访问完毕,则返回到B,进而到B右子树,第一次到达E,故输出E;
向E左子树,故输出J;
按照同样的访问规则,继续输出C、F、G;

图3.5所示二叉树的前序遍历输出为:
ABDHIEJCFG

3.5.2 中序遍历

中序遍历就是从二叉树的根结点出发,当第二次到达结点时就输出结点数据,按照先向左在向右的方向访问。

图3.5所示二叉树中序访问如下:

从根结点出发,则第一次到达结点A,不输出A,继续向左访问,第一次访问结点B,不输出B;继续到达D,H;
到达H,H左子树为空,则返回到H,此时第二次访问H,故输出H;
H右子树为空,则返回至D,此时第二次到达D,故输出D;
由D返回至B,第二次到达B,故输出B;
按照同样规则继续访问,输出J、E、A、F、C、G;

图3.5所示二叉树的中序遍历输出为:
HDIBJEAFCG

3.5.3 后序遍历

后序遍历就是从二叉树的根结点出发,当第三次到达结点时就输出结点数据,按照先向左在向右的方向访问。

图3.5所示二叉树后序访问如下:

从根结点出发,则第一次到达结点A,不输出A,继续向左访问,第一次访问结点B,不输出B;继续到达D,H;
到达H,H左子树为空,则返回到H,此时第二次访问H,不输出H;
H右子树为空,则返回至H,此时第三次到达H,故输出H;
由H返回至D,第二次到达D,不输出D;
继续访问至I,I左右子树均为空,故第三次访问I时,输出I;
返回至D,此时第三次到达D,故输出D;
按照同样规则继续访问,输出J、E、B、F、G、C,A;
图3.5所示二叉树的后序遍历输出为:
HIDJEBFGCA

3.5.4 层次遍历

层次遍历就是按照树的层次自上而下的遍历二叉树。针对图3.5所示二叉树的层次遍历结果为:ABCDEFGHIJ

3.5.5 遍历常考考点

对于二叉树的遍历有一类典型题型。
1)已知前序遍历序列和中序遍历序列,确定一棵二叉树。
例题:若一棵二叉树的前序遍历为ABCDEF,中序遍历为CBAEDF,请画出这棵二叉树。
分析:前序遍历第一个输出结点为根结点,故A为根结点。早中序遍历中根结点处于左右子树结点中间,故结点A的左子树中结点有CB,右子树中结点有EDF。
如下图所示:


按照同样的分析方法,对A的左右子树进行划分,最后得出二叉树的形态如下图所示:

2)已知后序遍历序列和中序遍历序列,确定一棵二叉树。
后序遍历中最后访问的为根结点,因此可以按照上述同样的方法,找到根结点后分成两棵子树,进而继续找到子树的根结点,一步步确定二叉树的形态。
注意:已知前序遍历序列和后序遍历序列,不可以唯一确定一棵二叉树。

4:哈希表(散列表)的介绍

哈希表是一种非常重要的数据结构, 几乎所有的编程语言都有直接或者间接的应用这种数据结构.
哈希表通常是基于数组进行实现的, 但是相对于数组, 它也很多的优势:
它可以提供非常快速的插入-删除-查找操作
无论多少数据, 插入和删除值需要接近常量的时间: 即O(1)的时间级. 实际上, 只需要几个机器指令即可
哈希表的速度比树还要快, 基本可以瞬间查找到想要的元素
哈希表相对于树来说编码要容易很多.
哈希表相对于数组的一些不足:
哈希表中的数据是没有顺序的, 所以不能以一种固定的方式(比如从小到大)来遍历其中的元素.
通常情况下, 哈希表中的key是不允许重复的, 不能放置相同的key, 用于保存不同的元素.
那么, 哈希表到底是什么呢?
似乎还是没有说它到底是什么.
这也是哈希表不好理解的地方, 不像数组和链表, 甚至是树一样直接画出你就知道它的结构, 甚至是原理了.
它的结构就是数组, 但是它神奇的地方在于对下标值的一种变换, 这种变换我们可以称之为哈希函数, 通过哈希函数可以获取到HashCode.

参考文章如下:

https://www.jianshu.com/p/bf73c8d50dc2

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