数据结构

数据结构如同一幅稳固多样的框架，为数据的有序组织提供了蓝图，算法得以在此基础上生动起来。

数据结构的分类

常见的数据结构包括数组、链表、栈、队列、哈希表、树、堆、图。它们可以从“逻辑结构”和“物理结构”两个维度进行分类。

逻辑结构：线性和非线性

逻辑结构揭示了数据元素之间的逻辑关系。在数组和链表中，数据按照一定的顺序排列，体现了数据之间的线性关系；而在树中，数据从顶部向下按层次排列，表现了“祖先”和“后代”之间的派生关系；图则有节点和边组成，反映了复杂的网格关系。

逻辑结构可分为线性和非线性两种结构。线性结构比较直观，数据在逻辑关系上呈现线性排列。非线性结构则相反，呈非线性排列。

• 线性数据结构：数组、链表、栈、队列、哈希表，元素之间是一对一关系。
• 非线性数据结构：树、堆、图、堆、哈希表。

非线性结构可进一步分为树形结构和网状结构。

• 树形结构：树、堆、哈希表，元素之间是一对多关系。
• 网状结构：图，元素之间是多对多关系。

线性数据结构与非线性数据结构

物理结构：连续与分散

当算法程序运行时，正在处理的数据主要存储在内存中。计算机规则是为每个内存空间分配唯一的内存地址，系统通过内存地址来访问目标位置内存中的数据。

内存条、内存空间、内存地址

内存是所有程序的共享资源，当某块内存被某个程序占用时，则无法被其它程序同时使用。因此在数据结构与算法中，内存资源也是较为重要的考虑因素，算法所占用的内存峰值不应该超过系统剩余空间。

物理结构反映了数据在内存中的存储方式，分为可连续存储和分散空间存储。物理结构的区别从底层上决定了数据的访问、更新、增删等操作方法。此外，所有的数据结构均可基于数组、链表或二者之和组成实现，而哈希表的实现则可能包含二者。

基于数组可实现：栈、队列、哈希表、树、堆、图、矩阵、张量(维度>=3的数组)，被称为“静态数据结构”，意味着初始化后长度不可变。 基于链表可实现：栈、队列、哈希表、树、堆、图等，被称为动态数据结构，意味着在初始化后，长度依旧可变。

连续空间存储与分散空间存储

基本数据类型

基本数据类型是CPU可以直接运行运算的类型，主要包含以下：

• 整数类型：byte、short、int、long，用于表示整数。
• 浮点数类型：float、double，用于表示小数。
• 字符类型：char，用于表示各种字母、标点符号等。
• 布尔类型：bool，用于表示真或假的值。

基本数据以二进制的形式存储与计算机中，一个二进制即为1byte，一个字节(byte)为8比特(bit)。