计算机的本质就是为了处理数据,数据运算的时候是放在内存中的,由于计算机的特性,储存只有两种方式:
- 顺序结构:存储在连续的内存上。
- 链式结构:存储在不连续的内存上。
1、物理结构
顺序结构
顺序结构的原始模型就是数组,由于存放的都是同一种数据,比如int,每个数据占用的内存单元是一致的,那么当我们知道首地址之后就可以推导出任意位置的地址(等差数列)。这就是随机访问。
- 顺序结构的优势在于随机访问很快。
但是由于需要连续内存,当我们插入、删除一个元素的时候,就要移动后面的元素。
- 顺序结构的劣势就在于插入删除比较慢。
链式结构
链式结构的原始模型是链表,我们增加一个指针记录下一个元素的地址,这样就不用放在连续的内存上,当我们插入删除的时候,只需要处理前后元素即可。
- 链式结构的优势在于新增、删除很快。
但是由于不连续,我们无法用公式推导出第N个元素的位置,随机访问只能通过遍历。
- 链式结构的劣势在于随机访问很慢。
小结
由于计算机设计的限制,我们只有两种物理结构去存储数据,如果有一天我们的计算机模型变化了,一切都会跟着变。
2、逻辑结构
怎么放内存是一回事,怎么处理他们又是一回事,怎么处理就叫逻辑结构。
比如:
- 栈:先进后出。
- 队列:先进先出。
- 树:将链表从一维拉到了二维,是一对多。
- 图:也是拉到了二维,是多对多。
逻辑结构都可以用两种物理结构去实现,只是有优劣之分。
为了解决物理结构的劣势,人们也发明了很多算法去优化数据结构。
比如栈和队列都可以分别用顺序结构和链式结构去实现,只是存取的逻辑形式不一样。
数据结构是为算法服务的,算法要作用在特定的数据结构之上。
比如,为了解决链表的遍历慢,发明了跳跃表、二叉树等。为了解决数组的插入快慢问题,发明了散列表+拉链法。
总之,都是充分利用数组的随机访问快,链表的插入、删除快。