数组|常见的8中数据结构 1976年

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1976 年，一个瑞士计算机科学家写一本书《Algorithms + Data Structures = Programs》。即：算法 + 数据结构 = 程序。 40 多年过去了，这个等式依然成立。
很多代码面试题都要求候选者深入理解数据结构，不管你来自大学计算机专业还是编程培训机构，也不管你有多少年编程经验。有时面试题会直接提到数据结构，比如“给我实现一个二叉树” ，然而有时则不那么明显，比如“统计一下每个作者写的书的数量” 。
什么是数据结构？
数据结构是计算机存储、组织数据的方式。对于特定的数据结构(比如数组) ，有些操作效率很高(读某个数组元素) ，有些操作的效率很低(删除某个数组元素) 。程序员的目标是为当前的问题选择最优的数据结构。
为什么我们需要数据结构？
数据是程序的核心要素，因此数据结构的价值不言而喻。无论你在写什么程序，你都需要与数据打交道，比如员工工资、股票价格、杂货清单或者电话本。在不同场景下，数据需要以特定的方式存储，我们有不同的数据结构可以满足我们的需求。
8 种常用数据结构

数组
栈
队列
链表
图
树
前缀树
哈希表

1. 数组
数组(Array)大概是最简单，也是最常用的数据结构了。其他数据结构，比如栈和队列都是由数组衍生出来的。
下图展示了 1 个数组，它有 4 个元素：

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每一个数组元素的位置由数字编号，称为下标或者索引(index) 。大多数编程语言的数组第一个元素的下标是 0 。
根据维度区分，有 2 种不同的数组：

一维数组(如上图所示)
多维数组(数组的元素为数组)

数组的基本操作

Insert - 在某个索引处插入元素
Get - 读取某个索引处的元素
Delete - 删除某个索引处的元素
Size - 获取数组的长度

2. 栈
撤回，即 Ctrl+Z ，是我们最常见的操作之一，大多数应用都会支持这个功能。你知道它是怎么实现的吗？答案是这样的：把之前的应用状态(限制个数)保存到内存中，最近的状态放到第一个。这时，我们需要栈(stack)来实现这个功能。
栈中的元素采用 LIFO (Last In First Out) ，即后进先出。
下图的栈有 3 个元素， 3 在最上面，因此它会被第一个移除：

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栈的基本操作

Push — 在栈的最上方插入元素
Pop — 返回栈最上方的元素，并将其删除
isEmpty — 查询栈是否为空
Top — 返回栈最上方的元素，并不删除

3. 队列
队列(Queue)与栈类似，都是采用线性结构存储数据。它们的区别在于，栈采用 LIFO 方式，而队列采用先进先出，即FIFO(First in First Out) 。
下图展示了一个队列， 1 是最上面的元素，它会被第一个移除：

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队列的基本操作

Enqueue — 在队列末尾插入元素
Dequeue — 将队列第一个元素删除
isEmpty — 查询队列是否为空
Top — 返回队列的第一个元素

4. 链表
链表(Linked List)也是线性结构，它与数组看起来非常像，但是它们的内存分配方式、内部结构和插入删除操作方式都不一样。
链表是一系列节点组成的链，每一个节点保存了数据以及指向下一个节点的指针。链表头指针指向第一个节点，如果链表为空，则头指针为空或者为 null 。
链表可以用来实现文件系统、哈希表和邻接表。
下图展示了一个链表，它有 3 个节点：

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链表分为 2 种：

单向链表
双向链表

链表的基本操作

InsertAtEnd — 在链表结尾插入元素
InsertAtHead — 在链表开头插入元素
Delete — 删除链表的指定元素
DeleteAtHead — 删除链表第一个元素
Search — 在链表中查询指定元素
isEmpty — 查询链表是否为空

5. 图
图(graph)由多个节点(vertex)构成，节点之间阔以互相连接组成一个网络。 (x, y)表示一条边(edge) ，它表示节点 x 与 y 相连。边可能会有权值(weight/cost) 。