数据结构

常见数据结构

数据结构概述

• 数据结构是计算机底层存储、组织数据的方式。是指数据相互之间是以什么方式排列在一起的。
• 通常情况下，精心选择的数据结构可以带来更高的运行或者存储效率

数据结构概述、栈、队列

栈数据结构的执行特点

• 后进先出，先进后出
• 数据进入栈模型的过程称为：压/进栈
• 数据离开栈模型的过程称为：弹/出栈

常见数据结构之队列

• 先进先出，后进后出
• 数据从后端进入队列模型的过程称为：入队列
• 数据从前端离开队列模型的过程称为：出队列

数组

数组是一种查询快，增删慢的模型

• 查询速度快：查询数据通过地址值和索引定位，查询任意数据耗时相同。（元素在内存中是连续存储的）
• 删除效率低：要将原始数据删除，同时后面每个数据前移。
• 添加效率极低：添加位置后的每个数据后移，再添加元素

链表

链表的特点

• 链表中的元素是在内存中不连续存储的，每个元素节点包含数据值和下一个元素的地址
• 链表查询慢。(对比数组）无论查询哪个数据都要从头开始找
• 链表增删相对快。(对比数组）

链表的种类

二叉树、 二叉查找树

二叉树概述

二叉树的特点

• 只能有一个根节点，每个节点最多支持2个直接子节点。
• 节点的度： 节点拥有的子树的个数，二叉树的度不大于2 叶子节点 度为0的节点，也称之为终端结点。
• 高度：叶子结点的高度为1，叶子结点的父节点高度为2，以此类推，根节点的高度最高。
• 层：根节点在第一层，以此类推
• 兄弟节点 ：拥有共同父节点的节点互称为兄弟节点
  

二叉查找树又称二叉排序树或者二叉搜索树
特点：

• 1，每一个节点上最多有两个子节点
• 2，左子树上所有节点的值都小于根节点的值
• 3，右子树上所有节点的值都大于根节点的值

目的：提高检索数据的性能

二叉树查找树添节点

平衡二叉树

二叉树查找存在的问题：
问题：出现瘸子现象，导致查询的性能与单链表一样，查询速度变慢！
平衡二叉树是在满足查找二叉树的大小规则下，让树尽可能矮小，以此提高查数据的性能。

平衡二叉树的要求

• 任意节点的左右两个子树的高度差不超过1，任意节点的左右两个子树都是一颗平衡二叉树
  
  平衡二叉树在添加元素后可能导致不平衡
• 基本策略是进行左旋，或者右旋保证平衡。

平衡二叉树-旋转的四种情况

• 左左
  • 当根节点左子树的左子树有节点插入，导致二叉树不平衡
    
• 左右
  • 当根节点左子树的右子树有节点插入，导致二叉树不平衡
    
• 右右
• 当根节点右子树的右子树有节点插入，导致二叉树不平衡
  
• 右左
  • 当根节点右子树的左子树有节点插入，导致二叉树不平衡
    

红黑树

红黑树概述

• 红黑树是一种自平衡的二叉查找树，是计算机科学中用到的一种数据结构。
• 1972年出现，当时被称之为平衡二叉B树。1978年被修改为如今的"红黑树"。
• 每一个节点可以是红或者黑；红黑树不是通过高度平衡的，它的平衡是通过“红黑规则”进行实现的。

红黑规则

• 每一个节点或是红色的，或者是黑色的，根节点必须是黑色
• 如果一个节点没有子节点或者父节点，则该节点相应的指针属性值为Nil，这些Nil视为叶节点，每个叶节点(Nil)是黑色的；
• 如果某一个节点是红色，那么它的子节点必须是黑色(不能出现两个红色节点相连的情况)
• 对每一个节点，从该节点到其所有后代叶节点的简单路径上，均包含相同数目的黑色节点。

红黑树增删改查的性能都很好

添加节点

• 添加的节点的颜色，可以是红色的，也可以是黑色的。
• 默认用红色效率高。