При работе со структурами данных важно понимать не только то, как они хранят данные, но и то, как вы можете манипулировать этими данными. Независимо от того, являетесь ли вы студентом-компьютерщиком, разработчиком программного обеспечения или просто освежаете в памяти алгоритмы, этот полный список операций со структурами данных даст вам прочную основу.
Почему важно понимать операции со структурами данных
Каждая структура данных оптимизирована магазин для определенных видов операций. Знание того, какие операции доступны и насколько эффективно они могут быть выполнены, поможет вам выбрать правильную структуру данных для вашей проблемы.
Базовые операции в структурах данных
1. Вставка
Вставка относится к добавлению элемента в структуру данных. Поведение и производительность вставки могут различаться в зависимости от структуры:
-
Массив : Вставить в конец (O(1)), вставить в индекс (O(n))
-
Связанный список : вставить в начало или конец (O(1)), вставить в индекс (O(n))
-
Стек : операция push (O(1))
-
Очередь : операция постановки в очередь (O(1))
2. Удаление
Удаление удаляет элемент. Как и вставка, производительность зависит от структуры:
-
Массив : Удалить по индексу (O(n))
-
Связанный список : Удалить узел (O(n))
-
Стек : операция извлечения (O(1))
-
Очередь : операция удаления из Список факсов очереди (O(1))
3. Обход
Обход означает посещение каждого элемента:
-
Линейные структуры (массивы, списки): O(n)
-
Деревья : предварительный порядок, обратный порядок, обход постпорядка.
-
Графики : BFS, DFS
4. Поиск
Операция поиска находит элемент:
-
Линейный поиск : O(n)
-
Двоичный поиск (отсортированные массивы): O(log n)
-
Хеш-таблицы : O(1) в среднем
-
Деревья : O(log n) в сбалансированных деревьях
5. Сортировка
Сортировка располагает элементы в определенном порядке:
-
Пузырьковая сортировка, сортировка вставками : O(n²)
-
Сортировка слиянием, быстрая сортировка : O(n log n)
-
Используется в массивах, списках и т. д.
Расширенные операции
6. Слияние
Объединение двух структур данных в одну:
-
Массивы и списки можно объединять линейно.
-
Деревья и кучи имеют База данных факсов особые алгоритмы слияния.
7. Расщепление
Разделение разделяет структуру данных:
-
Полезно для деревьев (AVL, B-деревья)
-
Также можно разбивать массивы или списки по индексу или значению.
8. Обновление
Изменение значения существующего элемента:
-
Массивы: O(1) с индексом
-
Связанные списки: O(n)
-
Хеш-карты: O(1) в среднем
9. Доступ
Извлечение значения:
-
Массив/Хеш-карта: O(1)
-
Связанный список: O(n)
Заключение
Понимание этих операций и их сложности является ключом к эффективному проектированию алгоритмов. Независимо от того, управляете ли вы очередями на веб-сервере или строите дерево поиска, эти основополагающие операции являются вашим инструментом. Выберите правильную структуру и освойте эти операции, чтобы оптимизировать свой код.