数据结构:查找表

一、数据结构的概念

数据结构是指相互之间存在一种或多种特定关系的数据元素的集合。它不仅仅是存储数据的方式,更强调数据之间的逻辑关系和操作方法。

数据结构主要从以下几个角度来理解:

1. 数据之间的关系

  • 逻辑结构

    • 集合结构:元素之间没有明显关系。

    • 线性结构:一对一关系(如线性表、栈、队列)。

    • 树形结构:一对多关系(如二叉树、B 树)。

    • 图结构:多对多关系(如社交网络图)。

  • 物理结构

    • 顺序存储:数据存放在连续的存储空间中(如数组)。

    • 链式存储:数据存放在不连续的存储空间中,通过指针建立关系(如链表)。

2. 算法的概念

算法是对特定问题求解步骤的描述,通常以函数形式实现。它具有以下特性:

  • 输入输出特性:有明确的输入和输出。

  • 可行性:每一步都可实现。

  • 有穷性:在有限步骤后终止。

  • 确定性:同样输入得到唯一输出。

3. 衡量算法优劣的标准

  • 时间复杂度:衡量算法执行所需时间。

    • 常用 大 O 记法

  • 空间复杂度:衡量算法运行所需的额外存储空间。


二、查找表的存储方式

查找表是一种用于查找、插入、删除数据元素的数据结构。常见的存储方式有:

1. 顺序表

  • 定义:查找表采用顺序存储结构,即数据存储在一片连续的存储空间中。

  • 特征

    • 支持 随机访问,访问第 i 个元素的时间复杂度为 O(1)

    • 插入、删除操作需要整体移动,时间复杂度为 O(n)

    • 不具有动态存储功能,空间固定。

2. 链表

  • 定义:采用链式存储结构,数据元素存储位置不连续,通过指针建立逻辑关系。

  • 特征

    • 插入、删除操作高效,时间复杂度为 O(1)(前提是已知指针位置)。

    • 查找效率低,不支持随机访问,时间复杂度为 O(n)

    • 动态存储分配,空间利用率高。


三、顺序表与链表的对比

特征顺序表链表
存储方式连续存储不连续存储
访问效率O(1)(随机访问)O(n)(顺序查找)
插入删除O(n)(整体移动)O(1)(指针操作)
空间特性固定,可能浪费或溢出动态分配,灵活

四、总结与拓展

  1. 查找表作为数据结构的核心应用,主要操作包括 查找、插入、删除

  2. 顺序表适用于 查找频繁、插入删除较少的场景,例如字典、静态查找表。

  3. 链表适用于 插入删除频繁的动态数据集合,例如任务队列、动态缓存。

  4. 在工程实践中,还会发展出 更高效的查找结构

    • 哈希表(Hash Table):查找平均时间复杂度 O(1)。

    • 平衡树(如 AVL 树、红黑树):查找、插入、删除均为 O(logn)。

    • 跳表(Skip List):结合链表与二分查找思想,支持高效查找。


#ifndef _FINDWORD_H_   // 如果没有定义过_FINDWORD_H_这个宏
#define _FINDWORD_H_   // 则定义它,并编译后续代码
// 头文件内容...
#endif               // 结束条件编译

. 核心作用

防止头文件被多次包含导致的重复定义问题。例如:

  • 当多个源文件#include "findword.h"

  • 或头文件之间互相嵌套包含时

没有包含保护会导致:

  • 重复的类型定义(编译错误)

  • 重复的函数声明

  • 重复的宏定义

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