程式語言資料結構
資料結構
在討論資料結構時,必須先暸解記憶體的運作過程,首先作業系統會將記憶體(RAM)分頁,切割成特定大小的區塊,來給運作的程式使用,在程式啟動後,會先將編譯過後的程式碼載入到記憶中,並運行,而這些程式碼有些只運行一次,有些則運行多次,如程式的初始化指運行一次,如程式操作運行多次。
而在運行程式時,會運行到有變數的段落,此時就會定義一段記憶體給該變數,而其大小會隨其資料型態改變,當有相同資料型態的資料需要儲存時,通常會用陣列,把需要的資料大小告知後,把相同類型的資放在一起,而陣列是一種資料結構,其一旦宣告後,其記憶體大小就不再改變,因此有靜態的特性,所以相對的,在操作資料結構時會改變其記憶體大小的就是動態的,所以動態的資料結構,會有如何建立、如何搜尋、如何更新、如何刪除的問題,這也衍生到資料庫的CRUD(Create、Read、Update、Delete)這概念,因此在討論的時候會把時間複雜度跟空間複雜度做介紹,這樣是比較全面的做法。
而在儲存資料的時候,會有需要自訂義資料的時候,這也會影響到資料的基本大小,而自定義的型態,通常會使用struct跟class來定義,在各種語言通常struct為value type,class為refference type,兩者在意在,struct 在定義完之後可以像一般的資料型態使用,定義的變數的資料內容是存值,所以不會相互干涉,而class則會,所以class 都會使用new的宣告新的物件,不過這些東西的細部定義需要參考該官方網站的內容,此外還有point type。
常見的資料型態
連結串列
為動態的資料結構的基本型,由struct、指標跟變數組成,用來構成其它的資料結構。
堆疊
與佇列為相似的結構,由多個連結串列組成,目的是用來儲存資料,並後存放資料先被使用,想像疊書,疊十層高,然後從上面開始拿。
佇列
由多個連結串列組成,目的是用來儲存資料,並先存放資料先被使用,排隊的概念,FIFO。
樹
常見的樹有二元樹、平衡樹、B樹等......,通常組成的樹的內容有關聯性。
圖
常見的圖有無向圖、有向圖、無環有像圖,通常用來描述點到點之間有特定關係的情況。
堆
一種特殊樹,其母節點為恆大於子節點為最大堆積,其母節點為恆ㄒㄧ於子節點為最小堆積。
雜湊表
應用雜湊函數計算儲存位置,一種自定義的函數,其沒有反函數可以計算,簡易做法可以使用質數,不過建議使用人家寫好的函數來用,可以減少搜尋的時間,但會有資料碰撞的問題。
今天如果有一字串,取其第一個字轉換成數字,並帶入雜湊函數進行計算,在存到定義好的雜湊表中。
非資料結構理論定義的資料結構
串列
堆疊跟佇列的組合體,可當成動態的陣列使用,通常有移除最前面資料跟最後資料的功能,所以亦可當成堆疊、佇列。
字典
為雜湊表的延伸,可以用不同資料型態當作key的值,所以在做映射的時候相當好用。
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