数据结构与算法

摘要: 数据结构和算法能起到什么作用？

数据结构是对在计算机内存中（有时在磁盘中）的数据的一种安排。数据结果包括数组、链表、栈、二叉树、哈希表等等。算法对这些结构中的数据进行各种处理，例如，查找一条特殊的数据项或对数据进行排序。
可用于下面三类情况：

现实数据存储

程序员的工具

建模

数据结构的特性：

数据结构	优点	缺点
数组	插入快，如果知道下标，可以非常快地存取	查找慢，删除慢，大小固定
有序数组	比无序的数组查找快	删除和插入慢，大小固定
栈	提供后进先出(先进后出FILO)的方式存取	存取其他项很慢
队列	提供先进先出的方式存取(FIFO)	存取其他项很慢
链表	插入快，删除慢	查找慢
二叉树	查找、插入、删除都快（如果如果树保持平衡）	删除算法复杂
红-黑树	查找、插入、删除都快。树总是平衡的	算法复杂
2-3-4树	查找、插入、删除都快。树总是平衡的。类似的树对磁盘存储有用	算法复杂
哈希表	如果关键字已知则存取极快。插入快	删除慢，如果不知道关键之则存取很慢，对存储空间使用不充分

堆	插入、删除快，对最大数据项的存取很快	对其他数据项存取慢
图	对现实世界建模	有些算法慢且复杂

上表中的数据结构除了数组之外 都可以被认为是抽象数据结构（ADT）。
算法的概述
对于大多数数据结构来说，都需要知道如何：

插入一条新的数据项

寻找某一特定的数据项

删除某一特定的数据项还需要知道如何迭代地访问某一数据机构中的各项数据项，以便进行显示或其他操作。另一种重要的算法范畴是排序，排序有许多种算法。简单排序和高级排序 。递归的概念在设计某些算法时十分重要。递归意味着一个方法调用它自身。

一些定义
数据库（database）
表示在某一特定情况下所有查阅的数据，数据库中每一条数据都被认为是同样格式的。例如，如果使用索引看片来做一本地址薄，其中所有的卡片便构成了一个数据。文件这个数据有时也有代表同样的意思。
记录（record）
记录时指数据库中划分成的单元。
字段（field）
一条记录经常被划分为几个字段。一个字段保存某一种特定的数据。
关键字
在数据库中查找一条记录，需要制定记录的某一个字段为关键字（或查找关键字）。通过这个特定的关键字来进行查找。
面向对象编程
过程性语言的问题
一是程序与现实世界缺乏对应关系。
使用过程语言对现实世界问题进行抽象及概念化十分困难：方法执行任务，而数据存储信息，但是现实世界中的事物是对二者同时进行操作的。例如，炉子上的自动调温器执行任务（炉子的开关）但同时也存储信息（现在的温度和所希望的温度）。
二是程序内部的结构出现了问题。
解决程序的内部组织结构是一个更微妙而且事关重大的问题。
对象简述
对象
面向对象编程思想的关键性突破就是：一个对象同时包括方法和变量。
类
类是针对一个对象或多个对象的说明（或蓝图）。
创建对象
类的声明并没有创建这个类的任何对象，java使用关键字new。在创建对象的同时，需要将一个引用存储到一个具体有适合的类型的变量中。
面向对象的几个重要特性：

对象同时包括方法和字段（数据）。

类是任意数目对象的说明。

创建一个对象，要将关键字new和类的名称连用。

调用一个对象的方法，要使用点运算符。

Java数据结构的类库
Java.util包中包含有诸如向量（一个可扩充的数组）、栈、库（dictionary）和哈希表等类型的数据结构。
小结

数据结构是指数据在计算机内存空间中或磁盘中的组织形式。

正确选择数据结构会使程序的效率大大提高。

数据结构的例子有数组、栈、和链表。

算法是完成特定任务的过程。

在Java中、算法经常通过类的方法实现。

在本书的大部分数据机构和算法经常被用来建造数据库。

一些数据结构的用途是作为程序员的工具：它们帮助执行算法。

其他数据结构可以模仿显示世界中的情况，例如城市之间的电话线网。

数据库是指由许多类似的记录组成的数据存储的集合。

一条记录经常表示显示世界中的一个事物，例如一名雇员或一个汽车零件。

一条记录被分成字段。每个字段都存储了 由这个记录所描述事物的一条特性。

一个关键字是一条记录中的一个字段，通过它可以对数据执行许多操作。例如，人事记录可以通过LastName字段进行排序。

可以搜索数据以便找到关键字字段有定值的所有记录，这个值被称为查找关键字。