数据结构与算法（一）：起航

数据结构

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什么是数据结构？

数据结构是计算机存储、组织数据的方式，指相互之间存在一种或多种特定关系的数据元素的集合。
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。

一、数据结构的基本功能

1. 如何插入一条新的数据项
2. 如何寻找某一特定的数据项
3. 如何删除某一特定的数据项
4. 如何迭代的访问各个数据项，以便进行显示或其他操作

也就是我们常说的增、删、改、查

二、常见的数据结构有哪些？

• 数组（Array）
• 栈（Stack）
• 队列（Queue）
• 链表（LinkedList）
• 树（Tree）
• 哈希表（Hash）
• 堆（Heap）
• 图（Graph）

算法

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什么是算法？

算法简单来说就是解决问题的步骤。在Java中，算法通常都是由类的方法来实现的。

一、算法的特征

• 有穷性
  
  • 对于任意一组合法输入值，在执行又穷步骤之后一定能结束，即：算法中的每个步骤都能在有限时间内完成。
• 确定性
  
  • 在每种情况下所应执行的操作，在算法中都有确切的规定，使算法的执行者或阅读者都能明确其含义及如何执行。并且在任何条件下，算法都只有一条执行路径。
• 可行性
  
  • 算法中的所有操作都必须足够基本，都可以通过已经实现的基本操作运算有限次实现之。
• 有输入
  
  • 作为算法加工对象的量值，通常体现在算法当中的一组变量。有些输入量需要在算法执行的过程中输入，而有的算法表面上可以没有输入，实际上已被嵌入算法之中。
• 有输出
  
  • 它是一组与“输入”有确定关系的量值，是算法进行信息加工后得到的结果，这种确定关系即为算法功能。

二、算法的设计原则

• 正确性
  
  • 首先，算法应当满足以特定的“规则说明”方式给出的需求。
  • 其次，对算法是否“正确”的理解可以有以下四个层次
    一、程序语法错误。
    二、程序对于几组输入数据能够得出满足需要的结果。
    三、程序对于精心选择的、典型、苛刻切带有刁难性的几组输入数据能够得出满足要求的结果。
    四、程序对于一切合法的输入数据都能得到满足要求的结果。
• 可读性
  
  • 算法为了人的阅读与交流，其次才是计算机执行。因此算法应该易于人的理解；另一方面，晦涩难懂的程序易于隐藏较多的错误而难以调试。
• 健壮性
  
  • 当输入的数据非法时，算法应当恰当的做出反应或进行相应处理，而不是产生莫名其妙的输出结果。并且，处理出错的方法不应是中断程序执行，而是应当返回一个表示错误或错误性质的值，以便在更高的抽象层次上进行处理。
• 高效率与低存储量需求
  
  • 通常算法效率值得是算法执行时间；存储量是指算法执行过程中所需要的最大存储空间，两者都与问题的规模有关。