数据结构中最简单的可能就要算是线性表了,其实,实际软件开发中,线性表也是用的最多的数据结构。
线性表可以理解为N个有限元素的序列,可以分为顺序存储线性表和链式存储线性表。顺序存储线性表(简称顺序表)是逻辑上相邻的元素,实际物理存储地址也是相邻的。链式存储线性表(简称链表)则仅逻辑上有序,实际物理存储地址则无有序要求。
顺序表在C/C++中比较典型的应用是数组。数组中各个元素所占字节空间是一样的,而且,物理存储和逻辑存储的顺序是一致的。即第N个元素的物理地址一定在第N+1个元素之前,而且,相邻两个元素之间的存储地址差值是固定的。这样,我们就可以在O(1)时间内对数组中任一个元素进行定位,实现快速随机读取。STL中vector便是一个顺序存取的极佳数据结构。
链表在C/C++中比较典型的应用是list。链表中的元素通过指示器来指向与其逻辑相邻的元素,因此链表元素中需要一个额外的结构来存储这个指示器。通过指示器来指向相邻的元素,而不是通过实际物理存储位置,这样的好处是各个元素的大小可以是任意的,可以根据实际需要大小不一。STL中list是比较常用的链表数据结构。
顺序表和链表如同鱼和熊掌一般不可优点兼得。顺序表查找复杂度为在O(1),插入复杂度则为O(n);链表查找复杂度为O(n),插入复杂度为O(1)。每个程序员都希望能够将两者的优点集合在一起,但这如同《天空之城》里的普拉达一般。
实际软件开发中,往往需要根据实际应用来对顺序表和链表的使用做出选择。而对于更加复杂的应用,又对性能要求比较苛刻,我们往往会将顺序表和链表结合起来使用。
今天先到这里,明天继续......
本文深入探讨了线性表作为数据结构的基础应用,包括顺序表与链表的特性、优缺点及在C/C++中的典型应用。详细对比了它们在查找与插入操作上的性能差异,并提供了实际软件开发中如何根据具体需求选择合适的数据结构的建议。
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