【面试宝典】36道数据结构高频题库整理(附答案背诵版)

1.简述什么是数据结构？

数据结构是计算机存储、组织数据的方式，它使得我们可以有效地访问和修改数据。简单来说，数据结构就像是一个容器，这个容器可以以不同的方式（如线性的、树形的、表格的等）组织数据，以便于数据的查找、添加、删除和其他操作。

例如，想象一下你有一本书。如果这本书没有目录、没有章节划分，你想找到某个特定的信息可能会非常困难，因为你必须一页一页地翻阅。这本书就像是一个没有组织的数据结构。现在，如果这本书有清晰的目录和章节划分，你可以很快找到你想要的信息。这就像是一个良好组织的数据结构，比如数组或链表可以帮助你快速访问线性排列的数据，而树或图这样的数据结构可以帮助你高效地处理层次化或网络化的数据。

数据结构的选择取决于我们需要进行的操作类型以及操作的效率要求。例如，如果我们经常需要按顺序访问数据，数组可能是一个好选择；如果我们需要频繁地添加和删除数据，链表可能更适合；如果我们需要快速查找数据，散列表（哈希表）或平衡树（如AVL树、红黑树）可能是更好的选项。

2.常见的数据结构有哪些？

常见的数据结构主要可以分为两大类：线性数据结构和非线性数据结构。

线性数据结构

线性数据结构中的元素排列成一条线的形式，主要包括：

1. 数组（Array）：一种固定大小的数据结构，存储一系列相同类型的元素。元素可以通过索引直接访问。它的优点是访问速度快，但是大小固定且在插入和删除操作时效率较低。

2. 链表（Linked List）：由一系列节点组成，每个节点包含数据部分和指向下一个节点的指针。链表可以是单向的、双向的或循环的。相较于数组，链表在插入和删除数据时效率更高，但访问特定元素的速度较慢。

3. 栈（Stack）：一种后进先出（LIFO，Last In First Out）的数据结构，只能在一端（栈顶）进行添加或删除操作。栈常用于实现浏览器的后退功能、函数调用的管理等。

4. 队列（Queue）：一种先进先出（FIFO，First In First Out）的数据结构，只能在一端（队尾）添加元素，在另一端（队头）删除元素。队列常用于任务调度、缓存请求等。

非线性数据结构

非线性数据结构中的元素不是顺序排列的，主要包括：

1. 树（Tree）：由节点组成的层次结构，每个节点有零个或多个子节点，但只有一个根节点。树的特例包括二叉树、平衡树（如AVL树、红黑树）、B树等，常用于实现数据库索引、文件系统等。

2. 图（Graph）：由节点（顶点）和连接节点的边组成。图可以是有向的或无向的，可以有权重。图常用于表示网络、社交网络分析、地图导航等。

3. 散列表（Hash Table）：通过哈希函数将键映射到表中一个位置来访问记录，以支持快速的插入和搜索操作。哈希表常用于数据库索引、缓存实现等。

每种数据结构都有其特定的应用场景和优缺点。选择合适的数据结构可以显著提高程序的效率和性能。

3.简述什么是链表 ？

链表是一种常见的基础数据结构，它是由一系列节点组成的集合。每个节点至少包含两个部分：一部分存储数据元素（数据字段），另一部分存储指向下一个节点的链接（指针或引用）。链表通过节点间的指针连接起来，形成一个序列。

特点

• 动态大小：与数组不同，链表的大小不是固定的，可以根据需要动态地增加或减少节点。
• 高效的插入和删除操作：在链表中插入或删除节点时，只需修改相关节点的指针，而不需要移动其他元素，这使得相对于数组，链表在进行插入和删除操作时更加高效。
• 顺序访问：链表的元素不能像数组那样通过索引直接访问。要访问链表中的一个元素，你需要从头开始，通过节点间的链接逐个前进到达目标元素。

类型

链表根据其结构可以分为几种类型：

• 单向链表：每个节点只包含指向下一个节点的链接。
• 双向链表：每个节点包含两个链接，一个指向下一个节点，另一个指向前一个节点，这使得在链表中向前或向后遍历都变得可能。
• 循环链表：链表的尾部不是指向null，而是指回到头部或其他任何节点，形成一个环。
• 双向循环链表：结合了双向链表和循环链表的特点，每个节点都有两个链接，链表的尾部节点指向头部节点，头部节点也指向尾部节点，形成一个双向的环。

例子

想象一下，链表就像一列火车。每节车厢（节点）里有乘客（数据元素）和通往下一节车厢的门（指向下一个节点的指针）。如果这是一列单向列车（单向链表），你只能通过一节节车厢向前移动来到达列车的末尾。如果列车是双向的（双向链表），那么每节车厢都有前后门，你可以向前或向后移动。如果列车形成一个环（循环链表），你可以从任何一节车厢出发，最终回到起点。

链表在需要频繁插入和删除元素的场景下非常有用，例如实现动态队列、栈、以及其他复杂的数据结构如哈希表和图的邻接列表。

4.简述链表的分类 ？

链表根据其链接结构的不同可以分为几种主要类型，这些类型影响了链表的操作和使用场景。

单向链表（Singly Linked List）

• 定义：每个节点包含数据和一个指向下一个节点的指针。链表的遍历只能是单向的，从头节点开始直到遇到一个指针指向null的节点，表示链表的结束。
• 用途：适用于简单的数据结构，需要顺序访问元素时。

双向链表（Doubly Linked List）

• 定义：每个节点包含数据和两个指针，一个指向前一个节点，另一个指向下一个节点。这允许链表可以双向遍历。
• 用途：适用于需要双向遍历的场景，如实现某些类型的缓存机制或复杂的数据结构，比如双向队列（deque）。

循环链表（Circular Linked List）

• 定义：在单向链表的基础上，最后一个节点的指针不是指向null，而是指回链表的头节点，形成一个环。
• 用途：适用于需要周期性访问元素的场景，如轮转调度算法。

双向循环链表（Doubly Circular Linked List）

• 定义：结合双向链表和循环链表的特点，链表中的每个节点都有两个链接，一个指向前一个节点，另一个指向下一个节点，且最后一个节点的下一个节点是头节点，头节点的前一个节点是尾节点，形成一个环。
• 用途：适用于需要双向周期访问元素的复杂场景，如高效地实现某些数据集合的迭代器。

每种类型的链表都有其特定的用途和优点。选择哪种类型的链表取决于你的特定需求，如是否需要快速的双向遍历、是否需要在列表中快速插入和删除节点等因素。

5.简述链表与数组的区别 ？

链表和数组都是用于存储数据集