1、数据结构与算法基础：从抽象概念到 Ruby 实现

数据结构与算法基础：从抽象概念到 Ruby 实现

1. 数据结构与算法学习背景与语言选择

在计算机科学的学习中，传统的算法和数据结构教材往往篇幅冗长，包含软件工程、编程语言的详细介绍以及大量案例研究，这使得教材价格昂贵且沉重。然而，学生似乎更倾向于简洁的资料，专注于核心内容。为了满足这一需求，这里选择以简洁的方式介绍数据结构和算法，并使用 Ruby 语言进行实践。

选择 Ruby 语言有多个原因。它是一种解释型、纯面向对象的语言，具备垃圾回收、动态数组、哈希表和强大的字符串处理功能。而且，它相对容易学习，能让学生在短时间内编写实用的程序，从而有更多时间专注于数据结构和算法的学习。此外，Ruby 是免费的。不过，Ruby 是动态类型语言，不支持契约式设计，面向对象编程的功能相对有限，这可能会导致一些错误。因此，在学习过程中，需要特别关注类型检查、方法执行的前置条件以及类层次结构的合理使用。

2. 算法与数据结构的定义

2.1 算法的定义

算法是完成某项计算任务的有限步骤序列。它必须满足两个条件：步骤简单明确，能够由计算机执行；在有限步骤后终止。需要注意的是，算法是抽象的步骤序列，与具体的程序和编程语言无关。例如，同一个算法可以在不同的程序中使用，也可以用不同的语言来表达。

2.2 数据结构的定义

数据结构的定义相对复杂，需要从抽象数据类型（ADT）开始理解。

2.2.1 抽象数据类型（ADT）

抽象数据类型是一组值（载体集）以及对这些值的操作。以下是一些常见的 ADT 示例：
| ADT 名称 | 载体集 | 操作 |
| --