常见数据结构

常见数据结构

在计算机科学中，数据结构（英语：data structure）是计算机中存储、组织数据的方式。 数据结构意味着介面或封装：一个数据结构可被视为两个函数之间的介面，或者是由数据类型联合组成的存储内容的访问方法封装。本文介绍一些常见的数据结构以及查询时间复杂度。

数组

• 所谓数组，是相同数据类型的元素按一定顺序排列的集合。
• 特点： 长度固定，无法动态扩展，空间分配快，存在空间浪费，查询效率高。

链表

• 链表是一种物理存储单元上非连续、非顺序的存储结构，数据元素的逻辑顺序是通过链表中的指针链接次序实现的。
• 特点：动态地进行存储分配，可以适应数据动态地增减的情况，且可以方便地插入、删除数据项。

二叉树

• 有一个ROOT节点
  • 每一次查询都需要从一个节点开始进行，如果是图类的数据结构，则起点是不固定的。
• 一个节点有两个子节点
  • 与拥有多个子节点的树相比，两个子节点会让树变得更深，好处二叉排序树时会看到。
• 父节点都有一个到子节点的引用(指针)
  • 有些时候，为了遍历方便，还需要一个从子节点到父节点的引用(指针)。

二叉有序树

• 左边的子节点上的数据一定比父节点的小。
• 右边子节点一定比父节点的数据大。
  

平衡二叉有序树

• 一棵空树或它的左右两个子树的高度差的绝对值不超过 1。
• 左右两个子树都是一棵平衡二叉树。

跳表(skiplist)

• 由很多层结构组成
• 每一层都是一个有序的链表。
• 最底层(Level 1)的链表包含所有元素。
• 如果一个元素出现在 Level i 的链表中，则它在 Level i 之下的链表也都会出现。
• 每个节点包含两个指针，一个指向同一链表中的下一个元素，一个指向下面一层的元素。

B 树

• 保持数组大小不变，增加数组的个数。
• 树高:一般来说，树的高度要比二叉平衡树低很多。
• 数组:每一个node，都是一个“数组”。

B+ 树

• Branch节点不能直接查到数据后返回,数据必须读穿或写穿到leaf节点后才能返回。
• 子叶节点的最后一个元素是到下一个leaf节点的指针。

查询时间复杂度

• 数组： 数组中第 n 个数据的时间花费是 O(1) 但是要在数组中查找一个指定的数据则是 O(N)。
• 链表： 查找一个节点或者访问特定编号的节点则需要 O(n) 的时间。
• 二叉树：普通二叉树查询每个结点只需遍历一次，故时间复杂度为O (n)。
• 二叉有序树: 因为有序，最好的情况是 O(logn)，但是可能不平衡,最坏是 O(n)。
• 平衡二叉有序树：O（logn）。
• skiplist： O（logn）。
• B树: O（logn）, B 树相比于普通的平衡二叉树在于其节点是个数组，他的树高度比较低。
• B+ 树：O（logn）B+ 树相比 B 树 在于Branch节点不能直接查到数据后返回,数据必须读穿或写穿到leaf节点后才能返回，子叶节点的最后一个元素是到下一个leaf节点的指针。这样的好处很好支持范围查询。