数据结构简介_对队列的前k个元素倒序-优快云博客

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简单地说，数据结构是以某种特定的布局方式存储数据的容器。这种“布局方式”决定了数据结构对于某些操作是高效的，而对于其他操作则是低效的。首先我们需要理解各种数据结构，才能在处理实际问题时选取最合适的数据结构。

常见的数据结构:
1)数组
数组是最简单、也是使用最广泛的数据结构。下图是一个包含元素（1，2，3和4）的简单数组，数组长度为4。每个数据元素都关联一个正数值，我们称之为索引，它表明数组中每个元素所在的位置。大部分语言将初始索引定义为零。

1.1.数组的两种类型:
一维数组（如上所示）
多维数组（数组的数组）

1.2.数组的基本操作:
Insert——在指定索引位置插入一个元素
Get——返回指定索引位置的元素
Delete——删除指定索引位置的元素
Size——得到数组所有元素的数量

1.3.思考
寻找数组中第二小的元素
找到数组中第一个不重复出现的整数
合并两个有序数组
重新排列数组中的正值和负值

2)栈
可以把栈想象成一列垂直堆放的书。为了拿到中间的书，你需要移除放置在这上面的所有书。这就是LIFO（后进先出）的工作原理。
下图是包含三个数据元素（1，2和3）的栈，其中顶部的3将被最先移除：

2.1.栈的基本操作:
Push——在顶部插入一个元素
Pop——返回并移除栈顶元素
isEmpty——如果栈为空，则返回true
Top——返回顶部元素，但并不移除它

2.2.思考
使用栈计算后缀表达式
对栈的元素进行排序
判断表达式是否括号平衡

3)队列
与栈相似，队列是另一种顺序存储元素的线性数据结构。栈与队列的最大差别在于栈是LIFO（后进先出），而队列是FIFO，即先进先出。
一个完美的队列现实例子：售票亭排队队伍。如果有新人加入，他需要到队尾去排队，而非队首——排在前面的人会先拿到票，然后离开队伍。
下图是包含四个元素（1，2，3和4）的队列，其中在顶部的1将被最先移除：

3.1.队列的基本操作
Enqueue() —— 在队列尾部插入元素
Dequeue() ——移除队列头部的元素
isEmpty()——如果队列为空，则返回true
Top() ——返回队列的第一个元素

3.2.思考
使用队列表示栈
对队列的前k个元素倒序
使用队列生成从1到n的二进制数

4)链表
链表是另一个重要的线性数据结构，乍一看可能有点像数组，但在内存分配、内部结构以及数据插入和删除的基本操作方面均有所不同。
链表就像一个节点链，其中每个节点包含着数据和指向后续节点的指针。链表还包含一个头指针，它指向链表的第一个元素，但当列表为空时，它指向null或无具体内容。
链表一般用于实现文件系统、哈希表和邻接表。

这是链表内部结构的展示：

4.1.链表包括以下类型：
单链表（单向）
双向链表（双向）

4.2.链表的基本操作：
InsertAtEnd - 在链表的末尾插入指定元素
InsertAtHead - 在链接列表的开头/头部插入指定元素
Delete - 从链接列表中删除指定元素
DeleteAtHead - 删除链接列表的第一个元素
Search - 从链表中返回指定元素
isEmpty - 如果链表为空，则返回true

4.3.思考
反转链表
检测链表中的循环
返回链表倒数第N个节点
删除链表中的重复项

5)图
图是一组以网络形式相互连接的节点。节点也称为顶点。一对节点（x，y）称为边（edge），表示顶点x连接到顶点y。边可以包含权重/成本，显示从顶点x到y所需的成本。