c++数据结构（C++数据结构推荐）

## C++ 数据结构### 简介数据结构是计算机科学中组织和存储数据的方式，它使得数据可以被高效地访问和处理。选择合适的数据结构对于算法的效率至关重要。 C++ 标准库提供了一组强大的数据结构，可以用来构建各种应用程序。### 数组 (Array)数组是最基本的数据结构之一，它是由相同数据类型元素组成的连续内存块。-

优点:

- 随机访问元素速度快，可以通过索引直接访问。- 实现简单，易于理解。 -

缺点:

- 大小固定，一旦创建就不能更改。- 插入和删除元素效率低下，需要移动其他元素。

示例:

```c++ #include int main() {int numbers[5] = {1, 2, 3, 4, 5};std::cout << numbers[2] << std::endl; // 输出 3return 0; } ```### 链表 (Linked List)链表是一种动态数据结构，由一系列节点组成，每个节点包含数据和指向下一个节点的指针。-

优点:

- 大小可变，可以动态地添加和删除元素。- 插入和删除元素效率高，只需要改变指针指向。 -

缺点:

- 随机访问元素速度慢，需要从头开始遍历。- 比数组需要更多的内存空间，因为需要存储指针。

类型:

- 单向链表 - 双向链表 - 循环链表

示例:

```c++ #include struct Node {int data;Node

next; };int main() {Node

head = new Node;head->data = 1;head->next = nullptr;// ... 添加其他节点return 0; } ```### 栈 (Stack)栈是一种线性数据结构，遵循后进先出 (LIFO) 的原则。-

操作:

- `push()`: 入栈，将元素添加到栈顶。- `pop()`: 出栈，移除栈顶元素。- `top()`: 查看栈顶元素。 -

应用:

- 函数调用栈- 表达式求值- 浏览器历史记录

示例:

```c++ #include int main() {std::stack numbers;numbers.push(1);numbers.push(2);std::cout << numbers.top() << std::endl; // 输出 2numbers.pop();return 0; } ```### 队列 (Queue)队列是一种线性数据结构，遵循先进先出 (FIFO) 的原则。-

操作:

- `enqueue()`: 入队，将元素添加到队尾。- `dequeue()`: 出队，移除队首元素。- `front()`: 查看队首元素。 -

应用:

- 打印队列- 进程调度- 广度优先搜索

示例:

```c++ #include int main() {std::queue numbers;numbers.push(1);numbers.push(2);std::cout << numbers.front() << std::endl; // 输出 1numbers.pop();return 0; } ```### 树 (Tree)树是一种非线性数据结构，由节点和边组成，形成层次结构。-

术语:

- 根节点: 没有父节点的节点。- 子节点: 每个节点可以有零个或多个子节点。- 叶节点: 没有子节点的节点。 -

类型:

- 二叉树: 每个节点最多有两个子节点。- 二叉搜索树: 一种特殊的二叉树，左子树所有节点的值都小于根节点，右子树所有节点的值都大于根节点。

示例:

```c++ struct Node {int data;Node

left;Node

right; };// ... 创建和操作树的代码 ```### 图 (Graph)图是一种非线性数据结构，由顶点和边组成，可以表示对象之间的关系。-

类型:

- 无向图: 边没有方向。- 有向图: 边有方向。 -

表示方法:

- 邻接矩阵- 邻接表 -

应用:

- 社交网络- 地图导航- 任务调度

示例:

```c++ // 使用邻接矩阵表示图 const int numVertices = 5; bool adjacencyMatrix[numVertices][numVertices] = {{0, 1, 0, 1, 0},{1, 0, 1, 0, 0},{0, 1, 0, 1, 1},{1, 0, 1, 0, 0},{0, 0, 1, 0, 0} }; ```### 哈希表 (Hash Table)哈希表是一种用于存储键值对的数据结构，它使用哈希函数将键映射到数组的索引位置。-

优点:

- 平均情况下，插入、删除和查找操作的时间复杂度为 O(1)。 -

缺点:

- 最坏情况下，所有键都可能映射到同一个索引位置，导致操作的时间复杂度退化为 O(n)。 -

应用:

- 数据库索引- 缓存- 密码存储

示例:

```c++ #include int main() {std::unordered_map ages;ages["Alice"] = 25;ages["Bob"] = 30;std::cout << ages["Alice"] << std::endl; // 输出 25return 0; } ```### 总结选择合适的数据结构对于解决问题至关重要。理解不同数据结构的特性、优缺点以及应用场景可以帮助我们编写更高效的程序。

C++ 数据结构

简介数据结构是计算机科学中组织和存储数据的方式，它使得数据可以被高效地访问和处理。选择合适的数据结构对于算法的效率至关重要。 C++ 标准库提供了一组强大的数据结构，可以用来构建各种应用程序。

数组 (Array)数组是最基本的数据结构之一，它是由相同数据类型元素组成的连续内存块。- **优点:**- 随机访问元素速度快，可以通过索引直接访问。- 实现简单，易于理解。 - **缺点:**- 大小固定，一旦创建就不能更改。- 插入和删除元素效率低下，需要移动其他元素。**示例:**```c++

include int main() {int numbers[5] = {1, 2, 3, 4, 5};std::cout << numbers[2] << std::endl; // 输出 3return 0; } ```

链表 (Linked List)链表是一种动态数据结构，由一系列节点组成，每个节点包含数据和指向下一个节点的指针。- **优点:**- 大小可变，可以动态地添加和删除元素。- 插入和删除元素效率高，只需要改变指针指向。 - **缺点:**- 随机访问元素速度慢，需要从头开始遍历。- 比数组需要更多的内存空间，因为需要存储指针。**类型:**- 单向链表 - 双向链表 - 循环链表**示例:**```c++

include struct Node {int data;Node *next; };int main() {Node *head = new Node;head->data = 1;head->next = nullptr;// ... 添加其他节点return 0; } ```

栈 (Stack)栈是一种线性数据结构，遵循后进先出 (LIFO) 的原则。- **操作:**- `push()`: 入栈，将元素添加到栈顶。- `pop()`: 出栈，移除栈顶元素。- `top()`: 查看栈顶元素。 - **应用:**- 函数调用栈- 表达式求值- 浏览器历史记录**示例:**```c++

include int main() {std::stack numbers;numbers.push(1);numbers.push(2);std::cout << numbers.top() << std::endl; // 输出 2numbers.pop();return 0; } ```

队列 (Queue)队列是一种线性数据结构，遵循先进先出 (FIFO) 的原则。- **操作:**- `enqueue()`: 入队，将元素添加到队尾。- `dequeue()`: 出队，移除队首元素。- `front()`: 查看队首元素。 - **应用:**- 打印队列- 进程调度- 广度优先搜索**示例:**```c++

include int main() {std::queue numbers;numbers.push(1);numbers.push(2);std::cout << numbers.front() << std::endl; // 输出 1numbers.pop();return 0; } ```

树 (Tree)树是一种非线性数据结构，由节点和边组成，形成层次结构。- **术语:**- 根节点: 没有父节点的节点。- 子节点: 每个节点可以有零个或多个子节点。- 叶节点: 没有子节点的节点。 - **类型:**- 二叉树: 每个节点最多有两个子节点。- 二叉搜索树: 一种特殊的二叉树，左子树所有节点的值都小于根节点，右子树所有节点的值都大于根节点。**示例:**```c++ struct Node {int data;Node *left;Node *right; };// ... 创建和操作树的代码 ```

图 (Graph)图是一种非线性数据结构，由顶点和边组成，可以表示对象之间的关系。- **类型:**- 无向图: 边没有方向。- 有向图: 边有方向。 - **表示方法:**- 邻接矩阵- 邻接表 - **应用:**- 社交网络- 地图导航- 任务调度**示例:**```c++ // 使用邻接矩阵表示图 const int numVertices = 5; bool adjacencyMatrix[numVertices][numVertices] = {{0, 1, 0, 1, 0},{1, 0, 1, 0, 0},{0, 1, 0, 1, 1},{1, 0, 1, 0, 0},{0, 0, 1, 0, 0} }; ```

哈希表 (Hash Table)哈希表是一种用于存储键值对的数据结构，它使用哈希函数将键映射到数组的索引位置。- **优点:**- 平均情况下，插入、删除和查找操作的时间复杂度为 O(1)。 - **缺点:**- 最坏情况下，所有键都可能映射到同一个索引位置，导致操作的时间复杂度退化为 O(n)。 - **应用:**- 数据库索引- 缓存- 密码存储**示例:**```c++

include int main() {std::unordered_map ages;ages["Alice"] = 25;ages["Bob"] = 30;std::cout << ages["Alice"] << std::endl; // 输出 25return 0; } ```

总结选择合适的数据结构对于解决问题至关重要。理解不同数据结构的特性、优缺点以及应用场景可以帮助我们编写更高效的程序。