1、数据结构
程序 = 数据结构 + 算法
1.1、何为数据结构?
数据结构是计算机底层存储、组织数据的方式。是指数据相互之间是以什么方式排列在一起的
数据结构是为了更加方便的管理和使用数据，需要结合具体的业务场景来进行选择
通常情况下，精心选择的数据结构可以带来更高的运行或者存储效率
1.2、常见的数据结构
- 栈
- 队列
- 数组
- 链表
- 二叉树
- 二叉查找树
- 平衡二叉树
- 红黑树
栈
栈数据结构的执行特点：后进先出，先进后出（类似于弹夹）
- 数据进入栈模型的过程称为：压/进栈
- 数据离开栈模型的过程称为：弹/出栈
只有顶端开口（水杯）
- 一端开口（栈顶）
- 一端封闭（栈底）
队列
队列数据结构的执行特点：先进先出，后进后出（类似于排队买东西）
- 数据从后端进入队列模型的过程称为：入队列
- 数据从前端离开队列模型的过程称为：出队列
二端都开口（暖手宝）
- 一端开口（后端）
- 一端开口（前端）
数组
数组是一种内存连续区域，查询快，增删慢的模型
- 查询速度快：查询数据通过地址值和索引定位，查询任意数据耗时相同。（元素在内存中是连续存储的）
- 删除效率低：要将原始数据删除，同时后面每个数据还需要前移
- 添加效率极低：添加位置后的每个数据也需要后移，再添加元素
链表
链表中的节点都是独立的对象，在内存中不连续存储的，每个节点包含数据值和下一个节点的地址值
- 链表查询慢。无论查询哪个数据都要从头开始找
- 链表增删相对快（(对比数组）
链表的种类
- 单向链表
- 双向链表
二叉树
二叉树：永远只有一个根节点，每个节点不超过2个子节点的树
树
- 度：每一个节点的子节点数量
- 二叉树中，任意节点的度 <=2
- 树高：树的总层数
- 根节点：最顶层的节点
- 兄弟节点 ：拥有共同父节点的节点互称为兄弟节点
- 左子节点：左下方的节点
- 右子节点：右下方的节点
二叉查找树
二叉查找树又称二叉排序树或者二叉搜索树，小的左边，大的右边，但是可能树很高，查询性能变差
特点：
- 每一个节点上最多有两个子节点
- 任意节点左子树上的值都小于当前节点
- 任意节点右子树上的值都大于当前节点
规则：
- 小的存左边、大的存右边、一样的不存
目的：提高检索数据的性能
弊端：出现瘸子现象，导致查询的性能与单链表一样，查询速度变慢！
平衡二叉树
平衡二叉树是在满足查找二叉树的大小规则下，让树尽可能矮小，以此提高查数据的性能
规则：任意节点的左右两个子树的高度差不超过1，任意节点的左右两个子树都是一颗平衡二叉树
平衡二叉树在添加元素后可能导致不平衡
基本策略是进行左旋，或者右旋保证平衡
平衡二叉树-旋转的四种情况
- 左左
- 左右
- 右右
- 右左
红黑树
红黑树是一种自平衡的二叉查找树，是计算机科学中用到的一种数据结构
1972年出现，当时被称之为平衡二叉B树。1978年被修改为如今的"红黑树"
每一个节点可以是红或者黑；红黑树不是通过高度平衡的，它的平衡是通过“红黑规则”进行实现的
红黑树（就是基于红黑规则实现了自平衡的排序二叉树）
红黑规则
- 每一个节点或是红色的，或者是黑色的，根节点必须是黑色
- 如果某一个节点是红色，那么它的子节点必须是黑色(不能出现两个红色节点相连的情况)
- 对每一个节点，从该节点到其所有后代叶节点的简单路径上，均包含相同数目的黑色节点
