您好，我是沧沧凉凉，是一名前端开发者，目前在掘金、知乎以及个人博客上同步发表一些学习前端时遇到的趣事和知识，欢迎关注。

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最近在LeetCode上刷题，在刷题的过程还是比较有趣的，但是由于很多概念上的东西我之前并不了解，比如哈希表、二叉树等等，所以很多题目虽然有了解题思路，但是时间和空间复杂度非常高，导致运行超过规定的时间，所以决定系统性的学习一下数据结构和算法。

算法，前端开发者往往不会重视它，而且通常对于大部分前端开发者来说对于数据的处理也非常简单，所以数据结构对于前端开发者来说相对比较陌生，比如我问过很多人，声明一个数组它是声明在堆上还是声明在栈上？基本都回答不出来，甚至不少人根本不清楚堆和栈。

对于我自己而言，由于我并非科班出身，所以对于数据结构也知之甚少，但是由于各方面原因，所以我决定从《大话数据结构》这本书，开始系统的学习数据结构相关的知识。

现在很多大厂都喜欢考算法，所以如果想去大厂，那么数据结构就是一个绕不过去的坎，必须要踏平它。

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前言

早期人们都把计算机理解为数值计算工具，就是感觉计算机当然是用来计算的（这不是计算器嘛~），所以计算机解决问题，应该是先从具体问題中抽象出一个适当的数据模型，设计出一个解此数据模型的算法，然后再编写程序，得到一个实际的软件。

可现实中，我们更多的不是解决数值计算的问题，而是需要一些更科学有效的手段(比如表、树和图等数据结构)的帮助，才能更好地处理问题。所以数据结构是门研究非数值计算的程序设计问题中的操作对象，以及它们之间的关系和操作等相关问题的学科。

数据

描述客观事物的符号，是计算机中可以操作的对象，是能被计算机识别，并输入给计算机处理的符号集合。数据不仅仅包括整型、实型等数值类型，还包
括字符及声音、图像、视频等非数值类型。

比如我们现在常用的搜素引擎，一般会有网页、MP3、图片、视频等分类。MP3就是声音数据，图片当然是图像数据，视频就不用说了，而网页其实指的就是全部数据的搜索，包括最重要的数字和字符等文字数据。

也就是说，我们这里说的数据，其实就是符号，而且这些符号必须具备两个前提：

1. 可以输入到计算机中。
2. 能被计算机程序处理。

对于整型、实型等数值类型，可以进行数值计算。

对于字符数据类型，就需要进行非数值的处理。而声音、图像、视频等其实是可以通过编码的手段变成字符数据来处理的。

数据元素

组成数据的、有一定意义的基本单位，在计算机中通常作为整体处理。也被称为记录。

这里跟面向对象思想非常相似，我们使用面向对象的编程方式时，往往会将某一类别抽取成一个对象，比如：人、鸡、牛、羊、飞机等等，而这些恰好都是数据元素。

数据项

一个数据元素可以由若干个数据项组成。

正如上面所说，所谓的数据项可以理解成为对象的属性，比如人有眼睛、鼻子、耳朵，甚至还有姓名、性别、年龄等等，这些都是数据项，具体有哪些数据项，这个完全由你设计的应用需要哪些来决定。

数据项是数据不可分割的最小单位。在数据结构中，我们把数据项定义为最小单位，是有助于我们解决问题。但其实我们建立数据模型的着眼点一般是数据元素，比如我们在抽象对象时，一定是先从一个数据元素进行出发，比如说人、鸡、牛、羊、飞机等，不会从什么年龄、性别上来考虑抽象。

数据对象

性质相同的数据元素的集合，是数据的子集。

什么叫做性质相同呢？比如说人，一般情况下都有性别、年龄、身高、体重等等数据项。

既然数据对象是数据的子集，在实际应用中，处理的数据元素通常具有相同性质，在不产生混淆的情况下，我们都将数据对象简称为数据。

好了，说了这么多，终于可以开始谈谈到底什么是数据结构。

数据结构

结构，简单的理解就是关系，比如分子结构，就是说组成分子的原子之间的排列方式。严格点说，结构是指各个组成部分相互搭配和排列的方式。在现实世界中，不同数据元素之间不是独立的，而是存在特定的关系，我们将这些关系称为结构。那数据结构是什么？

相互之间存在一种或多种特定关系的数据元素的集合。

在计算机中，数据元素之间肯定会存在着一种或多种特定关系，也就是数据的组织形式。

那么我们就来看看到底存在哪些特定关系！

逻辑结构

指数据对象中数据元素之间的相互关系。

这是我们之后关注的重点，而逻辑结构分为以下4类：

1. 集合结构
2. 线性结构
3. 树形结构
4. 图形结构

下面我们就分别来讲解这4种结构：

集合结构

集合结构中的数据元素除了同属于一个集合外，它们之间没有其他关系。各个数据元素是“平等”的，它们的共同属性是“同属于一个集合”。数据结构中
的集合关系就类似于数学中的集合。

线性结构

线性结构中的数据元素之间是一对一的关系。

树形结构

树形结构中的数据元素之间存在一种一对多的层次关系

图形结构

图形结构的数据元素是多对多的关系

我们在用示意图表示数据的逻辑结构时，要注意两点：

1. 将每一个数据元素看做一个结点，用圆图表示。
2. 元素之间的逻辑关系用结点之间的连线表示，如果这个关系是有方向的，那么用带箭头的连线表示。

物理结构

指数据的逻辑结构在计算机中的存储形式，又被称为存储结构。

存储结构这个名字就非常容易理解，顾名思义就是如何将数据元素储存到计算机的内存中（存储器）。而像硬盘、软盘、光盘等外部存储器的数据组织通常用文件结构来描述。

顺序存储结构

顺序存储结构：是把数据元素存放在地址连续的存储单元里，其数据间的逻辑关系和物理关系是一致的。

打个比方就是现实生活中的买东西排队，人与人之间排成一排，每个人之间不允许插队，数组就是这样的顺序存储结构。

但是这个时候就会出现一些比较复杂的情况，比如说有人排了很久，突然想要去上厕所，而上了厕所回来后你可能无法再回到你原来的位置，因为那个位置上没有标明你的名字，还有就是当有人想要插队，有人放弃排队等等情况，这些复杂情况顺序存储结构就非常难进行处理。所以就产生了下面的一种结构。

链表存储结构

数据元素存放在任意的存储单元里，这组存储单元可以是连续的，也可以是不连续的。数据元素的存储关系并不能反映其逻辑关系，因此需要用个指针存放数据元素的地址，这样通过地址就可以找到相关联数据元素的位置。

上面提到了两个重要的名词，指针和地址这两个概念非常重要。

现在很多餐厅、银行、医院都设置了叫号系统，一般来说你去取一张票，上面有一个号码，它会按顺序依次叫号，这个时候无论你去干什么，只要在叫到你之前及时回来就行，这就比上面说的那种排队方式要好的多。

也就是说数据存储在哪儿不重要，只要有一个指针存放了数据在内存中对应的地址，那么就能够找到这个数据。

但是这也会存在一个弊端，如果指针被意外删除或者丢失后了，那么就无法找到那个指针对应的数据。

逻辑结构是面向问题的，而物理结构就是面向计算机的，其基本的目标就是将数据及其逻辑关系存储到计算机的内存中。

抽象数据类型