备考蓝桥杯:数据结构概念浅谈

news2025/1/10 7:29:38

目录

1数据结构的概念

什么是数据结构:

为什么要有数据结构

2.数据结构的三个组成要素

1.逻辑结构

2.存储结构

3.数据运算

3。算法好坏的度量(时间复杂度和空间复杂度)

时间复杂度计算

最优和平均和最差时间复杂度

计算时间复杂度例子

空间复杂度计算

4.STL


1数据结构的概念

什么是数据结构:

数据:指的所有能输入计算机并被程序处理的符号的介质总称

结构:组成整体的各部分的搭配和安排

.大白话:数据结构就是把数据搭配在一起,也就是数据的组织形式,当一堆数据输入到计算机中时,要用哪种方式存储起来

为什么要有数据结构

在我们早期的计算机ENICA中,计算机主要是处理单纯的数值数据,来计算战争中弹道轨迹用的

随着技术不断发展,计算机要处理的数据类型也越来越多,数据量也越来越大,数据结构应运而生

2.数据结构的三个组成要素

1.逻辑结构

(为如何在计算机中存储做铺垫)

集合 所有数据只是放在一起,并没有什么联系

线性结构,数据之间是一对一的关系

树形结构 一对多的关系,比如我们的文件系统

图形结构,多对多的关系

2.存储结构

顺序存储:把逻辑上相邻的元素同时也存储在物理内存上也相邻的空间中,比如说我们的数组就是这种形式

链式存储:用指针来存储前一个或者下一个元素的地址,我们竞赛中一般用不到指针

3.数据运算

包括数据结构的创建,增删查改,输出排序等操作

举一个实际的例子 我们要做一个学生管理系统,我们面临的是一群学生的信息,学生之间按学号排序

逻辑结构:线性结构

存储结构:我们选择顺序存储

针对学生信息这个数据结构,

我们有下面的操作

1.创建学生管理系统

2.添加一个学生

3.删除一个学生

4.修改一个学生的信息

5.查询一个学生的信息

3。算法好坏的度量(时间复杂度和空间复杂度)

算法有事前分析法(计算时间复杂度),事后分析法(计时器)

我们写的所有程序都是算法

算法可以没有输入但是必须要有输出,没有输出的算法是没有什么意义的

我们评判算法好坏的标准就是时间和空间的消耗量

时间复杂度计算

大O表达式,我们只保留时间开销最大的项,我们不要系数

如果没有常数项就写成1

1.O(N)= N的三次方 2.O(N)=1

3.O(N)=N                4.O(N)=logN

最优和平均和最差时间复杂度

这个find函数,最好的情况就是第一个元素就是待查找的元素,时间复杂度是O(1)

最差的情况就是全部遍历完才找到待查找的元素,时间复杂度是O(n)

平均情况就是O((1+n)/2)也就是O(n)

但是我们竞赛和工程中,我们的时间复杂度一般都指的是最差的时间复杂度

计算时间复杂度例子

这个时间复杂度的表达式就是F(n)= 2n+10 

也就是O(n)

这个函数表达式f(m,n)=n+m

时间复杂度是O(n+m)

我们设执行次数为x,执行一次,cnt是2,执行二次,cnt是2的2次方,执行x次,cnt是2的x次方,2的x次方=n时,x=log2n

我们的时间复杂度也就是O(logn)

这里我们递归只用简单的方法做,因为如果想具体算要涉及到一些主定理的东西,我们只是为了应付竞赛,没必要追求那么深

公式:递归次数 乘 每次递归的时间复杂度

可以看到递归了N+1次,每次时间复杂度就是1,所以时间复杂度为O(N)

空间复杂度计算

比如我们创建一个长度为N的数组,我们就是O(N)的空间复杂度

一般我们不考虑太多空间复杂度,所以不过多陈述

4.STL

STL是C++标准的一部分,什么是C++标准的呢?就是我们写代码的一系列的行为规范,我们C++标准可以追溯到98年 C++98 之后又有了C++03,14,17,20等等,标准库只能向前兼容,不能向后兼容,比如我们的范围for就是C++11以后才有的,那我们在不支持C++11的编译器就不能用范围for

每个版本的C++标准都有一个标准库,比如我们的sort,swap,min,学好C++标准库就能避免我们费时间自己去造轮子,用人家已有的方法来解决问题

一般我们的竞赛都是支持STL库的使用的

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