第1章
数据结构

1-1 什么是数据结构

数据存储于计算机的内存中。内存如右图所示，形似排成1列的箱子，1个箱子里存储1个数据。

数据存储于内存时，决定了数据顺序和位置关系的便是“数据结构”。

举个简单的例子。假设我们有1个电话簿——虽说现在很多人都把电话号码存在手机里，但是这里我们考虑使用纸质电话簿的情况——每当我们得到了新的电话号码，就按从上往下的顺序把它们记在电话簿上。

假设此时我们想给“张伟”打电话，但是因为数据都是按获取顺序排列的，所以我们并不知道张伟的号码具体在哪里，只能从头一个个往下找（虽说也可以“从后往前找”或者“随机查找”，但是效率并不会比“从上往下找”高）。如果电话簿上号码不多的话很快就能找到，但如果存了500个号码，找起来就不那么容易了。

接下来，试试以联系人姓名的拼音顺序排列吧。因为数据都是以字典顺序排列的，所以它们是有“结构”的。

使用这种方式给联系人排序的话，想要找到目标人物就轻松多了。通过姓名的拼音首字母就能推测出该数据的大致位置。

那么，如何往这个按拼音顺序排列的电话簿里添加数据呢？假设我们认识了新朋友“柯津博”并拿到了他的电话号码，打算把号码记到电话簿中。由于数据按姓名的拼音顺序排列，所以柯津博必须写在韩宏宇和李希之间，但是上面的这张表里已经没有空位可供填写，所以需要把李希及其以下的数据往下移1行。

此时我们需要从下往上执行“将本行的内容写进下一行，然后清除本行内容”的操作。如果一共有500个数据，一次操作需要10秒，那么1个小时也完成不了这项工作。

总的来说，数据按获取顺序排列的话，虽然添加数据非常简单，只需要把数据加在最后就可以了，但是在查询时较为麻烦；以拼音顺序来排列的话，虽然在查询上较为简单，但是添加数据时又会比较麻烦。

虽说这两种方法各有各的优缺点，但具体选择哪种还是要取决于这个电话簿的用法。如果电话簿做好之后就不再添加新号码，那么选择后者更为合适；如果需要经常添加新号码，但不怎么需要再查询，就应该选择前者。

我们还可以考虑一种新的排列方法，将二者的优点结合起来。那就是分别使用不同的表存储不同的拼音首字母，比如表L、表M、表N等，然后将同一张表中的数据按获取顺序进行排列。

表L

表M

表N

这样一来，在添加新数据时，直接将数据加入到相应表中的末尾就可以了，而查询数据时，也只需要到其对应的表中去查找即可。

因为各个表中存储的数据依旧是没有规律的，所以查询时仍需从表头开始找起，但比查询整个电话簿来说还是要轻松多了。

数据结构方面的思路也和制作电话簿时的一样。将数据存储于内存时，根据使用目的选择合适的数据结构，可以提高内存的利用率。

本章将会讲解7种数据结构。如本节开头所述，数据在内存中是呈线性排列的，但是我们也可以使用指针等道具，构造出类似“树形”的复杂结构（树形结构将在4-2节详细说明）。

参考：4-2 广度优先搜索