我曾經(jīng)推薦一個學(xué)生到某知名公司，沒多久，學(xué)生向我說了應(yīng)聘的事情：“我介紹我開發(fā)了企業(yè)管理系統(tǒng)、在線商城系統(tǒng)等，沒想到他問我使用了什么數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，我懂很多技術(shù)，那么多功能我都實現(xiàn)了，他不問，卻問我使用了什么數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，你說搞笑不?數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法我早就忘了，我會開發(fā)軟件還不行嗎?”人力資源總監(jiān)也反饋過來意見：“很搞笑，這個學(xué)生做了不少系統(tǒng)，卻說根本沒用到數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法。”

既然雙方都覺得這是一件搞笑的事情，那么我們就攤開來看，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)到底是什么。

撥云見日，看清數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

當(dāng)我們遇到一個實際問題時，首先需要解決兩件事：

(1)如何將數(shù)據(jù)存儲在計算機(jī)中;

(2)用什么方法和策略解決問題。

前者是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，后者是算法。只有數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)沒有算法，相當(dāng)于只把數(shù)據(jù)存儲到計算機(jī)中，而沒有有效的方法去處理，就像一幢只有框架的爛尾樓;若只有算法，沒有數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，就像沙漠里的海市蜃樓，只不過是空中樓閣罷了。

數(shù)據(jù)是一切能輸入計算機(jī)中的信息的總和，結(jié)構(gòu)是指數(shù)據(jù)之間的關(guān)系。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)就是將數(shù)據(jù)及其之間的關(guān)系有效地存儲在計算機(jī)中并進(jìn)行基本操作。算法是對特定問題求解步驟的一種描述，通俗講就是解決問題的方法和策略。

在遇到一個實際問題時，要充分利用自己所學(xué)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，將數(shù)據(jù)及其之間的關(guān)系有效地存儲在計算機(jī)中，然后選擇合適的算法策略，并用程序高效地實現(xiàn)。這就是Niklaus Wirth教授所說的：“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)+算法=程序”。

為什么要學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

高校的計算機(jī)專業(yè)為本科生都開設(shè)了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程，它是計算機(jī)學(xué)科知識結(jié)構(gòu)的核心和技術(shù)體系的基石，在研究生考試中也是必考科目。隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)性地位不僅沒有動搖，反而因近年來算法工程師的高薪形勢，而得到了業(yè)內(nèi)空前的重視。很多人認(rèn)為基本的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及操作已經(jīng)在高級語言(如C++、Java語言)中封裝，棧、隊列、排序、優(yōu)先隊列等都可以直接調(diào)用庫函數(shù)，學(xué)會怎么調(diào)用就好了，為什么要重復(fù)“造輪子”?那么到底有沒有必要好好學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)呢?

先看學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)有什么用處。

(1)學(xué)習(xí)有效存儲數(shù)據(jù)的方法。很多學(xué)生在學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)時，問我要不要把單鏈表插入、刪除背下來?要不合上書就不會寫了。我非常詫異，為什么要背?理工科技術(shù)知識很少需要記憶的，是用的，用的!學(xué)習(xí)知識不能只靠死記硬背，更重要的是學(xué)習(xí)處理問題的方法。如何有效地存儲數(shù)據(jù)，不同的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生什么樣的算法復(fù)雜性，有沒有更好的存儲方法提高算法的效率?

(2)處理具有復(fù)雜關(guān)系的數(shù)據(jù)?，F(xiàn)實中很多具有復(fù)雜關(guān)系的數(shù)據(jù)無法通過簡單的庫函數(shù)調(diào)用實現(xiàn)。如同現(xiàn)在很多芯片高度集成，完全不需要知道芯片內(nèi)部如何，直接使用就行了。但是，如果在現(xiàn)實中遇到一個復(fù)雜問題，現(xiàn)有的芯片根本無法解決，或者一個芯片只能完成其中一個功能，而我們需要的是完成該復(fù)雜問題的一個集成芯片，這時就需要運(yùn)用所學(xué)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)知識來高效處理具有復(fù)雜關(guān)系的數(shù)據(jù)。

(3)提高算法效率。很多問題的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)運(yùn)行效率較低，需要借助高級數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)或通過改進(jìn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來提高算法效率。

通過學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，更加準(zhǔn)確和深刻地理解不同數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之間的共性和聯(lián)系，學(xué)會選擇和改進(jìn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，高效地設(shè)計并實現(xiàn)各種算法，這才是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的精髓。

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)為什么那么難

網(wǎng)絡(luò)上太多的同學(xué)吐槽被“虐”，如“滔滔江水連綿不絕”，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)太難了!真的很難嗎?其實數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)只是講了3部分內(nèi)容：線性結(jié)構(gòu)、樹和圖。到底難在哪里呢?我通過調(diào)查，了解到數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)難學(xué)大概有以下4個原因。

(1)無法接受它的描述方式。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的描述大多是抽象的形式，我們習(xí)慣了使用自然語言表達(dá)，難以接受數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的抽象表達(dá)。不止一個學(xué)生問我，書上的“ElemType”到底是什么類型?運(yùn)行時怎么經(jīng)常提示錯誤。它的意思就是“元素類型”，只是這樣來描述，你需要什么類型就寫什么類型，例如int。這樣的表達(dá)方式會讓不少人感到崩潰。

(2)不知道它有什么用處。盡管很多人學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，但目的各不相同。有的人是應(yīng)付考試，有的人是參加算法競賽需要，而很多人不太清楚學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)有什么用處，迷迷糊糊看書、做題、考試。

(3)體會不到其中的妙處。由于教材、教師等各種因素影響，很多學(xué)生沒有體會到數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)處理數(shù)據(jù)的妙處，經(jīng)常為學(xué)不會而焦頭爛額，學(xué)習(xí)重在體會其中的樂趣，有樂趣才有興趣，興趣是最好的驅(qū)動力。

(4)語言基礎(chǔ)不好。我一直強(qiáng)調(diào)先看圖解，理清思路，再上機(jī)。可還是有很多同學(xué)已經(jīng)理解了思路后，因為缺少main函數(shù)，輸入/輸出格式不對，缺少括號等各種語言問題卡殼，而這一切都被戴上了“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)太難了”的大帽子。

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí)秘籍

在講學(xué)習(xí)秘籍之前，我們首先了解一下數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí)的3種境界。

(1)會數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基本操作。學(xué)會各種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基本操作，即取值、查找、插入、刪除等，是最基礎(chǔ)的要求。先看圖解，理解各種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的定義，操作方法，然后看代碼，嘗試自己動手上機(jī)運(yùn)行，逐漸掌握基本操作。在初學(xué)時，要想理解數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，一定要學(xué)會畫圖。通過畫圖形象表達(dá)，能更好地體會其中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)關(guān)系。因此，初學(xué)階段學(xué)習(xí)利器是：畫圖、理解、畫圖。

(2)會利用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)解決實際問題。在掌握了書中的基本操作之后，就可以嘗試?yán)脭?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)解決一些實際問題了。先學(xué)經(jīng)典應(yīng)用問題的解決方法，體會數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的使用方法，再做題，獨(dú)立設(shè)計數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)解決問題。要想熟練應(yīng)用就必須做大量的題，在做題的過程中體會其中的方法。最好進(jìn)行專項練習(xí)，比如線性表問題、二叉樹問題、圖問題。這一階段的學(xué)習(xí)利器是：做題、反思、做題。

(3)熟練使用和改進(jìn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，優(yōu)化算法。這是最高境界了，也是學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的精髓所在，單獨(dú)學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是無法達(dá)到這種境界的。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法相輔相成，需要在學(xué)習(xí)算法的過程中慢慢修煉。在學(xué)習(xí)算法的同時，逐步熟練應(yīng)用、改進(jìn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，慢慢體會不同數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法策略的算法復(fù)雜性，最終學(xué)會利用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)改進(jìn)和優(yōu)化算法。這一階段已經(jīng)在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之上，可以通過在ACM測試系統(tǒng)上刷各種算法題，體會數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在算法設(shè)計中的應(yīng)用。這一階段的學(xué)習(xí)利器是：刷題、總結(jié)、刷題。

它讓數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)變得簡單

趣學(xué)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)　陳小玉 著

本書特色

本書具有五大特色。

(1)完美圖解，通俗易懂。學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)最好的辦法就是畫圖、畫圖、畫圖。本書中的每一個基本操作和演示都有圖解，有了圖解，一切就都變得簡單，迎刃而解。

(2)實例豐富，簡單有趣。本書結(jié)合大量實例，講述如何利用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)解決實際問題，使復(fù)雜難懂的問題變得簡單有趣，給讀者帶來巨大的閱讀樂趣，使讀者在閱讀中不知不覺地學(xué)會數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)知識，體會數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的妙處。

(3)深入淺出，透析本質(zhì)。本書采用簡潔易懂的代碼描述，抓住本質(zhì)，通俗描述及注釋使代碼更加易懂。本書不僅對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計和操作描述全面細(xì)致，而且有復(fù)雜性分析過程。

(4)實戰(zhàn)演練，循序漸進(jìn)。本書在每一個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)講解清楚后，進(jìn)行實戰(zhàn)演練，使讀者在實戰(zhàn)中體會數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計和操作，增強(qiáng)自信，從而提高了讀者獨(dú)立思考、自己動手實踐的能力。豐富的練習(xí)題和思考題及時檢驗對所學(xué)知識的掌握情況，為讀者從小問題出發(fā)，逐步解決大型復(fù)雜性問題奠定基礎(chǔ)。

(5)網(wǎng)絡(luò)資源，技術(shù)支持。本書為讀者提供本書所有范例程序的源代碼、練習(xí)題以及答案解析，這些源代碼可以自由修改編譯，以符合自己的需要。本書提供源代碼執(zhí)行、調(diào)試說明書，提供博客、QQ群技術(shù)支持，為讀者答疑解惑。

本書內(nèi)容

本書包括10章。

第1章是基礎(chǔ)知識，介紹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)和算法復(fù)雜性的計算方法。

第2～5章是線性結(jié)構(gòu)，講解線性表、棧和隊列、字符串、數(shù)組等的基本操作和應(yīng)用。

第6章是樹形結(jié)構(gòu)，講解樹、二叉樹、線索二叉樹、樹和森林以及樹的經(jīng)典應(yīng)用。

第7章是圖形結(jié)構(gòu)，講解圖的存儲、遍歷以及圖的經(jīng)典應(yīng)用。

第8～9章是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基本應(yīng)用，講解查找、排序的方法和算法復(fù)雜性比較。

第10章是高級數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及其應(yīng)用，講解優(yōu)先隊列、并查集、B-樹、B+樹、紅黑樹等。