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嵌入式必學(xué)8大數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 時(shí)間:2024-09-12      來(lái)源:華清遠(yuǎn)見(jiàn)

一、數(shù)組(Array)

數(shù)組是一種簡(jiǎn)單的線(xiàn)性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),用于存儲(chǔ)相同類(lèi)型的元素集合。在嵌入式系統(tǒng)中,數(shù)組常用于存儲(chǔ)配置信息、傳感器數(shù)據(jù)或緩沖區(qū)。可以通過(guò)數(shù)據(jù)名+下標(biāo)的方式訪(fǎng)問(wèn)數(shù)組中的元素,數(shù)組中元素的存儲(chǔ)是按照先后順序,內(nèi)存中也同樣按照這個(gè)順序,相鄰元素地址之差,就代表一個(gè)元素的大小

優(yōu)點(diǎn):訪(fǎng)問(wèn)速度快,因?yàn)樵卮鎯?chǔ)在連續(xù)的內(nèi)存位置。

缺點(diǎn):大小固定,一旦分配就無(wú)法改變。刪除速度慢

常見(jiàn)面試題

1、什么是數(shù)組

2、數(shù)組與指針的區(qū)別

3、多維數(shù)組是如何存儲(chǔ)的

4、如何復(fù)制一個(gè)數(shù)組

5、如何創(chuàng)建動(dòng)態(tài)數(shù)組

6、如何將一個(gè)數(shù)組作為參數(shù)傳遞給函數(shù)

7、如何計(jì)算數(shù)組的大小

二、鏈表(Linked List)

鏈表由一系列節(jié)點(diǎn)組成,每個(gè)節(jié)點(diǎn)包含數(shù)據(jù)和指向下一個(gè)節(jié)點(diǎn)的指針。鏈表適用于需要頻繁插入和刪除元素的情況。

優(yōu)點(diǎn):動(dòng)態(tài)擴(kuò)展,易于插入和刪除元素。

缺點(diǎn):隨機(jī)訪(fǎng)問(wèn)慢,需要遍歷鏈表。

常見(jiàn)面試題

1、什么是鏈表

2、鏈表與數(shù)組有哪些主要的區(qū)別

3、如何在鏈表的任意位置插入一個(gè)新節(jié)點(diǎn)?

4、如何反轉(zhuǎn)一個(gè)單鏈表

5、如何檢測(cè)一個(gè)鏈表是否有環(huán)?

6、如何對(duì)鏈表進(jìn)行排序?

7、鏈表與數(shù)組的主要區(qū)別是什么

三、棧(Stack)

棧是一種后進(jìn)先出(LIFO)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),常用于函數(shù)調(diào)用、遞歸處理或臨時(shí)保存數(shù)據(jù)。

優(yōu)點(diǎn):簡(jiǎn)單高效,易于實(shí)現(xiàn)。

缺點(diǎn):只允許在一端進(jìn)行插入和刪除操作。

常見(jiàn)面試題:

1、解釋棧數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的概念。

2、如何在C語(yǔ)言中實(shí)現(xiàn)一個(gè)基于數(shù)組的棧?

3、如何在C語(yǔ)言中實(shí)現(xiàn)一個(gè)基于鏈表的棧?

4、如何向棧中添加一個(gè)新元素?

5、如何從棧中移除一個(gè)元素?

6、如何檢查棧是否為空?

四、隊(duì)列(Queue)

隊(duì)列是一種先進(jìn)先出(FIFO)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),適用于任務(wù)調(diào)度、消息傳遞等應(yīng)用場(chǎng)景。

優(yōu)點(diǎn):保證了數(shù)據(jù)的順序處理。

缺點(diǎn):實(shí)現(xiàn)稍微復(fù)雜一些。

常見(jiàn)面試題

1、隊(duì)列與棧有哪些主要的區(qū)別?

2、如何實(shí)現(xiàn)一個(gè)基于數(shù)組的隊(duì)列?

3、如何實(shí)現(xiàn)一個(gè)基于鏈表的隊(duì)列?

4、如何判斷一個(gè)隊(duì)列是否為空或滿(mǎn)?

5、如何實(shí)現(xiàn)一個(gè)循環(huán)隊(duì)列?

6、如何在循環(huán)隊(duì)列中判斷隊(duì)列是否為空或滿(mǎn)?

7、如何實(shí)現(xiàn)一個(gè)線(xiàn)程安全的隊(duì)列?

8、隊(duì)列有哪些實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景?

 

五、堆(Heap)

堆是一種特殊類(lèi)型的完全二叉樹(shù)。它可以是最大堆或最小堆,其中父節(jié)點(diǎn)的值總是大于(或小于)其子節(jié)點(diǎn)的值。堆常用于實(shí)現(xiàn)優(yōu)先隊(duì)列和堆排序算法。

優(yōu)點(diǎn):高效的插入和刪除操作、實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單

缺點(diǎn):查找操作效率低、不適合隨機(jī)訪(fǎng)問(wèn)、動(dòng)態(tài)大小限制

常見(jiàn)面試題

1、解釋堆數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的概念。

2、如何在C語(yǔ)言中實(shí)現(xiàn)一個(gè)最小堆?

3、如何在C語(yǔ)言中實(shí)現(xiàn)一個(gè)最大堆?

4、如何構(gòu)建一個(gè)堆?

5、如何向堆中插入一個(gè)新元素?

6、如何從堆中刪除一個(gè)元素?

7、如何實(shí)現(xiàn)堆排序算法?

六、散列表哈希表(Hash Table)

散列表通過(guò)散列函數(shù)將鍵映射到數(shù)組索引上,可以快速查找數(shù)據(jù)。

優(yōu)點(diǎn):查找速度快,平均時(shí)間復(fù)雜度接近 O(1)。

缺點(diǎn):需要處理哈希沖突,占用額外內(nèi)存。

常見(jiàn)面試題

1、實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡(jiǎn)單的散列表

2、解釋什么是散列表的負(fù)載因子,并討論如何確定合適的負(fù)載因子

3、列舉并解釋幾種常見(jiàn)的散列表沖突解決策略

4、分析散列表的基本操作(插入、查找、刪除)的平均時(shí)間復(fù)雜度,并討論如何優(yōu)化。

七、樹(shù)(Tree)

樹(shù)是一種非線(xiàn)性的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),由節(jié)點(diǎn)和邊組成,用于組織層次結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)。二叉搜索樹(shù)和AVL樹(shù)等變種在嵌入式系統(tǒng)中特別有用。

優(yōu)點(diǎn):可以有效地組織和搜索數(shù)據(jù)。

缺點(diǎn):實(shí)現(xiàn)復(fù)雜,需要維護(hù)平衡。

常見(jiàn)面試題

1、實(shí)現(xiàn)一個(gè)二叉樹(shù),包括創(chuàng)建、插入、遍歷(前序、中序、后序)和刪除操作

2、解釋什么是AVL樹(shù),并實(shí)現(xiàn)AVL樹(shù)的插入操作。

八、圖(Graph)

圖由節(jié)點(diǎn)(頂點(diǎn))和邊組成,可以用來(lái)表示復(fù)雜的關(guān)系和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

優(yōu)點(diǎn):非常適合表示復(fù)雜的關(guān)系。

缺點(diǎn):實(shí)現(xiàn)和處理相對(duì)復(fù)雜。

常見(jiàn)面試題

1、設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)一個(gè)圖的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),包括節(jié)點(diǎn)和邊,并提供添加節(jié)點(diǎn)和邊的方法。

2、實(shí)現(xiàn)圖的深度優(yōu)先搜索 (DFS) 和廣度優(yōu)先搜索 (BFS)。

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