嵌(qian)入式必學8大(da)數據結構
時(shi)間：2024-09-12 來源：華(hua)清遠(yuan)見
一、數組(zu)（Array）
數組是(shi)一種簡單的(de)線性數據(ju)結構(gou)，用(yong)于(yu)存(cun)(cun)儲(chu)相同(tong)類(lei)型的(de)元(yuan)(yuan)(yuan)素(su)集(ji)合。在嵌入式(shi)系統中(zhong)(zhong)(zhong)，數組常用(yong)于(yu)存(cun)(cun)儲(chu)配(pei)置信息(xi)、傳感器數據(ju)或緩沖區。可以通過數據(ju)名(ming)+下標的(de)方式(shi)訪問數組中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)元(yuan)(yuan)(yuan)素(su)，數組中(zhong)(zhong)(zhong)元(yuan)(yuan)(yuan)素(su)的(de)存(cun)(cun)儲(chu)是(shi)按照(zhao)先后順序，內存(cun)(cun)中(zhong)(zhong)(zhong)也同(tong)樣按照(zhao)這個(ge)順序，相鄰元(yuan)(yuan)(yuan)素(su)地址之差，就代表一個(ge)元(yuan)(yuan)(yuan)素(su)的(de)大(da)小(xiao)
優點：訪問速度(du)快(kuai)，因(yin)為元素存儲在(zai)連續的內(nei)存位置。
缺點(dian)：大(da)小固定，一旦分配就無法改變。刪除速(su)度慢(man)
常見面試題
1、什么是(shi)數組(zu)
2、數組與指針的區別
3、多維(wei)數(shu)組是如何(he)存儲的
4、如何復制一個數組
5、如何創建動態(tai)數組
6、如何將(jiang)一個數(shu)組作為參數(shu)傳(chuan)遞給函數(shu)
7、如何計算(suan)數組的大小(xiao)
二、鏈表（Linked List）
鏈表由(you)一系列節點(dian)組成，每(mei)個節點(dian)包含(han)數據(ju)和指向下一個節點(dian)的(de)(de)指針。鏈表適用于需要頻繁插入(ru)和刪除元素的(de)(de)情況(kuang)。
優(you)點：動態擴展，易(yi)于插入和刪除元素。
缺點：隨機訪問慢，需(xu)要(yao)遍(bian)歷(li)鏈表。
常見面試題
1、什么是鏈表
2、鏈表與數組有哪(na)些主要的區別
3、如何在鏈表的(de)任意(yi)位置插入一個新節點？
4、如何反轉一個單鏈表
5、如(ru)何檢測一個鏈表是否有環(huan)？
6、如何對(dui)鏈表進行排序？
7、鏈表與數組的主要區別是什(shen)么
三(san)、棧（Stack）
棧是一種后進先出（LIFO）的數據結構，常用于函數調用、遞歸處理或(huo)臨時保存數據。
優點：簡(jian)單(dan)高效，易于實現。
缺(que)點：只允許(xu)在一端進行插入和刪除(chu)操作。
常見面試題：
1、解釋棧數據結構的概念(nian)。
2、如何在C語言中實現一個(ge)基于數組的棧？
3、如(ru)何在C語言中實現(xian)一個基于(yu)鏈表的(de)棧？
4、如何(he)向棧中添(tian)加一(yi)個(ge)新元素？
5、如何從棧中移除一個元素？
6、如何檢查棧是否為空？
四、隊列（Queue）
隊列是一種先進先出（FIFO）的數據結構，適(shi)用于任務調度、消息傳遞等應用場(chang)景。
優點：保證(zheng)了數據的順序處理。
缺點(dian)：實現稍微(wei)復雜一些。
常見面試題
1、隊(dui)列與棧有(you)哪(na)些主要的(de)區別？
2、如(ru)何實現一個(ge)基于數組的隊列？
3、如何實現一個(ge)基于鏈表(biao)的隊列？
4、如(ru)何判(pan)斷一(yi)個隊列是否為空或(huo)滿(man)？
5、如何(he)實現一個循環隊(dui)列(lie)？
6、如何在循環隊列中判斷隊列是否為(wei)空(kong)或滿(man)？
7、如何實現一個線(xian)程安全的隊列？
8、隊列(lie)有(you)哪(na)些實際應(ying)用(yong)場景？
五、堆(Heap)
堆(dui)(dui)是一種特殊類型的完全二叉(cha)樹。它(ta)可以是最(zui)大堆(dui)(dui)或最(zui)小(xiao)堆(dui)(dui)，其(qi)中(zhong)父節點的值(zhi)(zhi)總是大于（或小(xiao)于）其(qi)子(zi)節點的值(zhi)(zhi)。堆(dui)(dui)常用(yong)于實現優先(xian)隊(dui)列和(he)堆(dui)(dui)排(pai)序(xu)算法。
優點：高效的(de)插入和刪除操作、實(shi)現簡(jian)單(dan)
缺點(dian)：查找操作效率低、不適合(he)隨機訪問(wen)、動態大小限(xian)制
常見面試題
1、解釋堆數據結構的概念。
2、如(ru)何在C語言中實現一個最小堆(dui)？
3、如何在(zai)C語(yu)言中實(shi)現一個最大堆(dui)？
4、如何構建一個堆？
5、如何(he)向堆中插入一個(ge)新元(yuan)素？
6、如何從(cong)堆中刪(shan)除一個元素？
7、如何實現堆排序算法？
六、散列表哈(ha)希(xi)表（Hash Table）
散(san)(san)列表通過散(san)(san)列函數將鍵映射到數組索(suo)引(yin)上，可(ke)以(yi)快(kuai)速(su)查(cha)找數據。
優點：查找(zhao)速度(du)快，平均時間復(fu)雜度(du)接近 O(1)。
缺(que)點：需要處(chu)理哈(ha)希沖突(tu)，占用額外內存。
常見面試題
1、實現一個簡單(dan)的散列表
2、解釋什么是散列表的負載因(yin)(yin)子，并討論如何確定合適的負載因(yin)(yin)子
3、列舉并解釋幾種常見的散列表(biao)沖突(tu)解決策略
4、分(fen)析散列表的(de)基本操(cao)作（插入、查(cha)找、刪除）的(de)平(ping)均時(shi)間復(fu)雜度(du)，并討論如何優化。
七、樹（Tree）
樹是一種(zhong)非線(xian)性的數(shu)據結構，由節點和邊組(zu)成，用于組(zu)織層次(ci)結構的數(shu)據。二叉搜索樹和AVL樹等變種(zhong)在嵌入(ru)式系統中特別有(you)用。
優(you)點(dian)：可以有(you)效(xiao)地組織和搜索數據(ju)。
缺(que)點：實現復雜，需(xu)要(yao)維護平衡。
常見面試題
1、實現(xian)一個二叉樹，包括創建(jian)、插入、遍(bian)歷(li)（前序(xu)(xu)、中(zhong)序(xu)(xu)、后序(xu)(xu)）和刪除操作
2、解釋什(shen)么(me)是AVL樹，并實現AVL樹的插入操作。
八、圖（Graph）
圖由節點（頂點）和邊(bian)組成，可以用來表示復雜的(de)關系(xi)和網絡結構。
優點：非常適合表示復雜的關系。
缺點(dian)：實現和處理相對復雜。
常見面試題
1、設計并實現一個圖的數據結構，包括(kuo)節(jie)(jie)點(dian)和邊，并提供添加節(jie)(jie)點(dian)和邊的方(fang)法。
2、實現圖(tu)的深度(du)優(you)先(xian)搜(sou)(sou)索 (DFS) 和廣度(du)優(you)先(xian)搜(sou)(sou)索 (BFS)。
