Structures de données et algorithmes

Une structure de données est une façon de stocker et d'organiser des données dans un ordinateur.

Une structure de données est un ensemble d'éléments de données qui possède une certaine relation logique, utilise une certaine structure de stockage dans un ordinateur et encapsule les opérations correspondantes. Elle comprend trois aspects : les relations logiques, les relations de stockage et les opérations.

Différents types de structures de données conviennent à différents types d'applications, et certains sont même spécialement conçus pour des tâches particulières. Par exemple, les réseaux informatiques reposent sur des tables de routage, et les B-arbres sont particulièrement adaptés à l'implémentation de bases de données.

Pourquoi apprendre les structures de données et les algorithmes ?

À mesure que les applications deviennent de plus en plus complexes et que les données s'enrichissent, des données par millions, milliards, voire dizaines de milliards apparaîtront, et des opérations telles que la recherche, l'insertion ou le tri de telles quantités massives de données deviendront de plus en plus lentes. Les structures de données sont utilisées pour résoudre ces problèmes.

L'apprentissage des structures de données et des algorithmes permet de :

• Améliorer l'efficacité du codeDe bonnes structures de données et de bons algorithmes peuvent rendre les programmes plus rapides et moins gourmands en mémoire
• Résoudre des problèmes complexes: De nombreux problèmes pratiques nécessitent des structures de données et des algorithmes spécifiques pour être résolus efficacement.
• Indispensables pour les entretiensNotions qui sont presque toujours évaluées lors des entretiens techniques
• Bases de la programmationC'est la pierre angulaire de toutes les techniques de programmation avancées

Que devez-vous savoir avant de lire ce tutoriel ?

Avant de commencer à lire ce tutoriel, vous devez avoir des connaissances de base en programmation, telles que les concepts de programmation en Python ou Java.

Si vous n'êtes pas encore familiarisé avec ces concepts, nous vous recommandons de lire d'abord notreTutoriel PythonouTutoriel Java。

Nous recommandons d'utiliser Python comme langage d'apprentissage pour les raisons suivantes :

Explication des structures de données et des algorithmes

Structures de donnéesC'est comme la façon dont nous organisons les objets. Imaginez votre étagère à livres :

• Si les livres sont empilés au hasard, trouver un livre sera difficile (structure de données inefficace).
• S'ils sont classés par catégorie, auteur ou ordre alphabétique, trouver un livre est rapide (structure de données efficace).

AlgorithmesCe sont les étapes et méthodes pour résoudre des problèmes, comme une recette de cuisine :

• Les mêmes ingrédients (données) avec différentes méthodes de cuisson (algorithmes) produiront des résultats différents
• Certaines méthodes sont rapides et efficaces, tandis que d'autres prennent du temps et sont laborieuses.

Termes de base

Structures de données courantes

• Pile :Une pile est une liste linéaire spéciale ; l'insertion et la suppression de nœuds de données ne peuvent être effectuées qu'à une extrémité fixe de la liste.
• File:Une file est similaire à une pile et est aussi une liste linéaire spéciale. Contrairement à une pile, une file ne permet l'insertion qu'à une extrémité de la liste et la suppression à l'autre extrémité.
• Tableau :Un tableau est un type de données agrégé ; c'est une collection de plusieurs variables du même type organisées ensemble dans l'ordre.
• Liste chaînée :Une liste chaînée est une structure de données dans laquelle les éléments de données sont stockés selon une structure de stockage chaînée, qui se caractérise par une non-contiguïté physique.
• Arbre :Un arbre est une structure non linéaire typique ; c'est un ensemble fini K qui comprend 2 nœuds.
• Graphe:Un graphe est une autre structure de données non linéaire. Dans une structure de graphe, les nœuds de données sont généralement appelés sommets, et les arêtes sont des paires ordonnées de sommets.
• Tas :Un tas est une structure de données en forme d'arbre spéciale ; le tas généralement abordé est un tas binaire.
• Table de hachage :Une table de hachage provient d'une fonction de hachage. Son idée est que s'il existe un enregistrement dans la structure dont la clé est égale à T, alors l'enregistrement peut être trouvé à l'emplacement de stockage F(T), de sorte que l'enregistrement souhaité peut être obtenu directement sans opérations de comparaison.

Algorithmes courants

Le contenu de la recherche sur les structures de données consiste à organiser les données selon une certaine structure logique et à sélectionner des méthodes de représentation de stockage appropriées pour stocker les données organisées logiquement dans la mémoire de l'ordinateur. L'objectif de la recherche sur les algorithmes est de traiter les données plus efficacement et d'améliorer l'efficacité des opérations sur les données. Les opérations sur les données sont définies sur la structure logique des données, mais la mise en œuvre spécifique des opérations doit être effectuée sur la structure de stockage. Généralement, il existe les opérations courantes suivantes :

• Recherche :La recherche consiste à trouver des nœuds dans une structure de données qui satisfont à certaines conditions. Généralement, étant donné une valeur d'un certain champ, trouver les nœuds ayant cette valeur de champ.
• Insertion :Ajouter de nouveaux nœuds à la structure de données.
• Suppression :Supprimer le nœud spécifié de la structure de données.
• Mise à jour :Modifier la valeur d'un ou plusieurs champs d'un nœud spécifié.
• Tri :Réorganiser les nœuds dans un ordre spécifié, par exemple croissant ou décroissant.

Références

Hello Algo :https://github.com/krahets/hello-algo

Implémentation d'algorithmes en Python :https://github.com/TheAlgorithms/Python。

Play-with-Algorithms : https://github.com/liuyubobobo/Play-with-Algorithms。