編程好比是一輛汽車，而數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法是汽車內(nèi)部的變速箱。一個開車的人不懂變速箱的原理也是能開車的，同理一個不懂?dāng)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法的人也能編程。但是如果一個開車的人懂變速箱的原理，比如降低速度來獲得更大的牽引力，或者通過降低牽引力來獲得更快的行駛速度。那么爬坡時使用1檔，便可以獲得更大的牽引力；下坡時便使用低檔限制車的行駛速度。

回到編程而言，比如將一個班級的學(xué)生名字要臨時存儲在內(nèi)存中，你會選擇什么數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲，數(shù)組還是ArrayList，或者HashSet，或者別的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。如果不懂?dāng)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的，可能隨便選擇一個容器來存儲，也能完成所有的功能，但是后期如果隨著學(xué)生數(shù)據(jù)量的增多，隨便選擇的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)肯定會存在性能問題，而一個懂?dāng)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法的人，在實(shí)際編程中會選擇適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來解決相應(yīng)的問題，會極大的提高程序的性能。

一、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

　　數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是計算機(jī)存儲、組織數(shù)據(jù)的方式，指相互之間存在一種或多種特定關(guān)系的數(shù)據(jù)元素的集合。

　　通常情況下，精心選擇的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以帶來更高的運(yùn)行或者存儲效率。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)往往同高效的檢索算法和索引技術(shù)有關(guān)。

1、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基本功能

插入一條新的數(shù)據(jù)項(xiàng)

尋找某一特定的數(shù)據(jù)項(xiàng)

刪除某一特定的數(shù)據(jù)項(xiàng)

迭代的訪問各個數(shù)據(jù)項(xiàng)，以便進(jìn)行顯示或其他操作

2、常見的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

數(shù)組 Array

棧 Stact

隊(duì)列 Queue

鏈表 Linked List

樹 Tree

哈希表 Hash

堆 Heap

圖 Graph

這幾種結(jié)構(gòu)優(yōu)缺點(diǎn)如下：

二、算法

算法簡單來說就是解決問題的步驟。

在Java中，算法通常都是由類的方法來實(shí)現(xiàn)的。前面的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，比如鏈表為啥插入、刪除快，而查找慢，平衡的二叉樹插入、刪除、查找都快，這都是實(shí)現(xiàn)這些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的算法所造成的。后面我們講的各種排序?qū)崿F(xiàn)也是算法范疇的重要領(lǐng)域。

1、算法的五個特征

①、有窮性：對于任意一組合法輸入值，在執(zhí)行又窮步驟之后一定能結(jié)束，即：算法中的每個步驟都能在有限時間內(nèi)完成。

②、確定性：在每種情況下所應(yīng)執(zhí)行的操作，在算法中都有確切的規(guī)定，使算法的執(zhí)行者或閱讀者都能明確其含義及如何執(zhí)行。并且在任何條件下，算法都只有一條執(zhí)行路徑。

③、可行性：算法中的所有操作都必須足夠基本，都可以通過已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的基本操作運(yùn)算有限次實(shí)現(xiàn)之。

④、有輸入：作為算法加工對象的量值，通常體現(xiàn)在算法當(dāng)中的一組變量。有些輸入量需要在算法執(zhí)行的過程中輸入，而有的算法表面上可以沒有輸入，實(shí)際上已被嵌入算法之中。

⑤、有輸出：它是一組與“輸入”有確定關(guān)系的量值，是算法進(jìn)行信息加工后得到的結(jié)果，這種確定關(guān)系即為算法功能。

2、算法的設(shè)計原則

①、正確性：首先，算法應(yīng)當(dāng)滿足以特定的“規(guī)則說明”方式給出的需求。其次，對算法是否“正確”的理解可以有以下四個層次：

程序語法錯誤。

程序?qū)τ趲捉M輸入數(shù)據(jù)能夠得出滿足需要的結(jié)果。

程序?qū)τ诰倪x擇的、典型、苛刻切帶有刁難性的幾組輸入數(shù)據(jù)能夠得出滿足要求的結(jié)果。

程序?qū)τ谝磺泻戏ǖ妮斎霐?shù)據(jù)都能得到滿足要求的結(jié)果。

PS：通常以第 三 層意義的正確性作為衡量一個算法是否合格的標(biāo)準(zhǔn)。

②、可讀性：算法為了人的閱讀與交流，其次才是計算機(jī)執(zhí)行。因此算法應(yīng)該易于人的理解；另一方面，晦澀難懂的程序易于隱藏較多的錯誤而難以調(diào)試。

③、健壯性：當(dāng)輸入的數(shù)據(jù)非法時，算法應(yīng)當(dāng)恰當(dāng)?shù)淖龀龇磻?yīng)或進(jìn)行相應(yīng)處理，而不是產(chǎn)生莫名其妙的輸出結(jié)果。并且，處理出錯的方法不應(yīng)是中斷程序執(zhí)行，而是應(yīng)當(dāng)返回一個表示錯誤或錯誤性質(zhì)的值，以便在更高的抽象層次上進(jìn)行處理。

④、高效率與低存儲量需求：通常算法效率值得是算法執(zhí)行時間；存儲量是指算法執(zhí)行過程中所需要的最大存儲空間，兩者都與問題的規(guī)模有關(guān)。

前面三點(diǎn) 正確性，可讀性和健壯性相信都好理解。對于第四點(diǎn)算法的執(zhí)行效率和存儲量，我們知道比較算法的時候，可能會說“A算法比B算法快兩倍”之類的話，但實(shí)際上這種說法沒有任何意義。

因?yàn)楫?dāng)數(shù)據(jù)項(xiàng)個數(shù)發(fā)生變化時，A算法和B算法的效率比例也會發(fā)生變化，比如數(shù)據(jù)項(xiàng)增加了50%，可能A算法比B算法快三倍，但是如果數(shù)據(jù)項(xiàng)減少了50%，可能A算法和B算法速度一樣。所以描述算法的速度必須要和數(shù)據(jù)項(xiàng)的個數(shù)聯(lián)系起來。也就是“大O”表示法，它是一種算法復(fù)雜度的相對表示方式，這里我簡單介紹一下，后面會根據(jù)具體的算法來描述。

相對(relative)：你只能比較相同的事物。你不能把一個做算數(shù)乘法的算法和排序整數(shù)列表的算法進(jìn)行比較。但是，比較2個算法所做的算術(shù)操作（一個做乘法，一個做加法）將會告訴你一些有意義的東西；

表示(representation)：大O(用它最簡單的形式)把算法間的比較簡化為了一個單一變量。這個變量的選擇基于觀察或假設(shè)。例如，排序算法之間的對比通常是基于比較操作(比較2個結(jié)點(diǎn)來決定這2個結(jié)點(diǎn)的相對順序)。這里面就假設(shè)了比較操作的計算開銷很大。但是，如果比較操作的計算開銷不大，而交換操作的計算開銷很大，又會怎么樣呢？這就改變了先前的比較方式；

復(fù)雜度(complexity)：如果排序10,000個元素花費(fèi)了我1秒，那么排序1百萬個元素會花多少時間？在這個例子里，復(fù)雜度就是相對其他東西的度量結(jié)果。

然后我們在說說算法的存儲量，包括：

• 程序本身所占空間；
• 輸入數(shù)據(jù)所占空間；
• 輔助變量所占空間；

一個算法的效率越高越好，而存儲量是越低越好。

本篇文章我們簡單的介紹了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法的概念，算法是解決問題的步驟，而數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)離不開算法，可能理解起來比較模糊，不用擔(dān)心，我們一起來看下列視頻并跟著老師一起學(xué)習(xí)。

Java優(yōu)質(zhì)課程推薦：

Java基礎(chǔ)優(yōu)質(zhì)課程：java零基礎(chǔ)小白自學(xué)Java必備優(yōu)質(zhì)教程_手把手圖解學(xué)習(xí)Java，讓學(xué)習(xí)成為一種享受

Java數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)于算法：Java基礎(chǔ)入門必學(xué)知識數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法_Java數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法基礎(chǔ)到進(jìn)階/Java基礎(chǔ)入門進(jìn)階/Java數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)分析/Java數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)常見問題

Java全套優(yōu)質(zhì)課程UP主頁：https://space.bilibili.com/609988934

Java項(xiàng)目：

【FlappyBird游戲項(xiàng)目】手把手用Java教你做游戲_FlappyBird飛翔的小鳥

【java項(xiàng)目】白嫖6套Java小游戲教程免費(fèi)分享幫你解決期末作業(yè)煩惱！（附源碼課件）

【王者榮耀項(xiàng)目】YYDS!！王者榮耀被大佬24小時開發(fā)成功-開發(fā)王者如此簡單_王者榮耀游戲_java項(xiàng)目

優(yōu)質(zhì)配套課件：

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的数据结构与算法的重要性的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網(wǎng)站內(nèi)容還不錯，歡迎將生活随笔推薦給好友。