什么是数据结构
- 从广义上讲，数据结构就是指一组数据的存储结构
数据结构和算法是相辅相成的。数据结构是为算法服务的，算法要作用在特定的数据结构之上
思维导图：
复杂度分析
时间复杂度
分析时间复杂度三个技巧：
- 只关注循环执行次数最多的一段代码
- 加法法则：总复杂度等于量级最大的那段代码的复杂度
- 乘法法则：嵌套代码的复杂度等于嵌套内外代码复杂度的乘积
- 大O复杂度表示法
T(n) = O( f(n) )
公式中的 O，表示代码的执行时间 T(n) 与 f(n) 表达式成正比
大 O 时间复杂度实际上并不具体表示代码真正的执行时间，而是表示代码执行时间随数据规模增长的变化趋势，所以，也叫作渐进时间复杂度（asymptotic time complexity），简称时间复杂度
- O(1)
int i = 8;
int j = 6;
int sum = i + j;
一般情况下，只要算法中不存在循环语句、递归语句，即使有成千上万行的代码，其时间复杂度也是Ο(1)
- O(logn)、O(nlogn)
i=1;
while (i <= n) {
i = i * 2;
}
实际上，不管是以 2 为底、以 3 为底，还是以 10 为底，我们可以把所有对数阶的时间复杂度都记为 O(logn)
在采用大 O 标记复杂度的时候，可以忽略系数
- O(m+n)、O(m*n)
int cal(int m, int n) {
int sum_1 = 0;
int i = 1;
for (; i < m; ++i) {
sum_1 = sum_1 + i;
}
int sum_2 = 0;
int j = 1;
for (; j < n; ++j) {
sum_2 = sum_2 + j;
}
return sum_1 + sum_2;
}
空间复杂度
空间复杂度全称就是渐进空间复杂度（asymptotic space complexity），表示算法的存储空间与数据规模之间的增长关系
void print(int n) {
int i = 0;
int[] a = new int[n];
for (i; i <n; ++i) {
a[i] = i * i;
}
for (i = n-1; i >= 0; --i) {
print out a[i]
}
}
整段代码的空间复杂度就是 O(n)
我们常见的空间复杂度就是 O(1)、O(n)、O( $n^2$ )，像 O(logn)、O(nlogn) 这样的对数阶复杂度平时都用不到
最好、最坏情况时间复杂度
// n 表示数组 array 的长度
int find(int[] array, int n, int x) {
int i = 0;
int pos = -1;
for (; i < n; ++i) {
if (array[i] == x) {
pos = i;
break;
}
}
return pos;
}
如果数组中第一个元素正好是要查找的变量 x，那就不需要继续遍历剩下的 n-1 个数据了，那时间复杂度就是 O(1)。但如果数组中不存在变量 x，那我们就需要把整个数组都遍历一遍，时间复杂度就成了 O(n)
最好情况时间复杂度就是，在最理想的情况下，执行这段代码的时间复杂度
最坏情况时间复杂度就是，在最糟糕的情况下，执行这段代码的时间复杂度
平均情况时间复杂度
平均时间复杂度的全称应该叫加权平均时间复杂度或者期望时间复杂度
是概率论中的加权平均值，也叫作期望值
均摊时间复杂度
// array 表示一个长度为 n 的数组
// 代码中的 array.length 就等于 n
int[] array = new int[n];
int count = 0;
void insert(int val) {
if (count == array.length) {
int sum = 0;
for (int i = 0; i < array.length; ++i) {
sum = sum + array[i];
}
array[0] = sum;
count = 1;
}
array[count] = val;
++count;
}
针对这种特殊的场景，我们引入了一种更加简单的分析方法：摊还分析法，通过摊还分析得到的时间复杂度我们起了一个名字，叫均摊时间复杂度
每一次 O(n) 的插入操作，都会跟着 n-1 次 O(1) 的插入操作，所以把耗时多的那次操作均摊到接下来的 n-1 次耗时少的操作上，均摊下来，这一组连续的操作的均摊时间复杂度就是 O(1)。这就是均摊分析的大致思路
对一个数据结构进行一组连续操作中，大部分情况下时间复杂度都很低，只有个别情况下时间复杂度比较高，而且这些操作之间存在前后连贯的时序关系，这个时候，我们就可以将这一组操作放在一块儿分析，看是否能将较高时间复杂度那次操作的耗时，平摊到其他那些时间复杂度比较低的操作上。而且，在能够应用均摊时间复杂度分析的场合，一般均摊时间复杂度就等于最好情况时间复杂度。
常用数据结构和算法
- 数组、链表、栈、队列、散列表、二叉树、堆、跳表、图、Trie 树
- 递归、排序、二分查找、搜索、哈希算法、贪心算法、分治算法、回溯算法、动态规划、字符串匹配算法