Java数据结构与算法

刚学习数据结构与算法时，就被告知 “程序=算法+数据结构”，而这段话来自于对点计算机科学家Niklaus Wirth在1976年出版的一本书的书名，后来这句话也成为计算机工作者之间流传的一句名言，小编也用惨痛的经历告诉大家这也是一个很重要的知识点。

那么到底什么是数据结构和算法，数据结构算法又有什么用呢？

首先来说说什么是数据结构，直接上图

从图中我们可以很直观的看出数据结构涵盖的内容。

算法的介绍就相对抽象了，百度百科给出的解释是

算法是对特定问题求解步骤的一种描述，它是指令的有限序列，其中每一条指令表示一个或者多个操作。

但是我们从他的特性来理解就会简单多了。

算法主要有五个特性

· 有穷性：指令序列是有限的

· 确定性：每条语句的含义明确，无二义性

· 可行性：每条语句都应在有限的时间内完成

· 输入：零个或者多个输入

· 输出：一个或者多个输出 

说到数据结构算法的用处，当你用着java容器类很爽的时候，你有没有想过，怎么ArrayList像一个无限扩充的数组，也好像一个链表。好用吗？当然好用这就是数据结构的用处，只不过你在不知不觉中使用了。

用于现实世界的存储，我们使用的工具和建模。每种数据结构有自己的优点和缺点，想想如果Google的数据用的是数组的存储，我们还能方便地查询到所需要的数据吗。

而算法，在这么多的数据中如何做到最快的插入，查找，删除，也是在追求更快。

说了这么多

算法和程序到底有什么区别呢？

程序是软件开发人员根据用户需求开发的、用程序设计语言描述的适合计算机执行的指令（语句）序列。除此，程序还包括四个要素，数据结构、算法、程序设计方法、编程语言。

程序与算法又不同。程序是算法用某种程序设计语言的具体实现。程序可以不满足算法的有穷性，比如操作系统也是一种程序，如果你愿意，你的电脑可以一直开着，保持操作系统的运行。

程序、算法、软件之间又存在着一定的关系：

程序：算法的计算机实现。用某种编程语言实现。

算法：表示问题的解。

软件：程序+文档 

算了，还是用图片来表达他们相互之间的关系更加容易理解 

干货太多就显得太死板，下面来说说和技术无关的。

大学里那本严蔚敏的数据结构，大家都不陌生吧。 虽然不厚，但是相信仍然会在多年后支配大家的恐惧。 

这本书中的内容也算丰富，但是对于复杂问题的讲解就很少了。

后来在知乎看到涛吴的回答，觉得很有意思，这里引用一下他的回答： 

如果说 Java 是自动档轿车，C 就是手动档吉普。数据结构呢？是变速箱的工作原理。你完全可以不知道变速箱怎样工作，就把自动档的车子从 A 开到 B，而且未必就比懂得的人慢。

写程序这件事，和开车一样，经验可以起到很大作用，但如果你不知道底层是怎么工作的，就永远只能开车，既不会修车，也不能造车。如果你对这两件事都不感兴趣也就罢了，数据结构懂得用就好。但若你此生在编程领域还有点更高的追求，数据结构是绕不开的课题。 

Java 替你做了太多事情，那么多动不动还支持范型的容器类，加上垃圾收集，会让你觉得编程很容易。但你有没有想过，那些容器类是怎么来的，以及它存在的意义是什么？最粗浅的，比如 ArrayList 这个类，你想过它的存在是多么大的福利吗——一个可以随机访问、自动增加容量的数组，这种东西 C 是没有的，要自己实现。

但是，具体怎么实现呢？如果你对这种问题感兴趣，那数据结构是一定要看的。甚至，面向对象编程范式本身，就是个数据结构问题：怎么才能把数据和操作数据的方法封装到一起，来造出 class / prototype 这种东西？

此外，很重要的一点是，数据结构也是通向各种实用算法的基石，所以学习数据结构都是提升内力的事情。 

反正我有醍醐灌顶的感觉，能把复杂的东西这么通俗的讲解出来，大牛的视角果然与常人不同。

其实当你生活中的编程问题需要解决的时候，你会发现到处都是数据结构的使用，像基金买入买出不是队列吗，先进先出；像简单的一个班级学生的数据保存，用个数组不就可以解决了吗；再复杂的游戏路线问题，这不是图的问题吗；Java里面有Tree这字的，其实不也是用到树的原理吗？ 

种种下来，你会发现，原来现实问题和语言里面的封装，都是和这些有联系的，每当你学会一种，就会恍然大悟，这不就是当年西湖河畔的夏雨荷，就是这种感觉。

好了，关于数据结构今天就聊这么多。