嵌入式必學8大數據結構
時間：2024-09-12 來源：華清遠見
一、數組（Array）
數組是一種簡單的線性數據結構，用于存儲相同類型的元素集合。在嵌入式系統中，數組常用于存儲配置信息、傳感器數據或緩沖區。可以通過數據名+下標的方式訪問數組中的元素，數組中元素的存儲是按照先后順序，內存中也同樣按照這個順序，相鄰元素地址之差，就代表一個元素的大小
優點：訪問速度快，因為元素存儲在連續的內存位置。
缺點：大小固定，一旦分配就無法改變。刪除速度慢
常見面試題
1、什么是數組
2、數組與指針的區別
3、多維數組是如何存儲的
4、如何復制一個數組
5、如何創建動態數組
6、如何將一個數組作為參數傳遞給函數
7、如何計算數組的大小
二、鏈表（Linked List）
鏈表由一系列節點組成，每個節點包含數據和指向下一個節點的指針。鏈表適用于需要頻繁插入和刪除元素的情況。
優點：動態擴展，易于插入和刪除元素。
缺點：隨機訪問慢，需要遍歷鏈表。
常見面試題
1、什么是鏈表
2、鏈表與數組有哪些主要的區別
3、如何在鏈表的任意位置插入一個新節點？
4、如何反轉一個單鏈表
5、如何檢測一個鏈表是否有環？
6、如何對鏈表進行排序？
7、鏈表與數組的主要區別是什么
三、棧（Stack）
棧是一種后進先出（LIFO）的數據結構，常用于函數調用、遞歸處理或臨時保存數據。
優點：簡單高效，易于實現。
缺點：只允許在一端進行插入和刪除操作。
常見面試題：
1、解釋棧數據結構的概念。
2、如何在C語言中實現一個基于數組的棧？
3、如何在C語言中實現一個基于鏈表的棧？
4、如何向棧中添加一個新元素？
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，適用于任務調度、消息傳遞等應用場景。
優點：保證了數據的順序處理。
缺點：實現稍微復雜一些。
常見面試題
1、隊列與棧有哪些主要的區別？
2、如何實現一個基于數組的隊列？
3、如何實現一個基于鏈表的隊列？
4、如何判斷一個隊列是否為空或滿？
5、如何實現一個循環隊列？
6、如何在循環隊列中判斷隊列是否為空或滿？
7、如何實現一個線程安全的隊列？
8、隊列有哪些實際應用場景？
五、堆(Heap)
堆是一種特殊類型的完全二叉樹。它可以是最大堆或最小堆，其中父節點的值總是大于（或小于）其子節點的值。堆常用于實現優先隊列和堆排序算法。
優點：高效的插入和刪除操作、實現簡單
缺點：查找操作效率低、不適合隨機訪問、動態大小限制
常見面試題
1、解釋堆數據結構的概念。
2、如何在C語言中實現一個最小堆？
3、如何在C語言中實現一個最大堆？
4、如何構建一個堆？
5、如何向堆中插入一個新元素？
6、如何從堆中刪除一個元素？
7、如何實現堆排序算法？
六、散列表哈希表（Hash Table）
散列表通過散列函數將鍵映射到數組索引上，可以快速查找數據。
優點：查找速度快，平均時間復雜度接近 O(1)。
缺點：需要處理哈希沖突，占用額外內存。
常見面試題
1、實現一個簡單的散列表
2、解釋什么是散列表的負載因子，并討論如何確定合適的負載因子
3、列舉并解釋幾種常見的散列表沖突解決策略
4、分析散列表的基本操作（插入、查找、刪除）的平均時間復雜度，并討論如何優化。
七、樹（Tree）
樹是一種非線性的數據結構，由節點和邊組成，用于組織層次結構的數據。二叉搜索樹和AVL樹等變種在嵌入式系統中特別有用。
優點：可以有效地組織和搜索數據。
缺點：實現復雜，需要維護平衡。
常見面試題
1、實現一個二叉樹，包括創建、插入、遍歷（前序、中序、后序）和刪除操作
2、解釋什么是AVL樹，并實現AVL樹的插入操作。
八、圖（Graph）
圖由節點（頂點）和邊組成，可以用來表示復雜的關系和網絡結構。
優點：非常適合表示復雜的關系。
缺點：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，包括節點和邊，并提供添加節點和邊的方法。
2、實現圖的深度優先搜索 (DFS) 和廣度優先搜索 (BFS)。
