“算法 Algorithm”是在有限时间内解决特定问题的一组指令或操作步骤。算法具有以下特性:
问题是明确的,需要拥有明确的输入和输出定义。
解具有确定性,即给定相同输入时,输出一定相同。
具有可行性,可在有限步骤、有限时间、有限内存空间下完成。
“数据结构 Data Structure”是在计算机中组织与存储数据的方式。为了提高数据存储和操作性能,数据结构的设计原则有:
空间占用尽可能小,节省计算机内存。
数据操作尽量快,包括数据访问、添加、删除、更新等。
提供简洁的数据表示和逻辑信息,以便算法高效运行。
数据结构的设计是一个充满权衡的过程,这意味着如果获得某方面的优势,则往往需要在另一方面做出妥协。例如,链表相对于数组,数据添加删除操作更加方便,但牺牲了数据的访问速度;图相对于链表,提供了更多的逻辑信息,但需要占用更多的内存空间。
数据结构是算法的底座。数据结构为算法提供结构化存储的数据,以及操作数据的对应方法。
算法是数据结构发挥的舞台。数据结构仅存储数据信息,结合算法才可解决特定问题。
算法有对应最优的数据结构。给定算法,一般可基于不同的数据结构实现,而最终执行效率往往相差很大。
在实际讨论中,我们通常会将“数据结构与算法”直接简称为“算法”。例如,我们熟称的 LeetCode 算法题目,实际上同时考察了数据结构和算法两部分知识。