在计算机科学中，数据存储结构是构建高效算法和数据管理的基础，通常情况下，我们可以将数据存储结构分为两大类：顺序存储结构和链式存储结构，这两种结构各有其特点和适用场景,下面我们将对它们进行详细的分析和比较。
顺序存储结构
定义与特点
顺序存储结构是指数据元素依次存放在一组连续的物理空间中，这种存储方式利用了内存的连续性，使得数据元素的访问速度较快，常见的顺序存储结构包括数组（Array）和向量（Vector）等。
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优点：
- 访问速度快：由于数据是连续存放的,因此可以通过下标直接访问任意位置的数据元素。
- 空间利用率高：不需要为每个节点分配额外的指针或引用信息。
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缺点：
图片来源于网络，如有侵权联系删除
- 插入和删除操作效率低：当需要插入或删除元素时，可能需要对整个数组的元素进行调整，导致时间复杂度为O(n)。
- 动态扩展困难：一旦确定了数组的长度,就无法动态地增加或减少容量。
应用实例
数组（Array）
数组是最基本的线性表实现方式之一,它允许我们以固定大小的连续内存区域来存储一系列同类型的数据元素。
int arr[10]; // 声明了一个包含10个整数的数组
对于数组的操作，如查找、插入和删除,都需要注意边界条件以保证程序的正确性和安全性。
向量（Vector）
向量是一种动态数组，它可以随着元素的增加而自动调整大小，C++标准库中的std::vector就是一个典型的例子：
#include <iostream>
#include <vector>
int main() {
std::vector<int> vec;
vec.push_back(1);
vec.push_back(2);
vec.push_back(3);
for (int i = 0; i < vec.size(); ++i) {
std::cout << vec[i] << " ";
}
return 0;
}
链式存储结构
定义与特点
链式存储结构通过引入指针或引用来建立数据元素之间的链接关系，从而打破了内存空间的连续性限制，常见的链式存储结构有单链表（Single Linked List）、双链表（Double Linked List）和循环链表（Circular Linked List）等。
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优点：
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- 插入和删除操作效率高：只需要修改相关节点的指针即可完成相应操作,无需移动大量数据。
- 动态扩展能力强：可以根据实际需求灵活地增减节点数量。
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缺点：
- 访问速度较慢：由于需要遍历链表才能找到特定位置的元素，因此平均时间复杂度为O(n)。
- 空间利用率较低：除了存储数据外,还需要额外存储指向下一个节点的指针。
应用实例
单链表（Single Linked List）
单链表由一系列节点组成，每个节点包含数据和指向下一个节点的指针,以下是一个简单的单链表的实现示例：
struct Node {
int data;
struct Node* next;
};
void insertAtEnd(Node*& head, int value) {
if (!head) {
head = new Node{value, nullptr};
return;
}
Node* current = head;
while (current->next != nullptr)
current = current->next;
current->next = new Node{value, nullptr};
}
void printList(Node* head) {
Node* current = head;
while (current != nullptr) {
std::cout << current->data << " -> ";
current = current->next;
}
std::cout << "nullptr" << std::endl;
}
在这个例子中，我们定义了一个Node结构体来表示链表的节点，并通过insertAtEnd函数向链表尾部添加新节点。printList函数则用于打印出链表中所有节点的值。
双链表（Double Linked List）
双链表是在单链表的基础上增加了指向前一个节点的指针，这使得双向链表可以在两个方向上遍历，提高了某些操作的效率,以下是双链表的简单实现：
struct Node {
int data;
Node* prev;
Node* next;
};
void insertAfter(Node*& head, Node* prevNode, int value) {
if (!prevNode || !head) return;
Node* newNode = new Node{value, nullptr, nullptr};
newNode->prev = prevNode;
newNode->next = prevNode->next;
if (prevNode->next) {
prevNode->next->prev = newNode;
} else {
head = newNode; // 新节点 标签： #数据的存储结构可分为两种
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