線性數據結構

習題預習

User ask:
給我5題Linear Data Structures的中文問題

ChatGPT answer:
  1. 請問何謂Linear Data Structures?其特色是什麼?
  2. 請問Stack和Queue分別是哪種Linear Data Structures?它們的差異在哪裡?
  3. 請問Linked List、Array和Vector都是哪種Linear Data Structures?它們的優缺點分別是什麼?
  4. 請問Hash Table和Heap分別是哪種Linear Data Structures?它們的特色和使用情境分別是什麼?
  5. 描述一下Binary Search Tree的特性及其常見操作。

說明知識

User ask:
以中文說明Linear Data Structures並舉例

ChatGPT answer:

線性資料結構是指其資料元素按照一定的順序排列,並且每個資料元素都只有一個前驅元素(第一個資料元素除外)和一個後繼元素(最後一個資料元素除外),即資料元素之間存在一對一的前後關係。常見的線性資料結構包括陣列,鏈表,佇列,堆棧等。

以下是幾種常見的線性資料結構:

  1. 陣列:陣列是一個在內存中分配連續記憶體的資料結構,它通過索引來訪問和操作元素。陣列的特點是能夠快速訪問元素,但在插入和刪除操作時需要移動陣列中其他元素的位置。例如,int nums [5] = {1, 2, 3, 4, 5}。

  2. 鏈表:鏈表是由節點組成的資料結構,每個節點包含資料和指向下一個節點的指針。鏈表的特點是在插入和刪除記錄時不需要移動其他元素位置,但是訪問元素時需要遍歷整個鏈表。例如,單鏈表、雙向鏈表、循環鏈表等。

  3. 佇列:佇列是具有先進先出(FIFO)特點的資料結構,類似於排隊。在佇列的一端添加元素,在另一端刪除元素。例如,等待列。

  4. 堆棧:堆棧是具有後進先出(LIFO)特點的資料結構,類似於一疊盤子,最後放上去的最先被取下來。在堆棧中添加元素的操作稱為推入(push),刪除元素的操作稱為彈出(pop)。例如,瀏覽器的後退按鈕。

彙總重點

User ask:
以中文條列Linear Data Structures的重點

ChatGPT answer:
  1. 線性結構:線性數據結構是數據元素按線性次序排列的結構,具有先後順序,且每個元素之間均具有一對一的直接前驅和直接後繼關係。

  2. 數組Array:數組是一種最常見的線性數據結構,它可以連續存儲多個相同類型的數據,並可以通過下標快速訪問和修改數據。

  3. 鏈表Linked List:鏈表是一種線性數據結構,它由一個個節點按順序連接而成,每個節點包含數據域和指向下一個節點的指針。

  4. 堆棧Stack:堆棧是一種先進後出(LIFO)的線性數據結構,它支持push和pop操作,用於處理臨時性數據。

  5. 隊列Queue:隊列是一種先進先出(FIFO)的線性數據結構,它支持enqueue和dequeue操作,用於實現消息佇列等場景。

  6. 雙向鏈表Doubly Linked List: 雙向鏈表在鏈表的基礎上增加了prev指針,實現快速遍歷以及反向遍歷,但同時也帶來了額外的空間和時間複雜度開銷。

  7. 循環鏈表Circular Linked List: 循環鏈表是一種特殊的鏈表,尾節點的next指向頭節點,形成一個循環。

  8. 陣列堆積Array Heap: 堆是一種特殊的數據結構,它是一個完全二叉樹,且每個節點都大於或等於(或小於或等於)其子節點,常用於實現優先級佇列等場景。

  9. 優先級佇列Priority Queue: 優先級佇列是一種特殊的隊列,每個元素都有一個優先級,優先級高的元素先出隊列。

  10. 哈希表Hash Table: 哈希表是一種基於散列表實現的映射結構,它能夠實現高效的數據查詢和修改操作。

知識測驗

User ask:
以中文給我5題Linear Data Structures的中等難度問題,並在後面列出答案

ChatGPT answer:
  1. 將陣列中的元素循環向右移動k位。例如,當陣列為[1,2,3,4,5,6]且k=2時,陣列變為[5,6,1,2,3,4]。
    答案:https://leetcode.com/problems/rotate-array/
  2. 實現一個簡單的LIFO棧,支持推入、彈出和取頂操作。
    答案:https://stackoverflow.com/questions/19141648/how-to-implement-a-stack-in-python
  3. 找到陣列中缺少的最小正整數。例如,當陣列為[1,2,0]時,缺少的最小正整數為3。
    答案:https://leetcode.com/problems/first-missing-positive/
  4. 計算陣列中每個元素左側和右側的最大值之差的絕對值的和。例如,當陣列為[2,1,3,4,1]時,計算結果為8。左側最大值為[0,2,2,3,3],右側最大值為[4,4,4,4,5]。
    答案:https://leetcode.com/problems/sum-of-absolute-differences-in-a-sorted-array/
  5. 實現一個字典數據結構,支持插入、查詢和刪除操作。
    答案:https://github.com/grantjenks/python-diskcached