常见数据结构实现方法实用操作步骤与避坑指南

发布时间：2025-12-31 05:21:25 阅读：268 次

数组：最基础的存储方式

数组就像一排整齐的储物柜，每个格子都有编号，从0开始依次排列。你要存东西或者取东西，只要知道编号就能直接操作。这种随机访问特性让数组在查找时非常快。

但插入和删除就不太方便了。比如你想在中间加一个元素，就得把后面的全部往后挪一位，相当于重新整理柜子。删除也一样，空出来的位置得补上。

int arr[5] = {10, 20, 30, 40, 50};
// 访问第三个元素
int value = arr[2]; // 得到30

在C语言中这样定义一个固定大小的整型数组，简单直接，适合数据量固定、频繁读取的场景。

链表：灵活的动态结构

链表更像是火车车厢，每节车厢装着数据，还连着下一站的方向指引（指针）。你不能直接跳到第5节，必须从车头开始一节节找过去。

但它的好处是增删特别灵活。想加一节？找到位置接上就行。想拆掉一节？改一下前后连接就好了，不用搬动其他部分。

struct ListNode {
    int data;
    struct ListNode* next;
};

// 创建新节点
struct ListNode* node = (struct ListNode*)malloc(sizeof(struct ListNode));
node->data = 100;
node->next = NULL;

这种结构常用于实现队列、浏览器历史记录这类经常变动的数据集合。

栈：后进先出的典型代表

栈就像自助餐厅的托盘架，压下去一个，拿出来的时候最先拿的是最上面那个。最后进入的元素最先被取出，也就是LIFO（Last In First Out）。

它只有两个主要操作：入栈（push）和出栈（pop），所有操作都在顶部进行。

# 使用数组模拟栈
int stack[100];
int top = -1;

// 入栈
stack[++top] = 25;

// 出栈
int val = stack[top--];

函数调用背后的机制就是靠栈来管理的，每次调用新函数就压入栈帧，执行完再弹出。

队列：排队办事的模型

队列和现实生活中的排队完全一样。先来的先处理，后来的排在后面，遵循FIFO（First In First Out）原则。

常见的应用场景有打印任务调度、消息队列系统等。

typedef struct {
    int items[100];
    int front;
    int rear;
} Queue;

void enqueue(Queue* q, int value) {
    q->items[q->rear++] = value;
}

前端负责取出，后端负责加入，像地铁站的闸机口，进站口不断有人进来，出站口按顺序离开。

哈希表：快速查找的秘密武器

如果你有一千本书要找，一本本翻太慢。哈希表的做法是给每本书编个唯一编号，然后按编号放到对应格子里。下次想找哪本，算一下编号直接去拿。

这个“编号”叫哈希值，通过哈希函数计算得出。理想情况下，查找时间接近O(1)，也就是常数时间。

int hash(int key) {
    return key % TABLE_SIZE;
}