譯者按： 搞定面試，不要急著刷題，先弄懂什麼是數據結構！ 原文 ： "The top data structures you should know for your next coding interview" 譯者 ： "Fundebug" 為了保證可讀性，本文采用意譯而非直譯。另外，本文版權歸 ...
譯者按： 搞定面試，不要急著刷題，先弄懂什麼是數據結構！
為了保證可讀性，本文采用意譯而非直譯。另外，本文版權歸原作者所有，翻譯僅用於學習。
1976年，一個瑞士電腦科學家寫一本書《Algorithms + Data Structures = Programs》。即：演算法 + 數據結構 = 程式。40多年過去了，這個等式依然成立。
很多代碼面試題都要求候選者深入理解數據結構，不管你來自大學電腦專業還是編程培訓機構，也不管你有多少年編程經驗。有時面試題會直接提到數據結構，比如“給我實現一個二叉樹”，然而有時則不那麼明顯，比如“統計一下每個作者寫的書的數量”。
什麼是數據結構？
數據結構是電腦存儲、組織數據的方式。對於特定的數據結構(比如數組)，有些操作效率很高(讀某個數組元素)，有些操作的效率很低(刪除某個數組元素)。程式員的目標是為當前的問題選擇最優的數據結構。
為什麼我們需要數據結構？
數據是程式的核心要素，因此數據結構的價值不言而喻。無論你在寫什麼程式，你都需要與數據打交道，比如員工工資、股票價格、雜貨清單或者電話本。在不同場景下，數據需要以特定的方式存儲，我們有不同的數據結構可以滿足我們的需求。
8種常用數據結構
- 數組
- 棧
- 隊列
- 鏈表
- 圖
- 樹
- 首碼樹
- 哈希表
1. 數組
數組(Array)大概是最簡單，也是最常用的數據結構了。其他數據結構，比如棧和隊列都是由數組衍生出來的。
下圖展示了1個數組，它有4個元素：
每一個數組元素的位置由數字編號，稱為下標或者索引(index)。大多數編程語言的數組第一個元素的下標是0。
根據維度區分，有2種不同的數組：
- 一維數組(如上圖所示)
- 多維數組(數組的元素為數組)
數組的基本操作
- Insert - 在某個索引處插入元素
- Get - 讀取某個索引處的元素
- Delete - 刪除某個索引處的元素
- Size - 獲取數組的長度
常見數組代碼面試題
2. 棧
撤回，即Ctrl+Z，是我們最常見的操作之一，大多數應用都會支持這個功能。你知道它是怎麼實現的嗎？答案是這樣的：把之前的應用狀態(限制個數)保存到記憶體中，最近的狀態放到第一個。這時，我們需要棧(stack)來實現這個功能。
棧中的元素採用LIFO (Last In First Out)，即後進先出。
下圖的棧有3個元素，3在最上面，因此它會被第一個移除：
棧的基本操作
- Push — 在棧的最上方插入元素
- Pop — 返回棧最上方的元素，並將其刪除
- isEmpty — 查詢棧是否為空
- Top — 返回棧最上方的元素，並不刪除
常見的棧代碼面試題
3. 隊列
隊列(Queue)與棧類似，都是採用線性結構存儲數據。它們的區別在於，棧採用LIFO方式，而隊列採用先進先出，即FIFO(First in First Out)。
下圖展示了一個隊列，1是最上面的元素，它會被第一個移除：
隊列的基本操作
- Enqueue — 在隊列末尾插入元素
- Dequeue — 將隊列第一個元素刪除
- isEmpty — 查詢隊列是否為空
- Top — 返回隊列的第一個元素
常見的隊列代碼面試題
4. 鏈表
鏈表(Linked List)也是線性結構，它與數組看起來非常像，但是它們的記憶體分配方式、內部結構和插入刪除操作方式都不一樣。
鏈表是一系列節點組成的鏈，每一個節點保存了數據以及指向下一個節點的指針。鏈表頭指針指向第一個節點，如果鏈表為空，則頭指針為空或者為null。
鏈表可以用來實現文件系統、哈希表和鄰接表。
下圖展示了一個鏈表，它有3個節點：
鏈表分為2種：
- 單向鏈表
- 雙向鏈表
鏈表的基本操作
- InsertAtEnd — 在鏈表結尾插入元素
- InsertAtHead — 在鏈表開頭插入元素
- Delete — 刪除鏈表的指定元素
- DeleteAtHead — 刪除鏈表第一個元素
- Search — 在鏈表中查詢指定元素
- isEmpty — 查詢鏈表是否為空
常見的隊列代碼面試題
5. 圖
圖(graph)由多個節點(vertex)構成，節點之間闊以互相連接組成一個網路。(x, y)表示一條邊(edge)，它表示節點x與y相連。邊可能會有權值(weight/cost)。
圖分為兩種:
- 無向圖
- 有向圖
在編程語言中，圖有可能有以下兩種形式表示：
- 鄰接矩陣(Adjacency Matrix)
- 鄰接表(Adjacency List)
遍歷圖有兩周演算法
- 廣度優先搜索(Breadth First Search)
- 深度優先搜索(Depth First Search)
常見的圖代碼面試題
6. 樹
樹(Tree)是一個分層的數據結構，由節點和連接節點的邊組成。樹是一種特殊的圖，它與圖最大的區別是沒有迴圈。
樹被廣泛應用在人工智慧和一些複雜演算法中，用來提供高效的存儲結構。
下圖是一個簡單的樹以及與樹相關的術語：
樹有很多分類：
- N叉樹(N-ary Tree)
- 平衡樹(Balanced Tree)
- 二叉樹(Binary Tree)
- 二叉查找樹(Binary Search Tree)
- 平衡二叉樹(AVL Tree)
- 紅黑樹(Red Black Tree)
- 2-3樹(2–3 Tree)
其中，二叉樹和二叉查找樹是最常用的樹。
常見的樹代碼面試題
7. 首碼樹
首碼樹(Prefix Trees或者Trie)與樹類似，用於處理字元串相關的問題時非常高效。它可以實現快速檢索，常用於字典中的單詞查詢，搜索引擎的自動補全甚至IP路由。
下圖展示了“top”, “thus”和“their”三個單詞在首碼樹中如何存儲的：
單詞是按照字母從上往下存儲，“p”, “s”和“r”節點分別表示“top”, “thus”和“their”的單詞結尾。
常見的樹代碼面試題
8. 哈希表
哈希(Hash)將某個對象變換為唯一標識符，該標識符通常用一個短的隨機字母和數字組成的字元串來代表。哈希可以用來實現各種數據結構，其中最常用的就是哈希表(hash table)。
哈希表通常由數組實現。
哈希表的性能取決於3個指標：
- 哈希函數
- 哈希表的大小
- 哈希衝突處理方式
下圖展示了有數組實現的哈希表，數組的下標即為哈希值，由哈希函數計算，作為哈希表的鍵(key)，而數組中保存的數據即為值(value)：
常見的哈希表代碼面試題
參考
- Fundebug博客 - Node.js面試題之2017
- Fundebug博客 - 快速掌握JavaScript面試基礎知識(一)
- Fundebug博客 - 快速掌握JavaScript面試基礎知識(二)
- Fundebug博客 - 快速掌握JavaScript面試基礎知識(三)
- GeeksforGeeks
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