数据结构第一讲

为什么要学习数据结构

1.语言是相通的

人们常说，编程语言是相通的，掌握一门，其他语言很容易就能掌握。
个人认为这是一个似是而非的观点，每门编程语言都离不开变量，数组，循环，条件判断这些概念，这似乎能支持上面的观点，但是每门编程语言都有自己的使用范围，都有自己擅长的事情，即便是有了 node.js 这中能够一统前后端的语言，也总有他不能胜任的工作，比如机器学习。像python 这样近乎万能的语言，也会在高性能计算的时候无能为力。
其实，真正想通的不是语言，而是数据结构与算法。数据结构和算法是脱离编程语言而存在的，不同的语言有不同的实现版本，但是内在逻辑却不会发生变化，所提现的编程思想不会有变化

2.业务场景

a、前端通过 websocket 获取数据，数据是具体的坐标，当获取到坐标的时候，在前端的地图上显示一个光圈。但是，后端不定期发送，可能一次推送几个，也可能几秒钟才推送一个，当数据特别频繁的时候，坐标都在地图上显示，地图会非常乱，所以对于前端来说要做一个限制，前端同一个时刻最多显示10个坐标，新坐标需要把最早的坐标挤掉，每个坐标最多显示5秒钟。

是否可以通过队列的方式，每一个节点都包括，后台传过来的数据坐标和当前的时间，当超过10个坐标的时候，挤掉头部出队列，前端做事件循环每一秒钟，检查一下头部是否超过5s，如果超过，头部出队列。

b、H5页面翻页场景业务，
可以添加页面，删除页面，移动页面，翻看页面。我猜想大多数情况应该是对数组进行操作，通过arr,角标index和for循环来渲染页面的.

换个思路：
是否可以用双向链表的方式完成这些操作，每一个页节点，包括本页的数据，pre前一页的指向和next后一页的指向，当添加操作的时候其实是在尾节点next指向新页，删除页面的时候其实是把前一页的next指向删除页的next，移动页面其实就是先完成删除页面，在完成添加页面操作，向后翻看页面的时候，就是一直在操作next，向前翻看其实就是一直操作pre。
不考虑分页情况，如果存在分页情况，也可以后端只保存一条数据，在存入的时候先读取数据在update数据(这样会增加服务器压力)

3.学习数据结构的目标

a) 提高程序设计能力
b) 提高算法能力，数据结构的精髓在于总结提炼了许多储存管理和使用数据的模式，这些模式的背后是最精华的编程思想，这些思想的领悟会需要一些时间，不是学习了几种数据结构就能在工作中大展伸手，但是学会了数据结构，对自身能力的提升是很有帮助的
在没有完全参悟这些编程思想和管理方式的时候，我们只需要学习具体的工具和方法。

4.数据结构和算法都有哪些

栈 -- 羽毛球、羊肉串
队列 -- 排队登机，优先队列 -- vip用户、军人、老人、排队优先进入
链表 -- 猴子捞月，包括单向链表、双向链表
集合 -- es6中的Set
字典 -- es6中的Map
散列集 -- 曾经讨论过，因为数组的长度不固定，角标用哈希表示、循环尽量采取foreach自动过滤调empty的位置输出
图 -- 迷宫 :深度搜索和广度搜索，这个请参考https://segmentfault.com/a/11...
树 -- 学习小组讨论过一个问题，可以用二叉树来解决

    假设你正在爬楼梯。需要 n 阶你才能到达楼顶
    每次你可以爬 1 或 2 个台阶。你有多少种不同的方法可以爬到楼顶呢？
    注意：给定 n 是一个正整数。
    示例 1：     
    输入： 2
    输出： 2
    解释： 有两种方法可以爬到楼顶。
    1.  1 阶 + 1 阶
    2.  2 阶
    示例 2： 
    输入： 3
    输出： 3
    解释： 有三种方法可以爬到楼顶。
    1.  1 阶 + 1 阶 + 1 阶
    2.  1 阶 + 2 阶
    3.  2 阶 + 1 阶

function Node(data) {
    // 二叉树节点
    this.data = data;
    this.left = null;
    this.right = null;
}
function method(n) {
    let head = new Node(null);
    let num = 0;
    function A(node, n, num) {
        if (n < node.data) {
            return 0;
        } else if (n - node.data == 0) {
            return 1;
        }
        n -= node.data;
        if (n == 1) {
            node.left = new Node(1);
            return num + A(node.left, n);
        } else if (n >= 2) {
            node.left = new Node(1);
            node.right = new Node(2);
            return num + A(node.left, n, num) + A(node.right, n, num);
        }
    }
    if (n == 1) {
        head.left = new Node(1);
        return A(head.left, n, num);
    } else if (n >= 2) {
        head.left = new Node(1);
        head.right = new Node(2);
        return A(head.left, n, num) + A(head.right, n, num);
    }
}

这样在打印head的情况下，会把所有方式的轨迹都打印出来，如果不考虑轨迹路径，建议使用斐波那契数列

b) 冒泡排序、选择排序、插入排序、归并排序、快速排序、顺序搜索、二分搜索

5、学习数据结构需要知道哪些知识

a) 数组
b) Class 定义类的方法

数据结构之栈

1、栈的定义

栈是一种特殊的线性表，仅能够在栈顶进行操作，有着先进后出(后进先出)的特性，下面展示了栈的工作特点

2.栈的实现

从数据储存的角度看，实现栈可以用数组来实现，注意：仅可以用数组实现吗？
a、栈的几个方法：
    *push 添加一个元素到栈顶
    *pop 弹出栈顶元素
    *top 返回栈顶元素
    *isEmpty 判断栈是否为空
    *size 返回栈里元素的个数
    *clear 清空栈

3、代码实现

// push pop top isEmpty size clear 用数组完成
        function Stack() {
            var items = [];
            var min = null;
            // 添加一个元素到栈顶
            this.push = function(item) {
                items.push(item);
            };
            // 弹出栈顶元素
            this.pop = function() {
                return items.pop();
            };
            // 返回栈顶元素，不弹出
            this.top = function() {
                return items[items.length - 1];
            };
            // 判断栈是否为空
            this.isEmpty = function() {
                return items.length == 0;
            };
            // 返回栈里元素的个数
            this.size = function() {
                return items.length;
            };
            // 清空栈,不推荐使用items.length = 0，学术派讨论，
            // 说法一，赋值更快，length为0影响其他已用，内存
            this.clear = function() {
                items = [];
            };
        }

4、练习题

 判断(abc),)(bcd),(ab(cd)),括号是否合法
 例如：(abc)  合理
      (bcd)( 不合理
      )()    不合理

 /**
 * 栈，队列其实就是(数组或)操作成，只不过角度不同
 * 1.判断(abc),)(bcd),(ab(cd)),是否合法
 * 解析，用栈解决
 * a.遇到左括号，就把做括号入栈
 * b.遇到右括号，判断栈是否为空，为空说明没有左括号与之对应，不合法，
 *   如果栈不为空，则把栈顶元素移除，与右括号抵消，继续执行
 * c.for循环结束，如果栈为空，就说明括号相互抵消，
 *              如果栈不为空，说明不合法
 */
function check(str) {
    let len = str.length;
    let stack = new Stack();
    for (let i = 0; i < len; i++) {
        if (str[i] == '(') {
            stack.push('(');
        } else if (str[i] == ')') {
            if (stack.isEmpty()) {
                return false;
            } else {
                stack.pop();
            }
        }
    }
    return stack.isEmpty();
}

赠言:每当你怀疑学习数据结构的必要性和作用时，如果你手里只有锤子，那么目光所及之处都是钉子

作者：易企秀——王明