嵌入式必学8大数据结构 来源 : 华清远见     2024-09-12

一、数组（Array）

数组是一种简单的线性数据结构，用于存储相同类型的元素集合。在嵌入式系统中，数组常用于存储配置信息、传感器数据或缓冲区。可以通过数据名+下标的方式访问数组中的元素，数组中元素的存储是按照先后顺序，内存中也同样按照这个顺序，相邻元素地址之差，就代表一个元素的大小

优点：访问速度快，因为元素存储在连续的内存位置。

缺点：大小固定，一旦分配就无法改变。删除速度慢

常见面试题

1、什么是数组

2、数组与指针的区别

3、多维数组是如何存储的

4、如何复制一个数组

5、如何创建动态数组

6、如何将一个数组作为参数传递给函数

7、如何计算数组的大小

二、链表（Linked List）

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。链表适用于需要频繁插入和删除元素的情况。

优点：动态扩展，易于插入和删除元素。

缺点：随机访问慢，需要遍历链表。

常见面试题

1、什么是链表

2、链表与数组有哪些主要的区别

3、如何在链表的任意位置插入一个新节点？

4、如何反转一个单链表

5、如何检测一个链表是否有环？

6、如何对链表进行排序？

7、链表与数组的主要区别是什么

三、栈（Stack）

栈是一种后进先出（LIFO）的数据结构，常用于函数调用、递归处理或临时保存数据。

优点：简单高效，易于实现。

缺点：只允许在一端进行插入和删除操作。

常见面试题：

1、解释栈数据结构的概念。

2、如何在C语言中实现一个基于数组的栈？

3、如何在C语言中实现一个基于链表的栈？

4、如何向栈中添加一个新元素？

5、如何从栈中移除一个元素？

6、如何检查栈是否为空？

四、队列（Queue）

队列是一种先进先出（FIFO）的数据结构，适用于任务调度、消息传递等应用场景。

优点：保证了数据的顺序处理。

缺点：实现稍微复杂一些。

常见面试题

1、队列与栈有哪些主要的区别？

2、如何实现一个基于数组的队列？

3、如何实现一个基于链表的队列？

4、如何判断一个队列是否为空或满？

5、如何实现一个循环队列？

6、如何在循环队列中判断队列是否为空或满？

7、如何实现一个线程安全的队列？

8、队列有哪些实际应用场景？

 

五、堆(Heap)

堆是一种特殊类型的完全二叉树。它可以是最大堆或最小堆，其中父节点的值总是大于（或小于）其子节点的值。堆常用于实现优先队列和堆排序算法。

优点：高效的插入和删除操作、实现简单

缺点：查找操作效率低、不适合随机访问、动态大小限制

常见面试题

1、解释堆数据结构的概念。

2、如何在C语言中实现一个最小堆？

3、如何在C语言中实现一个最大堆？

4、如何构建一个堆？

5、如何向堆中插入一个新元素？

6、如何从堆中删除一个元素？

7、如何实现堆排序算法？

六、散列表哈希表（Hash Table）

散列表通过散列函数将键映射到数组索引上，可以快速查找数据。

优点：查找速度快，平均时间复杂度接近 O(1)。

缺点：需要处理哈希冲突，占用额外内存。

常见面试题

1、实现一个简单的散列表

2、解释什么是散列表的负载因子，并讨论如何确定合适的负载因子

3、列举并解释几种常见的散列表冲突解决策略

4、分析散列表的基本操作（插入、查找、删除）的平均时间复杂度，并讨论如何优化。

七、树（Tree）

树是一种非线性的数据结构，由节点和边组成，用于组织层次结构的数据。二叉搜索树和AVL树等变种在嵌入式系统中特别有用。

优点：可以有效地组织和搜索数据。

缺点：实现复杂，需要维护平衡。

常见面试题

1、实现一个二叉树，包括创建、插入、遍历（前序、中序、后序）和删除操作

2、解释什么是AVL树，并实现AVL树的插入操作。

八、图（Graph）

图由节点（顶点）和边组成，可以用来表示复杂的关系和网络结构。

优点：非常适合表示复杂的关系。

缺点：实现和处理相对复杂。

常见面试题

1、设计并实现一个图的数据结构，包括节点和边，并提供添加节点和边的方法。

2、实现图的深度优先搜索 (DFS) 和广度优先搜索 (BFS)。