不再迷茫!手把手的Python入門教學-堆疊、隊列、鏈結串列

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用最直白的語言解釋最複雜的概念,一系列教學​讓你在短時間內掌握 Python

本篇會用到物件導向的寫法,雖然寫這篇的時候我還沒講,但之後有一連串講述的物件導向的文章,連結我放下面喔!

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堆疊 (Stack)

後進先出(LIFO, Last In First Out) 就像疊盤子,最後放的會最先被拿走。

堆疊 範例

堆疊 範例


隊列 (Queue)

先進先出(FIFO, First In First Out) 就像排隊,先來的先走。

隊列 範例

隊列 範例


鏈結串列 (Linked List)

一種由節點(Node)串接而成的資料結構 就像火車,每節車廂(節點)都有連接下一節的資訊。

一開始介紹的兩種資料結構都是把所有資料塞進一個 list 裡面,他的缺點就是需要一塊連續的記憶體空間,而當資料數過於龐大時,或記憶體空間被其他應用程式切割得很破碎時,就會發生記憶體配置不足的問題,所以 linked list 就是用來解決這個問題,因為它是由許多小的節點(Node)互相連結而成。

就像大石頭 (很大的 stack 或 queue) 裝不進放滿小石頭的瓶子 (記憶體空間) 裡,但沙子 (每一個 node) 卻可以塞進縫隙,達到空間利用的最佳化。

看到這邊是不是覺得霧煞煞,沒關係~這裡準備了精緻圖解,幫助各位理解

raw-image
  • 每一個 node 都包含一個 data 和一個 next
  • data 就是實際儲存的值
  • next 就是這個 node 所連接 (指向) 的下一個 node
  • 第一個 node 所指向的會是 None (無)
  • 而每次新增都會從最後一個 node (就是 data = 3 的那個 node) 往後新增

接下來看到虛線以下的圖,這裡的每一格都是一個記憶體 (aka. 資料儲存空間),格子上方的字是變數名稱,格子下方的是硬體的記憶體位址編號,格子內就是該格記憶體所儲存的內容

  • 看到第55行的 linked_list.add(1)
  • 執行 new_node = Node(data)
  • →隨機分配記憶體給新的 node
  • 執行 new_node.next = self.head
  • →把 .head 內的值代入到新的 node 的 .next
  • self.head = new_node
  • →把新的 node 的記憶體位址 (X06) 代入到 .head
    ( 意思就是新的 node 變成整個串列的"頭",下次新增 node 就會從那裡接下去 )

看到這邊,你應該會想說:這些有差嗎?不就是資料的擺放方式不一樣而已…
但是針對不同的問題,使用不同的資料結構,在程式運行的效率上就會有顯著的影響喔!

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