前言


当今的世界上有数十亿甚至上百亿的电子设备正在运行，这其中包括了手机、计算机、平板电脑、游戏设备、智能家居、智能穿戴设备及自动驾驶汽车等电子产品。可以毫不夸张地说，有电子产品的地方就一定有编程语言；有编程语言的地方就一定有数据结构。因此，数据结构的相关知识已经成为IT行业从业者或者准从业者必不可少的专业技能之一。
数据结构是一门用来研究如何在计算机内存中高效组织、存储和管理数据的学科，数据结构提供了一种抽象的方式来描述数据的逻辑关系和操作方式。数据结构涉及各种不同的结构类型，例如数组、链表、栈、队列、树、图等。每种数据结构都有其独特的特点和适用场景。通过选择合适的数据结构可以有效地组织和操作数据，提高程序的效率和性能。
同时数据结构还是算法分析与设计的前置知识。例如在对一组数据执行排序、查找等算法之前，首先需要通过数据结构的相关知识，实现对这些数据进行规律性存储等，而类似的案例在算法的实际开发场景中比比皆是。由此可见，数据结构和算法关联密切，一个高效的算法往往需要建立在合适的数据结构基础之上。了解数据结构的特点和性能能够帮助算法工程师设计出更加高效和可扩展的算法。
学习数据结构的重要性
学习数据结构的重要性体现在许多方面。
第一，在国内高等教育的计算机相关专业课程体系当中，数据结构及其课程设计通常被设置为专业必修课程。这其中，课程理论部分会为学生讲解常见数据结构的基本原理、使用场景及操作方式等内容，而课程设计部分则要求学生根据已经学习的数据结构理论知识，结合一门编程语言进行具体实现，通过实践的方式加强学生对数据结构相关知识的理解与掌握。以此而言，在国内的计算机高等教育阶段，对数据结构这一学科的重视程度是非常高的。
第二，在国内计算机方向研究生考试的多数初试命题体系中，数据结构占据了较高的分值。此外，一些高校的计算机研究生在复试过程中，还会要求考生对一些数据结构和相关基础算法进行上机实现，以此判断考生是否已经达到进一步研究计算机高级知识的学术水平。由此可见，数据结构在国内计算机方向的研究生考试中同样占据着重要地位。
第三，对于IT行业的从业者或者准从业者来讲，经常会在笔试、面试的环节当中遇到数据结构及相关算法的内容。面试官不仅能通过面试者对于数据结构及相关算法的掌握程度，判断出面试者对计算机相关理论知识的掌握是否充足，而且还能够以此对面试者的逻辑思维能力做出相应的评价，并且在进入开发岗位后，在对一些底层核心业务的实现过程中，同样需要数据结构的相关知识，对代码的运行时间、运行空间进行优化，因此，数据结构在从业就业和实际开发领域同样具有举足轻重的地位。
综合上述诸多方面的因素，不论是计算机相关专业的在校学生，还是已经进入行业的IT从业者都应该重视对数据结构相关知识的掌握，并具备对相关理论知识进行动手实践的能力。
如何学习数据结构
从传统的学术角度来讲，数据结构这一学科对于理论知识的学习要求尤为突出，但是就计算机科学领域整体而言，任何一门理论知识存在的目的及最终价值都能够通过编程语言进行落地实现，并以此解决一些在实际开发过程中遇到的问题。因此，如果想要全面、扎实地掌握数据结构这一学科的相关内容，则至少应该做到如下两点。
第一，有顺序、成体系地学习数据结构的理论知识。在数据结构的知识体系中，很多知识点之间存在逻辑上的先后学习顺序。例如在学习常见的查找算法和排序算法之前，应该首先掌握数据批量存储结构的相关知识；在对树结构的相关知识进行研究之前，则至少应该了解链式存储结构的相关内容等。除此之外，数据结构本身又是一门体系性极强的学科，其中一些理论知识是对其他理论知识的优化与补充，因此在对数据结构的学习过程中决不能断章取义、以点带面，必须在对一个问题所涉及的相关知识进行全面理解与掌握后才能对其进行整体层面上的审视与分析。因此，本书对知识点的讲解顺序进行了一定的编排，力求能使读者循序渐进地对本书的理论内容全面地进行了解。
第二，通过理论与实践相结合的方式对数据结构的相关知识进行学习。前面提到在计算机领域当中，任何一门理论知识存在的最终价值都需要通过代码落地、解决实际问题的方式进行体现，数据结构也不例外。通过程序语言对具体的数据结构及相关算法进行实现不仅对理论知识的理解与掌握大有裨益，而且这一过程还能有效地提升实现者的逻辑思维能力。为了方便广大读者进行讨论与研究，本书以目前主流编程语言中的Java语言为基础对本书所讨论的绝大部分数据结构及相关算法进行了实现。需要注意的是，虽然本书提供了相关的配套代码，但是因为笔者水平的局限，配套代码仅用于简单的效果展示与流程说明。如果需要将示例代码的内容用于实际生产场景，则需读者根据具体的业务逻辑要求自行更改。
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致谢
值此本书出版之际，请允许我谨以本书作者的身份对所有帮助我、支持我的团体及个人致以诚挚的谢意。
首先我要向刘学愚老师表达谢意。如果没有刘老师的深刻启发与谆谆教诲，我也不会想到要将这些知识总结整理成文字，也就更不会有本书的问世。
其次还要感谢我所在工作单位的各位领导与同事。本书编写时间较长，是你们在此期间不断支持我、鼓励我，并在我写书期间始终不离不弃，解决了我所有的后顾之忧。
第三还要向我的三位学生邓云飞、李光敏、杨杰（排名不分先后）致以谢意。感谢三位同学在本书校对期间做出的卓越贡献。祝愿你们在未来的IT从业之路上不断精进、大展宏图。
最后还要向本书的所有读者致以谢意，感谢各位读者对本书的鼓励与支持。
因本人水平有限，书中难免存在不妥之处，还请各位读者见谅并提出宝贵意见。

塔拉2024年11月于哈尔滨