嵌入式应用程序开发，经常使用哪些数据结构？

工程师进阶笔记 · 发表于 2024-11-24 19:42:00

我是老温，一名热爱学习的嵌入式工程师
关注我，一起变得更加优秀！软件工程师在开发应用程序的时候，通常需要根据具体的应用业务逻辑，判断使用哪些数据结构和算法，可以说，合适的数据结构和算法，是支撑业务软件稳定运行的基石。如果你是一名软件工程师，无论你是在为编码面试做准备，优化你的代码，还是在处理复杂的应用程序，理解如何使用和实现数据结构是至关重要的。在这篇文章中，我们将简述并且建议嵌入式软件工程师学习都熟悉掌握这些数据结构。这些结构不仅在面试中很常见，并且对于在实际应用中编写高效且可扩展的代码也至关重要。1. 数组（Array）数组是最基本且常用的数据结构之一。它在连续的内存块中存储元素，并允许通过索引进行快速访问。数组中的每个元素位于一个索引编号处，该索引提供了直接访问以检索或更新一个元素。场景：数组非常适合存储需要恒定时间访问和修改的元素列表。然而，调整数组大小可能成本很高，并且从数组中间插入或删除元素需要移动元素。示例：存储在数组中的数字列表[48, 2, 79, 100, 88, 77]允许你使用其索引快速访问任何值，比如数组[2]来访问 79。

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2. 二维数组（2D Array）二维数组，也被称为矩阵，是数组的数组。它用于以网格格式表示数据，有行和列。场景：二维数组的常见应用包括表示图像、游戏棋盘以及数学运算中的矩阵。

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3. 队列（Queue）队列是一种先进先出（FIFO）的数据结构。在队列中，元素在尾部插入，并从头部移除。它非常适合于需要按照任务到达的顺序来处理任务的场景。场景：队列在诸如任务调度、服务器中处理请求或图中的广度优先搜索等场景中是有用的。示例：在任务调度器中，任务被添加到队列的后端，并且调度器从前端处理它们。

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4. 链表（Linked List）链表是一种线性数据结构，其中每个元素（称为节点）包含一个值以及对序列中下一个节点的引用（或指针）。与数组不同，链表不需要连续的内存，并且可以动态地增长或收缩。场景：链表对于那些你预期会有频繁插入或删除的场景是有用的，尤其是在一个列表的中间。示例：想象一个音乐播放列表，在那里你可以动态地添加或移除歌曲，并且每首歌曲都与下一首相连接。

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5. 栈（Stack）栈是一种后进先出（LIFO）结构，元素从顶部添加和移除。它就像一摞书，你只能从顶部拿取或添加。场景：栈在诸如文本编辑器中的撤销操作、表达式解析，或在编程中管理函数调用（调用栈）等场景中被使用。示例：当你在文本编辑器中点击“撤销”时，最后一个操作会从操作栈中移除。

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6. 树（Tree）一棵树是一个由节点组成的分层结构。每个节点有一个值并且可以有子节点，形成分支。最顶层的节点是根节点，没有子节点的节点是叶子节点。场景：树在表示层次关系方面很有用，比如文件目录、组织结构图等等。示例：一棵树可以代表一个家族层级结构，树根是祖先，树枝通向后代。

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7. 哈希表（HashMap）哈希映射（或哈希表）是一种存储键值对的数据结构。它使用一个哈希函数来计算一个到存储桶数组的索引，从该索引可以找到所需的值。场景：哈希映射非常适合通过键进行快速查找，例如在缓存、数据库索引或计算元素出现的次数方面。示例：想象存储一个字典，其中单词是键，它们的定义是值。一个哈希映射允许你快速找到任何单词的定义。

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