很多教材和视频在讲解数据结构时,都喜欢把数据结构和算法杂糅在一起。例如,很多数据结构教材中都包含一些经典的排序算法和查找算法。
这样的课程布置,使很多初学者误认为学数据结构就是在学算法。考虑到很多初学者觉得数据结构和算法入门很难,我专为广大初学者创作了一整套数据结构和算法教程(网址是xiexuewu.github.io),它包含了数据结构几乎所有的知识点,还包含了常用的算法,图文并茂,内容通俗易懂,教程中还提供了完整、可运行的C语言程序,方便初学者学习。
数据结构和算法的区别可以明确地告诉大家,数据结构和算法是两个完全独立的学科。图领奖获得者、Pascal语言之父尼古拉斯·沃斯提出过一个公式程序=数据结构+算法,它对计算机领域的影响程度,丝毫不亚于爱因斯坦相应论中“E=MC^2”公式对物理学界的影响。从这个公式就能看出,数据结构和算法是不一样的。数据结构绝不是讲解算法的学科,算法导论才是。算法导论专门研究各类算法,包括排序算法、查找算法、动态规划算法、贪心算法等。在研究领域上,数据结构和算法有本质上的差别:
数据结构研究的是数据的存储问题,比如怎样存储一张家谱图,如何存储导航软件需要的建筑物信息、道路信息、天气信息等;
算法研究的是解决问题的方法,比如怎样对特定数据集进行排序,怎样从众多数据中找出目标数据等。
数据结构和算法的联系程序=数据结构+算法既是“数据结构不同于算法”的有力证明,也体现了数据结构和算法之间的联系。简单来讲,程序是用来解决实际问题的,编写一个完整的程序,既需要用到数据结构的知识,也需要用到算法知识。举个简单的例子,编写程序计算“1+2++4+5”的值。解决这个问题,除了要掌握一门编程语言外,还需要考虑以下两方面的内容:
既然计算1、2、、4和5的和,首先要将它们存储到计算机中。数据结构中,存储此类数据推荐使用顺序表(一种存储结构,后续会讲)。
设计一种算法计算“1+2++4+5”的值。比如说,定义一个初始值为0的变量num,依次将num和存储的数据相加,最终num的值就是所有数据的和。
你看,解决这个问题就同时用到了数据结构和算法。很多教材在讲解数据结构的过程中,喜欢掺杂一些简单的算法,很大程度上是为了让读者学有所用。程序=数据结构+算法,只学习数据结构是无法编写出程序的,也就无法解决实际中的问题。换句话说,只学习数据结构,无异于纸上谈兵,没有实际意义。
总结数据结构和算法是两个独立的学科,数据结构研究的是数据的存储问题,而算法研究是的解决问题的方法(思路)。解决实际问题,既需要用到数据结构的知识,也需要用到算法知识,数据结构和算法经常放在一起讲解。我在创作数据结构教程的时候,也会讲解一些关联紧密的算法,让每位读者都能学有所用,用有所成。