数据结构与算法教程：从入门到精通

概述：

本教程为初学者提供了全面的数据结构与算法的指南，涵盖了数组、链表、栈、队列、哈希表、树和图等基础概念及其实际应用。深入解读了各类排序与搜索算法，并通过实际代码示例，展示了如何运用数据结构与算法解决实际问题。学习本教程，你将掌握高效解决问题的技能，并在编程实践中灵活运用所学知识。

示例代码：

```python

定义一个数组

arr = [1, 2, 3, 4, 5]

访问数组元素

print(arr[0]) 输出：1

arr.insert(2, 6)

print(arr) 输出：[1, 2, 6, 3, 4, 5]

删除元素

del arr[2]

print(arr) 输出：[1, 2, 3, 4, 5]

```

示例代码：

```python

class Node:

def __init__(self, data=None):

self.data = data

self.next = None

class LinkedList:

def __init__(self):

self.head = None

def append(self, data):

new_node = Node(data)

if not self.head:

self.head = new_node

return

last_node = self.head

while last_node.next:

last_node = last_node.next

last_node.next = new_node

创建链表实例并添加元素

linked_list = LinkedList()

linked_list.append(1)

linked_list.append(2)

linked_list.append(3)

print(linked_list.head.data) 输出：1

```

三、栈基础

栈遵循后进先出（LIFO）原则，支持压栈（push）和弹栈（pop）操作。

示例代码：

```python

class Stack:

def __init__(self):

self.items = []

def push(self, item):

self.items.append(item)

def pop(self):

if not self.items:

return None

return self.items.pop()

使用栈实例

s = Stack()

s.push(1)

s.push(2)

s.push(3)

print(s.pop()) 输出：3

```

哈希表的使用案例

创建一个哈希表实例：

```python

class HashTable:

def __init__(self, size=1024):

self.size = size

self.table = [None] size

def _hash(self, key):

return hash(key) % self.size

def insert(self, key, value):

index = self._hash(key)

if self.table[index] is None:

self.table[index] = [(key, value)]

else:

for pair in self.table[index]:

if pair[0] == key:

pair[1] = value

return

self.table[index].append((key, value))

def get(self, key):

index = self._hash(key)

if self.table[index] is None:

return None

for pair in self.table[index]:

if pair[0] == key:

return pair[1]

return None

```

排序与搜索算法之旅

让我们从排序算法开始我们的旅程。想象一下你有一堆无序的数字，你需要将它们按照从小到大的顺序排列。这时候，各种排序算法就可以派上用场啦。让我们来探索其中的几种。

我们有冒泡排序（Bubble Sort）。想象一下你正在泡一杯热茶，茶叶在热水中逐渐升腾到水面。这个过程就像是冒泡排序：大的数字就像是那些茶叶，通过不断的比较和交换位置，最终逐渐升到正确的位置。代码如下：

def bubble_sort(arr):

n = len(arr)

for i in range(n):

for j in range(0, n-i-1):

if arr[j] > arr[j+1]:

arr[j], arr[j+1] = arr[j+1], arr[j]

return arr

接下来是选择排序（Selection Sort）。这种排序方式就像是你在一堆水果中挑选出最小的那个。每次挑选后，都将最小的水果放在前面，直到所有的水果都被排序。代码如下：

def selection_sort(arr):

for i in range(len(arr)):

min_idx = i

for j in range(i+1, len(arr)):

if arr[j] < arr[min_idx]:

min_idx = j

arr[i], arr[min_idx] = arr[min_idx], arr[i]

return arr

def insertion_sort(arr):

for i in range(1, len(arr)):

key = arr[i]

j = i - 1

while j >= 0 and key < arr[j]:

arr[j + 1] = arr[j]

j -= 1

arr[j + 1] = key

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