【給工程師】想通過軟體面試,你必須知道的八大數據架構

【我們為什麼挑選這篇文章】通過嚴格的履歷面試之後,下一關往往就是軟體工程師的實戰演練,這塊真的就只能靠經驗,但我們整理介紹了面試必備的八大數據結構,祝大家都能找到好工作。(責任編輯:林子鈞)

瑞士計算機科學家 Niklaus Wirth 在 1976 年寫了一本書,名為《算法+數據結構=編程》。

40 多年後,這個等式仍被奉為真理。這就是為什麼在面試過程中,需要考察軟體工程師對數據結構的理解。

幾乎所有的問題都需要面試者對數據結構有深刻的理解。無論你是初入職場的新兵(剛從大學或者軟體培訓班畢業),還是擁有幾十年經驗的職場老鳥。

有些面試題會明確提及某種數據結構,例如,「給定一個二叉樹。」而另一些則隱含在面試題中,例如,「我們希望記錄每個作者相關的書籍數量。」

即便是對於一些非常基礎的工作來說,學習數據結構也是必須的。那麼,就讓我們先從一些基本概念開始入手。

什麼是數據結構?

簡單地說,數據結構是以某種特定的佈局方式存儲數據的容器。這種「佈局方式」決定了數據結構對於某些操作是高效的,而對於其他操作則是低效的。首先我們需要理解各種數據結構,才能在處理實際問題時選取最合適的數據結構。

為什麼我們需要數據結構?

數據是計算機科學當中最關鍵的實體,而數據結構則可以將數據以某種組織形式存儲,因此,數據結構的價值不言而喻。

無論你以何種方式解決何種問題,你都需要處理數據——無論是涉及員工薪水、股票價格、購物清單,還是只是簡單的電話簿問題。

數據需要根據不同的場景,按照特定的格式進行存儲。有很多數據結構能夠滿足以不同格式存儲數據的需求。

常見的數據結構

首先列出一些最常見的數據結構,我們將逐一說明:

  • 數組
  • 隊列
  • 鏈表
  • 字典樹(這是一種高效的樹形結構,但值得單獨說明)
  • 散列表(哈希表)

數組

數組是最簡單、也是使用最廣泛的數據結構。棧、隊列等其他數據結構均由數組演變而來。下圖是一個包含元素(1,2,3和4)的簡單數組,數組長度為4。

1. 台灣電商進軍東南亞,這目前應該是屬於政府新南向五大旗艦計畫中的創新產業交流領域,您是新南向工作小組召集人,您如何看待台灣電商進軍東南亞的發展機會和前瞻性?

2. 目前政府的新南向政策主軸是以軟實力作為趨動箭頭,例如農業、醫療技術的交流合作,但在台灣企業進軍東南亞上政府的政策還稍嫌疲弱,政府能如何協助台灣企業進入東南亞設廠、打開市場破口?

3. 過去台灣慣於將東南亞視為一個整體,但它實際上其實是一個有 3、4 種語言流通的複雜市場,您認為台灣企業和東南亞原生的跨國企業合作,對於台企在東南亞的擴張和發展是有幫助的嗎?會有什麼樣的幫助?

棧的基本操作

  • Push——在頂部插入一個元素
  • Pop——返回並移除棧頂元素
  • isEmpty——如果棧為空,則返回true
  • Top——返回頂部元素,但並不移除它

面試中關於棧的常見問題

  • 使用棧計算後綴表達式
  • 對棧的元素進行排序
  • 判斷表達式是否括號平衡

隊列

與棧相似,隊列是另一種順序存儲元素的線性數據結構。棧與隊列的最大差別在於棧是 LIFO(後進先出),而隊列是 FIFO,即先進先出。

一個完美的隊列現實例子:售票亭排隊隊伍。如果有新人加入,他需要到隊尾去排隊,而非隊首——排在前面的人會先拿到票,然後離開隊伍。

下圖是包含四個元素(1,2,3 和 4)的隊列,其中在頂部的 1 將被最先移除:

隊列的基本操作

  • Enqueue() —— 在隊列尾部插入元素
  • Dequeue() ——移除隊列頭部的元素
  • isEmpty()——如果隊列為空,則返回true
  • Top() ——返回隊列的第一個元素

面試中關於隊列的常見問題

  • 使用隊列表示棧
  • 對隊列的前 k 個元素倒序
  • 使用隊列生成從 1 到 n 的二進制數

鏈表

鏈表是另一個重要的線性數據結構,乍一看可能有點像數組,但在內存分配、內部結構以及數據插入和刪除的基本操作方面均有所不同。

鏈表就像一個節點鏈,其中每個節點包含著數據和指向後續節點的指針。 鏈表還包含一個頭指針,它指向鏈表的第一個元素,但當列表為空時,它指向null或無具體內容。

鏈表一般用於實現文件系統、哈希表和鄰接表。

這是鏈表內部結構的展示: