Data Structures Labs

项目背景

数据结构课程要求通过编程实验深入理解各种数据结构的特性和应用场景。本项目包含 8 个实验，每个实验设计了多个难度级别。

核心功能

• 链表：单链表、顺序表的增删查改操作
• 栈与队列：基本操作、应用场景（括号匹配、表达式求值）
• 字符串：字符串操作、模式匹配
• 二维数组：矩阵操作、稀疏矩阵
• 二叉树：前/中/后序遍历、层序遍历
• 图：邻接表、DFS/BFS 遍历
• 查找：顺序查找、二分查找
• 排序：冒泡、选择、插入排序

算法复杂度

| 算法 | 最好 | 平均 | 最差 | 空间 | | -------- | ------ | -------- | -------- | ------ | | 冒泡排序 | O(n) | O(n^2) | O(n^2) | O(1) | | 选择排序 | O(n^2) | O(n^2) | O(n^2) | O(1) | | 插入排序 | O(n) | O(n^2) | O(n^2) | O(1) | | 顺序查找 | O(1) | O(n) | O(n) | O(1) | | 二分查找 | O(1) | O(log n) | O(log n) | O(1) |

项目结构

data-structures/
├── linked-list/               # 链表实验
│   ├── Basic/
│   ├── Challenge 1.1/
│   ├── Challenge 2.1/
│   └── Raise/
├── stack-and-queue/           # 栈与队列
├── string_operations/         # 字符串操作
├── two-dimensional-array/     # 二维数组
├── binary-tree/               # 二叉树
├── graph-theory/              # 图论
├── Search Algorithms/         # 查找算法
├── Sorting Technology/        # 排序算法
└── README.md

核心代码

二叉树遍历实现

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技术要点

链表 vs 数组

| 特性 | 数组 | 链表 | | -------- | -------- | -------- | | 访问 | O(1) | O(n) | | 插入/删除 | O(n) | O(1) | | 内存 | 连续 | 分散 | | 缓存友好 | 好 | 差 |

二叉树遍历

        A
       / \
      B   C
     / \   \
    D   E   F

前序: A B D E C F
中序: D B E A C F
后序: D E B F C A
层序: A B C D E F

图的遍历

• DFS（深度优先）：使用栈，适合路径搜索、连通性判断
• BFS（广度优先）：使用队列，适合最短路径、层序遍历

效果展示

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