01 | 为什么要学习数据结构和算法？
讲述：修阳
时长08:59大小4.13M
你是不是觉得数据结构和算法，跟操作系统、计算机网络一样，是脱离实际工作的知识？可能除了面试，这辈子也用不着？
尽管计算机相关专业的同学在大学都学过这门课程，甚至很多培训机构也会培训这方面的知识，但是据我了解，很多程序员对数据结构和算法依旧一窍不通。还有一些人也只听说过数组、链表、快排这些最最基本的数据结构和算法，稍微复杂一点的就完全没概念。
当然，也有很多人说，自己实际工作中根本用不到数据结构和算法。所以，就算不懂这块知识，只要 Java API、开发框架用得熟练，照样可以把代码写得“飞”起来。事实真的是这样吗？
今天我们就来详细聊一聊，为什么要学习数据结构和算法。
想要通关大厂面试，千万别让数据结构和算法拖了后腿
很多大公司，比如 BAT、Google、Facebook，面试的时候都喜欢考算法、让人现场写代码。有些人虽然技术不错，但每次去面试都会“跪”在算法上，很是可惜。那你有没有想过，为什么这些大公司都喜欢考算法呢？
校招的时候，参加面试的学生通常没有实际项目经验，公司只能考察他们的基础知识是否牢固。社招就更不用说了，越是厉害的公司，越是注重考察数据结构与算法这类基础知识。相比短期能力，他们更看中你的长期潜力。
你可能要说了，我不懂数据结构与算法，照样找到了好工作啊。那我是不是就不用学数据结构和算法呢？当然不是，你别忘了，我们学任何知识都是为了“用”的，是为了解决实际工作问题的，学习数据结构和算法自然也不例外。
业务开发工程师，你真的愿意做一辈子 CRUD boy 吗？
如果你是一名业务开发工程师，你可能要说，我整天就是做数据库 CRUD（增删改查），哪里用得到数据结构和算法啊？
是的，对于大部分业务开发来说，我们平时可能更多的是利用已经封装好的现成的接口、类库来堆砌、翻译业务逻辑，很少需要自己实现数据结构和算法。但是，不需要自己实现，并不代表什么都不需要了解。
如果不知道这些类库背后的原理，不懂得时间、空间复杂度分析，你如何能用好、用对它们？存储某个业务数据的时候，你如何知道应该用 ArrayList，还是 Linked List 呢？调用了某个函数之后，你又该如何评估代码的性能和资源的消耗呢？
作为业务开发，我们会用到各种框架、中间件和底层系统，比如 Spring、RPC 框架、消息中间件、Redis 等等。在这些基础框架中，一般都揉和了很多基础数据结构和算法的设计思想。
比如，我们常用的 Key-Value 数据库 Redis 中，里面的有序集合是用什么数据结构来实现的呢？为什么要用跳表来实现呢？为什么不用二叉树呢？
如果你能弄明白这些底层原理，你就能更好地使用它们。即便出现问题，也很容易就能定位。因此，掌握数据结构和算法，不管对于阅读框架源码，还是理解其背后的设计思想，都是非常有用的。
在平时的工作中，数据结构和算法的应用到处可见。我来举一个你非常熟悉的例子：如何实时地统计业务接口的 99% 响应时间？
你可能最先想到，每次查询时，从小到大排序所有的响应时间，如果总共有 1200 个数据，那第 1188 个数据就是 99% 的响应时间。很显然，每次用这个方法查询的话都要排序，效率是非常低的。但是，如果你知道“堆”这个数据结构，用两个堆可以非常高效地解决这个问题。
基础架构研发工程师，写出达到开源水平的框架才是你的目标！
现在互联网上的技术文章、架构分享、开源项目满天飞，照猫画虎做一套基础框架并不难。我就拿 RPC 框架举例。
不同的公司、不同的人做出的 RPC 框架，架构设计思路都差不多，最后实现的功能也都差不多。但是有的人做出来的框架，Bug 很多、性能一般、扩展性也不好，只能在自己公司仅有的几个项目里面用一下。而有的人做的框架可以开源到 GitHub 上给很多人用，甚至被 Apache 收录。为什么会有这么大的差距呢？
我觉得，高手之间的竞争其实就在细节。这些细节包括：你用的算法是不是够优化，数据存取的效率是不是够高，内存是不是够节省等等。这些累积起来，决定了一个框架是不是优秀。所以，如果你还不懂数据结构和算法，没听说过大 O 复杂度分析，不知道怎么分析代码的时间复杂度和空间复杂度，那肯定说不过去了，赶紧来补一补吧！
对编程还有追求？不想被行业淘汰？那就不要只会写凑合能用的代码！
何为编程能力强？是代码的可读性好、健壮？还是扩展性好？我觉得没法列，也列不全。但是，在我看来，性能好坏起码是其中一个非常重要的评判标准。但是，如果你连代码的时间复杂度、空间复杂度都不知道怎么分析，怎么写出高性能的代码呢？
你可能会说，我在小公司工作，用户量很少，需要处理的数据量也很少，开发中不需要考虑那么多性能的问题，完成功能就可以，用什么数据结构和算法，差别根本不大。但是你真的想“十年如一日”地做一样的工作吗？
经常有人说，程序员 35 岁之后很容易陷入瓶颈，被行业淘汰，我觉得原因其实就在此。有的人写代码的时候，从来都不考虑非功能性的需求，只是完成功能，凑合能用就好；做事情的时候，也从来没有长远规划，只把眼前事情做好就满足了。
我曾经面试过很多大龄候选人，简历能写十几页，经历的项目有几十个，但是细看下来，每个项目都是重复地堆砌业务逻辑而已，完全没有难度递进，看不出有能力提升。久而久之，十年的积累可能跟一年的积累没有任何区别。这样的人，怎么不会被行业淘汰呢？
如果你在一家成熟的公司，或者 BAT 这样的大公司，面对的是千万级甚至亿级的用户，开发的是 TB、PB 级别数据的处理系统。性能几乎是开发过程中时刻都要考虑的问题。一个简单的 ArrayList、Linked List 的选择问题，就可能会产生成千上万倍的性能差别。这个时候，数据结构和算法的意义就完全凸显出来了。
其实，我觉得，数据结构和算法这个东西，如果你不去学，可能真的这辈子都用不到，也感受不到它的好。但是一旦掌握，你就会常常被它的强大威力所折服。之前你可能需要费很大劲儿来优化的代码，需要花很多心思来设计的架构，用了数据结构和算法之后，很容易就可以解决了。
内容小结
我们学习数据结构和算法，并不是为了死记硬背几个知识点。我们的目的是建立时间复杂度、空间复杂度意识，写出高质量的代码，能够设计基础架构，提升编程技能，训练逻辑思维，积攒人生经验，以此获得工作回报，实现你的价值，完善你的人生。
所以，不管你是业务开发工程师，还是基础架构工程师；不管你是初入职场的初级工程师，还是工作多年的资深架构师，又或者是想转人工智能、区块链这些热门领域的程序员，数据结构与算法作为计算机的基础知识、核心知识，都是必须要掌握的。
掌握了数据结构与算法，你看待问题的深度，解决问题的角度就会完全不一样。因为这样的你，就像是站在巨人的肩膀上，拿着生存利器行走世界。数据结构与算法，会为你的编程之路，甚至人生之路打开一扇通往新世界的大门。
课后思考
你为什么要学习数据结构和算法呢？在过去的软件开发中，数据结构和算法在哪些地方帮到了你？
欢迎留言和我分享，我会第一时间给你反馈。
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姜威2018-09-21 1932为什么学习数据结构和算法？我认为有3点比较重要
1.直接好处是能够有写出性能更优的代码。
2.算法，是一种解决问题的思路和方法，有机会应用到生活和事业的其他方面。
3.长期来看，大脑思考能力是个人最重要的核心竞争力，而算法是为数不多的能够有效训练大脑思考能力的途径之一。展开作者回复: 写的很好 同学们把这条回复顶上去
HouShangLi...2018-09-21 878一定要动手写展开作者回复: 你掌握了学这门课的最有效的方法。看十遍也没自己实现一遍学的牢。同学们这条也帮忙顶上去
wistbean2018-09-21 197其实问题的所在就是现在有很多现成的框架，器又大活又好，拿来就用，还不用太担心性能的问题。就好像那些建楼的工程师不需要懂砖瓦的构成，也能盖楼。司机不需要懂汽车引擎的原理，也能当顺风车司机载美女兜风。
遇到不会的上 Google，懒了就上 GitHub 找框架。所以写了这么多年代码，一直是个菜鸟。
或许是时候修炼自己的内功了。一直 CURD 有意思么？把设计模式，网络原理，数据结构和算法捡起来，或许就没那么容易菜鸟了。怼人也更加自信了。跳槽也不用畏畏缩缩的了。
为了不当菜鸟，我和我的小伙伴们就加入了哇！展开作者回复: 写的太好了
两颗小虎牙2018-09-21 122可不可以每次多发布几篇？展开
裴海港2018-09-21 104年近40的大叔也有一颗积极向上的心展开作者回复: 终身学习 多大年纪也不晚
tdytaylo...2018-09-21 104老师，就像你说的，工作中其实好多都和业务挂钩，基本上都是针对业务做增删改查，很难把所学的算法应用起来，我平时也时不时学习算法，但总感觉学了就忘，忘了又学，如此反复，老师，这种到底是没了解算法的原理导致不会灵活应用，还是写的少导致的，感觉学习算法很少能应用起来展开作者回复: 1. 客观的讲，有些项目确实涉及的数据结构和算法少一些，你可以再看下我文章里写的。
2. 你提到学了又忘，我觉得一方面你是没有掌握学习的方法，学习的重点，走马观花的看肯定比较容易忘；我们02节会具体讲；
3. 不会灵活应用？那估计还是没有好的教材教你如何应用，还有可能就是确实还没掌握太牢，只是懂点皮毛，很浅，灵活应用是一个比较的境界，需要一段时间的沉淀学习。
4. 学习算法并不是为了记住几个排序、二分查找、二叉树遍历，他还能锻炼你的逻辑思维、性能意识，而且，如果你写代码能力还有欠缺，你还可以通过把学到的数据结构和算法都实现一遍，这是一种很好很好的锻炼编程能力的方法。所以不要过度追求一定要在项目里手写快排、手写二叉树才能算是用上。
五岳寻仙2018-09-21 81老师好！看到专栏第一眼就果断订阅了。我是一个菜鸟程序员，半年的工作经验让我感受到数据结构和算法太重要了！讲一个自己亲身经历的例子。
入职不久，就遇到一个需求，需要建立一个3G(30亿)条键值对映射，已供后续检索。听上去很简单的问题，用python的字典就可以解决。但在实现的过程中，很快就遇到了问题：字典是基于hash的，对于每条键值对要多消耗50个字节的内存维持这种结构(即便使用redis也需要这个内存花销)，再加上键值存储消耗的内存，我大约需要3G×70=210G内存，超过服务器内存了。
后来，想到了可以根据键排序后线性存储，使用二分查找，解决了这个问题，大约消耗的内存也就3G×10=30G左右。
看似简单的问题，当规模大到一定程度，不借助算法和数据结构，就无法解决了。展开作者回复: 哈哈 你要是看到我讲的散列那一篇你就知道了 像java里的hashmap是比较耗内存的 你用到的解决方案是一种用时间复杂度换空间复杂度的思路 我们专栏也会讲的 不过你现在的解决办法还可以更高效 利用hash函数 我们专栏也会讲到 还有二分是logn的时间复杂度 是非常高效的一种时间复杂度 2的64次方个有序数据二分查找也顶多循环64次 有没有觉得logn这个复杂度很奇妙
Haoz2018-09-25 55一、数据结构和算法是什么
1、数据结构是指一组数据的存储结构
2、算法就是操作数据的方法
3、数据结构和算法是相辅相成的，数据结构是为算法服务的，而算法要作用在特定的数据结构之上
二、学习的重点在什么地方
数据结构和算法解决的是如何更省、更快地存储和处理数据的问题，因此，我们就需要一个考量效率和资源消耗的方法，这就是复杂度分析方法。在学习数据结构和算法的过程中，要学习它的「来历」、「自身的特点」、「适合解决的问题」以及「实际的应用场景」。
1、数据结构和算法学习的精髓-复杂度分析
2、最常用的、最基础的数据结构：数组、链表、栈、队列、散列表、二叉树、堆、跳表、图、Trie 树
3、最常用的算法：递归、排序、二分查找、搜索、哈希算法、贪心算法、分治算法、回溯算法、动态规划、字符串匹配算法
感谢老师的分析，一直以来数据结构和算法都是我的硬伤，学了很多次，也放弃了很多次，可能是方法不对，但更多的是因为自己之前的毅力不够。
在此立下 flag：从本篇文章开始，将老师的文章根据自己的理解进行输出相应的总结和思考，发表成留言，并将每周三篇文章中涉及的数据结构和算法用 Java 实现一次。展开作者回复: 写的很好👍
小麦20182018-09-21 26我还是觉得王争老师自己读的音频好，亲切，有听作者亲自讲解的感觉。
邵峰2018-09-21 24记得以前看金庸小说，一个人练降龙十八掌，一个人练全真教内功，刚开始练内功的被吊打，十年后练内功的依然被吊打，但是20年后，降龙十八掌就怎么也打不过练内功的了，算法和数据结构就是内功，降龙十八掌我觉得就是各种框架，再怎么熟悉框架，也不如了解它内部的算法和数据结构展开作者回复: 太形象了：）
DDT2018-09-21 24就是想升工资吧 我知道学技术必须要拿出十年磨一剑的精神 从头开始...作者回复: 十年磨一剑说的太好了。我也是这么认为的。做技术就是不要浮躁。要耐得住寂寞。沉得下心。
阿康2018-09-21 19老师，我是一名iOS开发，怎么听完你这篇文章还是觉得算法对于我开发来说不是那么重要😂后面我有点怕自己听不懂，而且动手写，我该如何下笔，感觉自己很迷茫……作者回复: 1. 假设我们现在要做这样一个功能，我们希望在app上存储一个多级地址列表，用户可以一层一层的选择地址列表中的地址，来设置自己的所在的省份、市、区，如果这个地址列表不是经常变动的，我们希望保存在app端，这样就不需要每次操作地址列表都要跟后台交互，如果让你存储这个多级地址列表，你会怎么存储呢？
2. 如果地址列表也并不是一直都不变的，如果地址列表改变了，我们又不希望发新版，那如何更新app上的地址列表呢？如果地址列表比较大，我们不希望app重新全量的从服务器再拉一次，那又如何来做呢？
3. 我会用一种语言来实现 你可以翻译成object c
Liar2018-09-21 18不做一个没有追求的码农，那些说过了35就不行的码农大部分都是不求上进的人。作者回复: 说得好 不管哪个行业都会淘汰不求上进的人 it也不例外
lane2018-09-21 18现实，都是面相领导编程…………一言难尽…展开作者回复: 没事的 如果工作不满意 不顺心 更要卧薪尝胆 提高能力 沉淀自己。总有一天 机会会到来 你做好充分的抓住它的准备就好。人在职场中 只要抓住一两次大的机会 就能做到很高的职位 就怕的是机会来了我们也抓不住
grandcool2018-09-21 12没理解统计业务接口99%响应时间啥意思展开作者回复: 举一个例子 你写了一个接口 每天有成千上万的访问 你如何知道这个接口够不够快？响应时间是1s还是5s？如何统计度量？用平均值？显然不是太适合？那用什么值来统计度量呢？你可以自己搜索研究下
小行家2018-09-21 11为什么学习数据结构与算法？
1.作为一名程序员，我觉得这个是基本功，就好比建房子一样，地基一定要牢固
2.现在有如此多的开源项目，人们往往开发中只是照搬，调试，集成，然后很少会去注意性能和优化方面，慢慢的也就成了CRUD boy
3.算法提供的是一种思想，这个思想真的可以让你超神，让你对待问题有着独特的见解，我觉得这个才是最重要的。不再是原来的，没有思考
4.数据结构作为cs的基本专业，并且贯穿整个cs学习生涯，在cs方面的研究还是有很大的实用价值。
数据结构与算法的意义？
1.在本科开发中，曾经就自己写了一个类似于目录搜索的算法，就是简单的for循环，性能极其低下，改为二叉树后，性能大大提升
2.目前读研，接触机器学习理论和深度学习，原有的算法和数据结构的学习中，你所掌握的思想，确实会有很大的意义。
最后，我认为，学习最重要的是你能够自己成长，这个才是最棒的。展开作者回复: 说的好
Chevins2018-09-22 10今天去面试。数据结构与算法。6道题。一道都不会。我说我3年开发经验，呵呵，自己都觉得可笑。不过无所谓，我会追上来的，加油，菜鸟。展开
松鼠君2018-09-21 10有一个机电学长和我说，学习数据结构和算法可以改变你的思维方式，我信了，然后学了。
demo2018-09-21 9双非，不是CS专业的本科生，学校里边学的太少了。自己虽然有坚持刷leetcode，但是好多都是先看人家的思路才可以写出来的。自己一个自学，压力大，效率低吧.希望通过这个课程开阔自己的视野。
之后不管考研还是找工作，数据结构都是重中之重。所以 我一定要好好学。展开
NoN2018-09-21 8我个人觉得学习数据结构不说其他，真的非常锻炼一个人的思维能力，大学时候参加过学校的ACM集训队，学了一年多算法(上一届获过奖大牛学长带，基本属于纯自学)，我们班加上我有五个人，给我的感觉就是，凡是参加过集训的，学习能力都要比班里边其他人强，也是那时被算法吸引，由于是自学，有时候一个问题想不明白就得困扰很长时间，清晰记得当初被动态规划折磨的日子，这次看到这个课程，就选择了，希望能跟着老师系统学习一下这门课！展开
