【Algorithm】对象列表，可以使用链表，数组，栈，队列和其他数据结构。你将如何决定使用哪一个？最大的优势/劣势是什么

1. 对象列表种类及其特点

选择对象列表的数据结构通常取决于列表的使用模式，包括如何访问元素、插入和删除操作的频率，以及内存和性能的考虑。以下是一些常见数据结构的优劣势，以及它们适用的场景：

1. 链表 (Linked List)

优势：

• 插入和删除操作高效，因为只需要改变指针，不需要移动元素。
• 动态大小，不需要预先分配固定大小的内存。

劣势：

• 访问元素慢，需要从头开始遍历。
• 额外的内存开销，因为每个元素都需要存储指向下一个元素的指针。

适用场景：频繁插入和删除，不经常访问元素的集合。

2. 数组 (Array)

优势：

• 访问元素快，可以通过索引直接访问。
• 内存效率高，因为所有元素连续存储。

劣势：

• 固定大小，插入和删除可能需要复制整个数组。
• 不支持动态扩展或收缩。

适用场景：元素数量固定或变化不大，需要快速随机访问的集合。

3. 栈 (Stack)

优势：

• 提供后进先出（LIFO）的数据结构，适合最后添加的元素首先被访问的场景。
• 插入和删除操作高效，都在同一端进行。

劣势：

• 不能随机访问元素，只能访问顶部元素。
• 大小有限，通常需要预先定义大小。

适用场景：需要后进先出处理的算法，如递归、表达式求值等。

4. 队列 (Queue)

优势：

• 提供**先进先出（**FIFO）的数据结构，适合先添加的元素先被访问的场景。
• 插入和删除操作高效，分别在两端进行。

劣势：

• 不能随机访问元素，只能访问队列头部的元素。
• 可能需要额外的数据结构来实现动态大小的队列。

适用场景：需要先进先出处理的任务调度，如任务队列、打印任务等。

5. 其他数据结构

• 双端队列 (Deque)：支持在两端进行插入和删除操作的队列。适用于需要两端操作的场景。
• 优先队列 (Priority Queue)：元素按照优先级出队。适用于需要根据优先级处理元素的场景。
• 哈希表 (Hash Table)：通过哈希函数将键映射到数组索引，提供快速的查找、插入和删除。适用于无序集合，需要快速访问、插入和删除操作。

2. 对象列表操作复杂度小结论，如何选择使用哪种对象列表？

• 访问模式：是否需要频繁访问、插入和删除？访问是随机的还是顺序的？
• 内存效率：是否对内存使用有严格要求？
• 动态大小：集合的大小是否经常变化？
• 性能要求：是否需要保证操作的一致性时间复杂度？

在实际应用中，可能需要根据具体需求和场景的特定特点来选择最合适的数据结构。有时候，为了满足特定的性能要求，可能会选择多种数据结构的组合。例如，可以使用数组来存储优先队列的元素，同时使用哈希表来快速查找元素的索引。

对象列表操作复杂度小结：

请注意，实际的复杂度可能会因实现方式、数据分布、负载因子、哈希函数的质量等因素而有所不同。参考上述表格，如何选择使用，一目了然。

3. 举例理解列表特点及其应用背景：机场航班调度系统

在考虑设计一个机场航班调度系统过程中，需要同时使用链表、数组、栈、队列、双端队列、优先队列和哈希表等数据结构，。在这个系统中，航班（可以视为对象列表）需要根据多种标准进行调度和管理。以下是如何使用不同数据结构的描述：

3.1 问题描述：

机场需要管理所有进出港的航班，确保航班按时起飞和降落，同时处理突发事件，如天气变化、紧急航班等。系统需要提供以下功能：

1. 存储和检索航班信息。
2. 调度航班的起飞和降落时间。
3. 处理紧急航班的优先着陆。
4. 报告即将起飞和降落的航班。
5. 维护航班的状态（例如，等待、登机、起飞、降落等）。

3.2 数据结构的使用：

1. 哈希表 (Hash Table)：

   • 存储航班信息，如航班号作为键，航班对象（包含起飞时间、降落时间、目的地等信息）作为值。这样可以快速检索特定航班号的航班。

2. 数组 (Array)：

   • 存储所有航班的预定起飞和降落时间列表。由于数组可以快速访问元素，这使得按时间顺序检索航班变得高效。

3. 栈 (Stack)：

   • 管理即将起飞的航班列表。栈的后进先出特性允许系统按顺序处理即将起飞的航班。

4. 队列 (Queue)：

   • 处理即将降落的航班。队列的先进先出特性确保了航班按照到达顺序被处理。

5. 双端队列 (Deque)：

   • 管理当前在跑道上的航班，允许系统从两端添加或移除航班，以处理起飞和降落的航班。

6. 优先队列 (Priority Queue)：

   • 处理紧急航班的优先着陆。优先队列可以根据航班的紧急程度（例如，医疗紧急情况、天气变化）来调度航班。

7. 链表 (Linked List)：

   • 维护航班的状态变化历史。链表允许系统在不连续的内存空间中存储航班状态，便于追踪航班的整个调度过程。

3.3 系统工作流程：

• 航班信息被添加到哈希表中。
• 预定的起飞和降落时间被存储在数组中。
• 即将起飞的航班被推入栈中。
• 即将降落的航班被加入队列中。
• 跑道上的航班状态被存储在双端队列中。
• 紧急航班根据优先级被添加到优先队列中。
• 航班状态变化历史被记录在链表中。

通过这种方式，机场航班调度系统可以有效地管理航班的时间表和状态，同时处理紧急情况，确保航班的安全和准时。这个系统的设计展示了如何根据不同数据结构的特性来解决实际问题。

4. 机场航班调度系统简单实现：

为了说明具体的列表用法实现一个简化版的机场航班调度系统，代码演示。

#include <iostream>
#include <unordered_map>
#include <vector>
#include <stack>
#include <queue>
#include <deque>
#include <set>
#include <list>

// 航班信息结构体
struct Flight {
   
    std::string flightNumber;
    std::string destination;
    std::time_t departureTime;
    std::time_t arrivalTime;
    std::string status; // 例如: "waiting", "boarding", "departed", "landed"
};

// 航班调度系统类
class AirportFlightDispatch {
   
private:
    std::unordered_map<std::string, Flight> flights; // 哈希表
    std::vector<Flight> departureSchedule; // 数组
    std::stack<Flight> readyForDeparture; // 栈
    std::queue<Flight> arrivals; // 队列
    std::deque<Flight> onRunway; // 双端队列
    std::set<std::string>