在计算机科学中，数据结构是构建高效算法的基础。它不仅影响程序的性能，还决定了软件的设计方式。因此，掌握数据结构的相关知识对于程序员来说至关重要。本文将围绕数据结构展开一系列经典题目，帮助读者巩固理论基础并提升实践能力。

一、基础知识问答

1. 什么是线性表？

线性表是一种常见的数据结构，其特点是元素之间存在一对一的关系。例如，数组和链表都属于线性表。请描述它们各自的优缺点。

2. 栈与队列的区别是什么？

栈遵循后进先出（LIFO）原则，而队列则遵循先进先出（FIFO）原则。请举例说明这两种数据结构的实际应用场景。

3. 哈希表的工作原理是什么？

哈希表通过哈希函数将键映射到存储位置。当发生冲突时，通常采用开放地址法或链地址法解决。请解释这两种方法的具体实现步骤。

二、算法设计题

4. 反转单链表

给定一个单向链表，请编写代码将其反转，并分析时间复杂度和空间复杂度。

5. 二叉树的遍历

对于一棵二叉树，请分别写出前序遍历、中序遍历和后序遍历的递归与非递归实现。

6. 最短路径问题

使用Dijkstra算法计算图中任意两点之间的最短距离。假设图以邻接矩阵形式给出，请详细描述算法流程及关键点。

三、综合应用题

7. LRU缓存机制

实现一个基于哈希表和双向链表的LRU缓存模块，支持插入、删除以及获取操作。请讨论如何优化该模块的性能瓶颈。

8. 股票交易最大利润

给定一个数组表示每天的股票价格，设计一个算法找出能够获得的最大利润。注意只能完成一次买入和卖出操作。

9. 迷宫求解

在一个二维网格中，给定起点和终点，判断是否存在一条从起点到终点的通路。可以使用深度优先搜索（DFS）或广度优先搜索（BFS）。请提供完整代码示例。

四、拓展思考

10. 动态规划的应用场景

动态规划常用于解决最优子结构性质的问题。请列举至少三种典型问题，并简述其解决方案的核心思想。

11. 并发编程中的同步问题

在多线程环境下，如何确保多个线程安全地访问共享资源？请结合信号量或锁机制进行说明。

12. 大数据处理框架

Hadoop和Spark是两种主流的大数据处理框架。请比较它们的特点，并阐述各自适合的应用场景。

以上内容涵盖了数据结构的基本概念、常见算法以及实际工程中的应用案例。希望这些题目能激发你的学习兴趣，同时为后续深入研究奠定坚实的基础。如果你对某一部分特别感兴趣，不妨尝试动手实践，相信会有更多意想不到的收获！