Если "брелок - брелоки", то почему "носок - носки", а не "носоки". Вроде бы у слов одинаковое строение, и изменяться они должны одинаково.

Для начала выясним, почему в русском языке при склонении в одном слове гласная может выпадать (сон - сны - сна), а в другом - сохраняться (дом - домА).
Дело в том, что в древнерусском языке, помимо привычных нам гласных звуков (о, е, а и др.), существовали особые краткие гласные - "ер" и "ерь", обозначавшиеся буквами Ъ и Ь соответственно. С течением времени эти звуки утратились, но в каких-то позициях (например, под ударением) они перешли в О (ер) и Е (ерь), а в каких-то (без ударения) вовсе перестали произноситься (сънъ - сон, съна - сна). В тех же словах, где О и Е исконные, а не появившиеся из Ъ и Ь, гласные не убегают, например, дом - домА. Заимствованное существительное "брелок" такого пути не проходило, поэтому склоняется с сохранением корневой гласной. Другое дело, что иностранные слова могут попадать под влияние русских (тех же носок - носки, кружок - кружки) и затем начинать изменяться аналогичным способом.