第一章-数据结构绪论

数据结构的起源和相关概念

• 数据结构是一门研究非数值计算的程序设计问题中的操作对象，以及它们之间的关系和操作等相关问题的学科。

• 程序设计的实质是选择一个好的结构，再设计一种好的算法。

• 数据：是描述客观事物的符号，是计算机中可以操作的对象，是能被计算机识别，并输入给计算机处理的符号集合。也就是说，数据其实就是符号，这些符号必须具体两个前提：

  1. 可以输入到计算机中
  2. 能被计算机程序识别

• 数据元素：是组成数据的、有一定意义的基本单位，在计算机中通常作为整体处理，也被称为记录。比如人、牛、马、鸡等等。

• 数据项：一个数据元素可以由若干个数据项组成，比如人可以由手、脚、鼻子等数据项，数据项是数据不可分割的最小单位。

• 数据对象：是性质相同的数据元素的集合，是数据的子集。

• 数据结构：是相互之间存在的一种或多种特定关系的数据元素的集合。

逻辑结构和物理结构

• 按照视点的不同，我们把数据结构分为物理结构和逻辑结构。

• 逻辑结构：数据对象中数据元素之间的相互关系。分为下面四种。

  1. 集合结构：结合结构中的数据元素除了同属于一个集合外，他们之间没有其他关系。如下图

     

  2. 线性结构：线性结构中的数据元素之间是一对一的关系，如下图：

  

  3. 树形结构：数据元素之间存在一种一对多的层次关系。如下图：

4. 图形结构：图形结构的数据元素是多对多的关系。如下图所示：

• 物理结构（存储结构）：数据的逻辑结构在计算机中的存储形式。数据元素的存储结构形式有两种，分别是顺序存储和链式存储。

  1. 顺序存储：把数据元素存放在地址连续的存储单元里，其数据间的逻辑关系和物理关系是一致的。

  

  2. 链式存储：是把数据元素存放在任意的存储单元里，这组存储单元可以是连续的，也可以是不连续的。

  

抽象数据类型

• 数据类型：是指一组性质相同的值的集合及定义在此集合上的一些操作的总成。数据类型又可以分为两类：

  1. 原子类型：是不可再分解的基本类型，包括整型、实型、字符型等。
  2. 结构类型：由若干个类型组合而成，是可以再分解的。例如整形数组是由整型组成。

• 抽象是指抽取出事物具有的普遍性的本质。抽象是一种思考问题的方法，他隐藏了繁琐的细节，只保留实现目标所必须的信息。

• 抽象数据类型：是指一个数学模型及定义在该模型上的一组操作。

• 抽象数据类型体现了程序设计中问题分解、抽象和信息隐藏的特性。下面是对抽象数据类型的标准格式：