数据结构与算法1——简单介绍数据结构和算法

一、什么是数据结构？

数据结构事实上是这个样子的：
—— 程序设计 = 数据结构 + 算法
—— 再简单的来说数据结构就是关系，没错，就是数据元素之间存在的一种或者多种特定关系的集合。
（比如说人与人之间就有剪不断理还乱的关系。）

二、逻辑结构和物理结构

逻辑结构：是指数据对象中数据元素之间的相互关系，也是我们今后最需要关注和讨论的问题。

1. 集合结构：
   
2. 线性结构
   
3. 树形结构
   
4. 图形结构
   

物理结构：是指数据的逻辑结构在计算机中的存储形式。
实际上研究的就是如何把数据元素存储到计算机的存储器中。
存储器主要是针对内存而言的，像硬盘、软盘、光盘等外部存储器的数据组织通常用文件结构来描述。

三、数据元素的存储形式

数据元素的存储结构形式有两种：顺序存储和链式存储。

顺序存储：是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。（比如数组）

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。

相对于顺序存储结构，链式存储结构不仅要存数据还要存一个指向下一个元素的指针。

四、什么是算法？

打个比方，其实数据结构和算法的关系就比如像好基友一辈子的关系。

事实上，数据结构和算法也有类似的关系。只谈数据结构，我们可以在很短的时间内就把几种重要的数据结构介绍完。不过听完后，你可能会没有什么感觉，不知道这些数据结构有啥用处。
现在从一个有关从1加到100的小故事作为开端：

int i, sum=0, n=100;
for(i=1; i<=n; i++)
{
	sum = sum +i;
}
printf("%d",sum);

对比下，用高斯算法，我们可以这样写：

int i, sum=0, n=100;
sum = (1+n)*n/2;
printf("%d",sum);

可能以计算机的神速，两个算法都可以秒杀解决掉！但是，如果我们把条件换成1加到1千万，或者1加到1千亿，差距就可想而知了，甚至人脑都可以比电脑算得快。所以一个好的算法是多少的伟大！

所以什么是算法？
——简单说，算法就是你泡妞儿的技巧和方式。

五、算法的特性

1. 输入
   ——算法具有零个或者多个输入
2. 输出
   ——算法至少有一个或者多个输出
3. 有穷性
   ——每个步骤在可接受的时间内完成
4. 确定性
   ——算法每个步骤都具有确定的含义，不会出现二义性。
5. 可行性
   ——算法的每一步都必须是可行的。

六、算法设计的要求

尽管算法不唯一，但我们要学习掌握一些好的算法，对我们解决问题都很有帮助！

1. 正确性：
   ——算法程序没有语法错误。
   ——算法程序对于合法输入能够产生满足要求的输出。
   ——算法程序对于非法输入能够产生满足规格的说明。
   ——算法程序对于故意刁难的测试输入都有满足要求的输出结果。
2. 可读性
3. 健壮性
4. 时间效率高和存储量低
   好的算法犹如老婆，应该具备时间效率高和存储量低的特点。所以在设计算法的时候我们应该尽量思考这两个方面的问题。