数据结构

一、数据结构

1.数据（data）是信息的载体，在计算机科学中是指所有能被计算机程序识别和处理的符号集合。可将数据分为两大类：一类是整数、实数等数值数据；另一类是文字、声音、图形和图像等非数值数据。

2.数据元素（data element）是数据的基本单位，在计算机程序中通常作为一个整体进行考虑和处理。构成数据元素的不可分割的最小单位称为数据项（data item）。数据元素是讨论数据结构是涉及的最小单位，数据项一般不予考虑。

3.数据结构（data structure）是指相互之间存在一定关系的数据元素的集合。是计算机中存储、组织数据的方式。它包含三方面的内容，逻辑关系、存储关系及操作。

数据结构分为逻辑结构和存储结构。

数据的逻辑结构（logical structure） 是指数据元素之间逻辑关系的整体。根据数据元素之间逻辑关系的不同，数据结构分为以下四类：

• 1）集合：数据元素之间就是“同属于一个集合”，除此之外，没有任何关系。
• 2）线性结构：数据元素之间存在着一对一的线性关系。
• 3）树结构：数据元素之间存在着一对多的层次关系。
• 4）图结构：数据元素之间存在着多对多的任意关系。

数据的逻辑结构常用逻辑关系图来描述，其描述方法是：将每一个数据元素看作一个结点，用圆圈表示，元素之间的逻辑关系用结点之间的连线表示，如果强调关系的方向性，则用带箭头的连线表示关系。

数据的存储结构（storage structure） 又称为物理结构，是数据及其逻辑结构在计算机中的表示。通常有两种存储结构：顺序存储结构和链式存储结构。

顺序存储结构的基本思想是：用一组连续的存储单元依次存储数据元素，数据元素之间的逻辑关系是由元素的存储位置来表示的。

链式存储结构的基本思想是：用一组任意的存储单元存储数据元素，数据元素之间的逻辑关系是用指针来表示。

二、抽象数据类型

1.数据类型（data type）是一组值的集合以及定义于这个值集上的一组操作的总称。

2.抽象（abstract），就是抽出问题本质的特征而忽略非本质的细节，是对具体事物的一个概括。抽象可以实现封装和信息隐藏。

3.抽象数据类型（abstract data type，ADT）是一个数据结构以及定义在该结构上的一组操作的总称。

简单的ADT定义：

ADT抽象数据类型名
Data
	数据元素之间逻辑关系的定义
Operation
	操作1
		······
	操作2
		······
	······
endADT

三、常见的数据结构

• 栈（Stack）： 栈是一种特殊的线性表，它只能在一个表的一个固定端进行数据结点的插入和删除操作。
• 队列（Queue）： 队列和栈类似，也是一种特殊的线性表。和栈不同的是，队列只允许在表的一端进行插入操作，而在另一端进行删除操作。
• 数组（Array）： 数组是一种聚合数据类型，它是将具有相同类型的若干变量有序地组织在一起的集合。
• 链表（Linked List）： 链表是一种数据元素按照链式存储结构进行存储的数据结构，这种存储结构具有在物理上存在非连续的特点。
• 树（Tree）： 树是典型的非线性结构，它是包括，2 个结点的有穷集合 K。
• 图（Graph）： 图是另一种非线性数据结构。在图结构中，数据结点一般称为顶点，而边是顶点的有序偶对。
• 堆（Heap）： 堆是一种特殊的树形数据结构，一般讨论的堆都是二叉堆。
• 散列表（Hash table）： 散列表源自于散列函数(Hash function)，其思想是如果在结构中存在关键字和T相等的记录，那么必定在F(T)的存储位置可以找到该记录，这样就可以不用进行比较操作而直接取得所查记录。

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