数据结构的定位与目标在于为程序设计提供高效的数据组织方式

数据结构的定位与目标在于为程序设计提供高效的数据组织方式，通过分析数据的特性，选择合适的逻辑结构、存储结构以及相应的操作方法，从而提升程序运行效率和资源利用率。它是算法实现的基础，直接影响程序的时间复杂度和空间复杂度。

核心概念：
数据结构是数据元素的集合及其之间关系的总称。它主要包括两个方面：

• 逻辑结构：描述数据元素之间的抽象关系，如线性关系（一对一）、树形关系（一对多）、图状关系（多对多）等。
• 存储结构（物理结构）：指数据在计算机中的实际存储形式，主要有顺序存储、链式存储、索引存储和散列存储等方式。

根据逻辑结构可分为：

1. 线性结构：如线性表、栈、队列、串、数组等，元素间是一对一的关系；
2. 非线性结构：如树结构（层次关系）、图结构（网状关系）。

数据结构与算法密不可分，常被合称为“算法与数据结构”。良好的数据结构设计能显著简化算法逻辑并提高执行效率。

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线性结构（3.1 节）特点：
元素按顺序排列，每个元素最多只有一个前驱和一个后继（首元无前驱，尾元无后继），体现了一种单一线性的前后关系，适用于处理具有序列性质的数据，如时间序列、列表信息等。

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线性表（3.1.1 节）详解：
作为最基本的线性结构，线性表广泛应用于各种场景，例如数组、链表均是其实现形式。

• 定义（非空线性表）：

  • 存在唯一的第一个元素（表头）；
  • 存在唯一的最后一个元素（表尾）；
  • 除首尾外，每个元素有且仅有一个直接前驱和一个直接后继。

• 存储方式：

  1. 顺序存储（顺序表）：使用一段连续的存储单元存放数据元素，通常用数组实现。优点是支持随机访问，缺点是插入/删除效率低（需移动大量元素）。

     #define MAXSIZE 100
     typedef struct {
         int data[MAXSIZE];
         int length;
     } SeqList;
     

  2. 链式存储（链表）：通过指针链接节点，不要求连续存储空间。优点是插入/删除高效，缺点是不支持随机访问，需从头遍历。

     typedef struct Node {
         int data;
         struct Node* next;
     } ListNode;
     

• 基本操作：

  • 插入：在指定位置插入新元素；
  • 删除：移除指定位置的元素；
  • 查找：按值或位置查找元素；
  • 实现效率取决于存储方式：顺序表查找快但增删慢；链表增删快但查找慢。

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补充背景：
数据结构是计算机科学的核心课程之一，贯穿于操作系统、数据库、编译原理、人工智能等多个领域。线性表作为最基础的结构，是理解更复杂结构（如栈、队列、树）的前提，在实际开发中应用极为广泛，比如动态数组（vector）、LinkedList 类等都基于线性表思想构建。