数据结构基础

什么是数据结构：

数据结构是用于组织，处理，检索和存储数据的专用格式。有几种基本的和高级的数据结构类型，所有这些结构都旨在根据特定目的排列数据。数据结构使用户可以轻松地以适当的方式访问和使用他们所需的数据。最重要的是，数据结构构架了信息的组织，以便机器和人类可以更好地理解它。

在计算机科学和计算机编程中，可以选择数据结构或将其设计为存储数据，以便将其与各种算法一起使用。在某些情况下，算法的基本操作与数据结构的设计紧密相关。每个数据结构都包含有关数据值，数据之间的关系以及（在某些情况下）可应用于数据的函数的信息。

例如，在面向对象的编程语言中，数据结构及其关联的方法作为类定义的一部分绑定在一起。在非面向对象的语言中，可能定义了一些功能以与数据结构一起使用，但是从技术上讲，它们不是数据结构的一部分。

数据结构重要的原因：

大多数计算机编程语言中可用的典型基本数据类型（例如整数或浮点值）通常不足以捕获用于数据处理和使用的逻辑意图。然而，摄取，操纵和产生信息的应用程序必须了解如何组织数据以简化处理。数据结构以逻辑方式将数据元素组合在一起，并促进数据的有效使用，持久性和共享。它们提供了描述数据元素组织方式的正式模型。

数据结构是更复杂的应用程序的构建块。通过将数据元素组合到一个逻辑单元中来设计它们，该逻辑单元代表与算法或应用程序相关的抽象数据类型。抽象数据类型的一个示例是“客户名称”，它由“名”，“中间名”和“姓”的字符串组成。

不同的任务需要选择不用的数据结构，选择不合适的数据结构可能会导致运行时间缓慢或代码无响应。

选择数据结构时要考虑的五个因素：
1.存储什么样的信息
2. 信息如何使用
3. 创建数据后应将数据保留或保留在何处
4. 整理数据的最佳方法是什么
5. 应该考虑内存和存储预留管理的哪些方面

如何使用数据结构？

数据结构用于实现抽象数据类型的物理形式。数据结构是设计高效软件的关键部分。它们在算法设计以及计算机程序中如何使用这些算法方面也起着至关重要的作用。

早期的编程语言（例如Fortran，C和C ++）使程序员能够定义自己的数据结构。如今，许多编程语言都包含大量的内置数据结构来组织代码和信息。例如，Python列表和字典以及JavaScript数组和对象是用于存储和检索信息的通用编码结构。

软件工程师使用与数据结构紧密相关的算法-例如列表，队列和从一组值到另一组值的映射。这种方法可以融合到各种应用程序中，包括在关系数据库中管理记录的集合，以及使用称为二叉树的数据结构为这些记录创建索引。
如何使用数据结构：

存储数据。数据结构用于有效的数据持久性，例如指定属性的集合以及用于在数据库管理系统中存储记录的相应结构。

管理资源和服务。通过使用数据结构（例如用于内存分配的链表，文件目录管理和文件结构树以及进程调度队列）来启用核心操作系统（OS）资源和服务。

数据交换。数据结构定义了应用程序之间共享的信息的组织，例如TCP / IP数据包。

排序和排序。诸如二进制搜索树（也称为有序或排序的二进制树）之类的数据结构提供了对对象（例如用作标签的字符串）进行排序的有效方法。使用优先级队列之类的数据结构，程序员可以管理根据特定优先级组织的项目。

编制索引。甚至更复杂的数据结构（例如B树）也用于索引对象，例如存储在数据库中的那些对象。

正在搜寻。使用二叉搜索树，B树或哈希表创建的索引可加快找到特定抢手物品的能力。

可扩展性。大数据应用程序使用数据结构来跨分布式存储位置分配和管理数据存储，从而确保可伸缩性和性能。某些大数据编程环境（例如Apache Spark）提供的数据结构可以反映数据库记录的基础结构，从而简化查询。

数据结构按照特征分类

1.线性或非线性
2. 同构或异构
3. 静态或动态。

数据类型

1.布尔型：true或false的逻辑值。

2.整型：用于存储数学整数（或计数数字）上的范围。不同大小的整数拥有不同的值范围-例如，带符号的8位整数保存的值介于-128到127之间，而无符号的32位长整数保存的值介于0到4,294,967,295之间

3.浮点数：存储实数的公式表示形式

4.string：它是一个字符数组，后跟一个停止码-通常是一个“ 0”值-或使用一个为整数值的length字段进行管理

5.指针型：它们是指向其他值的参考值

6.字符型：它使用从已定义的整数值到符号的映射中的符号

7.定点数：在某些编程语言中使用的定点数保留实数值，但以小数点左右的数字形式进行管理