数据结构和算法（1）：基本概念

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为什么要学习数据结构和算法？        

数据结构和算法学什么？

需要了解几个专业术语

数据：

数据元素:

数据项：

数据对象：

数据结构：

数据结构中的逻辑结构与物理结构

1.逻辑结构：

2.物理结构：

参考书籍和教学视频

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为什么要学习数据结构和算法？        

在系统的学习数据结构之前， 你是不是跟我一样有这样的困惑。在我们的工作当中，我们所需要的如栈、队列、链表、以及查找、排序等算法，在编程语言的开发工具包中都有完美的实现，我们只需要掌握如何使用它们就可以了，为什么还要去弄懂这些算法原理呢？

我认为至少有以下几点：

1. 选择最适合的算法：了解不同算法的原理和特性，可以帮助您选择最适合特定问题的算法。每个算法都有其优势和限制，知道如何评估算法的效率和适应性，可以帮助您选择最优解决方案。

2. 优化性能：虽然工具包提供了算法的实现，但并不意味着它们都是最优的。通过理解算法原理，可以进行性能分析和优化。可以根据特定情况对算法进行微调，或者甚至开发自己的算法来满足特殊需求，从而提高程序的效率和性能。

3. 调试和故障排除：在使用算法时，可能会遇到错误或意外结果。了解算法的内部工作原理可以帮助您更好地理解问题所在，并进行更有效的调试和故障排除。

4. 扩展能力：工具包中的实现是固定的，但在实际开发中，您可能会遇到新的情况和需求。了解算法原理可以帮助您推断如何扩展或修改现有的算法以满足特定要求。

5. 学习基本计算原理：算法是计算机科学的核心基础。了解算法原理有助于您建立坚实的计算机科学基础，并提高您的编程能力和问题解决能力。

总之，虽然工具包提供了方便的实现，但深入理解算法原理对于成为更好的开发人员和解决问题的能力至关重要。

数据结构和算法学什么？

在学习数据结构和算法时，将涉及以下内容：

1. 数据结构：数据结构是一种组织和存储数据的方式。学习数据结构涉及了解不同的数据结构类型、它们的特性、存储方式和操作方法。常见的数据结构包括数组、链表、栈、队列、树、图等。

2. 算法：算法是一组解决特定问题的有序步骤。学习算法包括了解算法的概念、逻辑和分析方法。你将学习不同算法的设计思想、常见的算法模式和技巧，以及解决特定问题的有效算法。常见的算法包括排序算法、搜索算法、图算法、动态规划算法等。

3. 数据结构和算法的分析：学习数据结构和算法分析涉及了解算法的时间复杂度和空间复杂度。你将学习如何评估算法的效率和资源利用情况，并了解最坏情况、平均情况和最好情况下的运行时间。这将帮助你选择合适的数据结构和算法来解决问题。

4. 操作和应用：在学习数据结构和算法过程中，你将学习如何使用各种数据结构和算法来解决实际问题。你将掌握数据结构的插入、删除、查找等操作，以及算法的实现和调试技巧。通过编写代码和解决问题，你将应用所学知识并提升你的编程能力。

在数据结构和算法领域，还有许多具体的概念和技术需要学习，如哈希表、堆、红黑树、贪心算法、回溯算法等。通过系统学习这些知识，你将建立起扎实的基础，能够更好地理解和应用数据结构和算法来解决各种计算问题。

需要了解几个专业术语

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。

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成体处理。比如，在人类中，人就是数据元素。图中的People、Jocelyn、Michael、Tony、Lily都可以成为数据元素。

数据项：

一个数据元素可以由若干个数据项组成。数据项是数据不可分割的最小单位。比如：People类中的name、id、age、address、......被成为数据项

数据对象：

是性质相同的数据元素的集合，是数据的子集。比如：图中Jocelyn、Michael、Tony、Lily构成的集合被陈成为数据对象。

数据结构：

是相互之间存在一种或多种特定关系的数据元素的集合。

简单的理解就是关系。比如分子结构，就是说组成分子的原子之间的排列方式。严格点说，结构是指各个组成部分相互搭配和排列的方式。在现实世界中，不同数据元素之间不是独立的，而是存在特定的关系，我们将这些关系成为结构哦。比如：图中四人构成的关系就可以用做数据结构表示。

 更好的理解术语之间的包含关系

数据
数据对象
数据元素		数据元素		数据元素		数据元素
数据项1	数据项2	数据项1	数据项2	数据项1	数据项2	数据项1	数据项2

数据结构中的逻辑结构与物理结构

按照视点的不同，我们把数据结构分为逻辑结构和物理结构

1.逻辑结构：

是指数据对象中数据元素之间的相互关系。逻辑结构分为以下四种：

1.1.集合结构：集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。

1.2.线性结构：数据之间是一对一的关系

1.3.树形结构：数据元素之间存在一对多的层次关系

1.4.图形结构：数据元素之间多对多的关系。我们生活中常常能遇到，比如北京地铁交通图，组织架构图。

2.物理结构：

通常也被称为存储结构，是指数据的逻辑结构在计算机中的存储形式。数据的存储结构应正确反应数据元素之间的逻辑关系。形式有两种：顺序存储和链式存储。

2.1.顺序存储：是把数据员孙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。

2.2.链式存储结构:是把数据元素存放在任意的存储单元里，通过指针记录数据元素的地址，这组存储单元可以是连续的，也可以是不连续的。

参考书籍和教学视频

参考：

《图解数据结构 使用C#》——作者: 吴灿铭 / 胡昭民

《大话数据结构》——作者：程杰

【数据结构与算法基础（青岛大学-王卓）】 https://www.bilibili.com/video/BV1nJ411V7bd/?share_source=copy_web&vd_source=38ed12eb64a70618ffa8e44b3d5eadf6

【王道计算机考研 数据结构】 https://www.bilibili.com/video/BV1b7411N798/?share_source=copy_web&vd_source=38ed12eb64a70618ffa8e44b3d5eadf6