02 |「数据结构、逻辑结构、物理结构」基本概念简析

前言

前言：简析数据结构、逻辑结构、物理结构。

一、数据结构

1. 简介

数据结构就是相互之间存在一种或者多种特定关系的数据元素集合。换句话说数据结构就是带结构的数据元素集合。

数据：指数据元素。

结构：指数据元素之间的关系。

2. 数据

数据在计算机内存中都是以二进制的形式存储。

3. 结构

结构就是数据与数据之间的关系，关系包括：一对一、一对多、多对多。

4. 分析

1）数据在内存中的存储形式分为两种，一种是顺序排列，另一种是散乱排列。

因为数据在内存中是有不同的存储形式，数据结构就是用来管理数据在内存中存储方式。

根据数据的用途和本身的特性来选择两种不同的存储形式。

2）数据结构是一个统称，不同的数据结构具有不同的特点。

可以将数据结构类比成容器，容器是用来盛放东西的，数据结构是用来存放数据的。

不同的数据结构相当于形状不同的容器。

5. 分类

1）线性结构（线性表）

线性结构只用来存储数据数据，并且数据都是一对一的关系，依次排列====。

线性结构包括：数组（顺序表）、链表、栈和队列。

2）树结构

树结构不仅存储数据还要存储数据与数据之间的关系。

树结构包括：普通树、二叉树、AVL 树、红黑树。

3）图结构

二、逻辑结构与物理结构

1. 为什么要有逻辑结构和物理结构？

• 数据结构用来管理数据在内存中的存储。

• 数据结构有很多种（数组、链表、栈、队列、树、图等），具体选用哪个数据结构来存储数据？选择的依据又是什么？

• 选择的依据就是数据的逻辑结构和物理结构。

2. 数据的逻辑结构

1）特点

逻辑结构是抽象的概念。

2）作用

为了确定该选用哪一种数据结构进行数据的存储。

3）选择依据

通过 数据之间的关系来确定。

数据之间的关系包括：一对一（线性结构）、一对多（树结构）、多对多（图结构）。

3. 数据的物理结构

1）特点

• 物理结构是具体的，指数据在内存中实际的存储形式。

• 数组和链表是实现其它数据结构的基石。数据在内存中的存储结构本质上只有两种，一种是数组（顺序存储），另一种是链表（链式存储）。用数组实现的叫做顺序实现，用链表实现的叫链式实现。

2）分类

• 分为集中存放（数组） 和 分散存放（链表）。

• 类比举例：
  内存相当于一个大房子。
  分散存放相当于人们站在各个地方。
  集中存放相当于人们在此房子里排队站在一起。

3）选择依据

a. 内存的空间状态

集中存放要求内存中要有连续的内存空间，如果没有就只能采用分散存放。

b. 数据的用途

例如，对数据的增删改查操。

集中存放查找效率高，适用于遍历频繁。

分散存储更新（删除和添加）元素效率高，适用于更新比较频繁。

4. 总结

• 逻辑结构决定了选用哪种数据结构。
• 为了实现逻辑结构选用物理结构来存储。