数据结构与算法——数据结构基本概念

对于做显示行业来说，主要应用的数据结构有：队列、栈、图、矩阵、空间索引树、检索；

对于做操作系统来来说，主要应用的数据结构有：队列、存储管理表、排序、目录树；

数据结构描述的是如：表、树、图之类的逻辑关系的数据。

专业名词

数据（Data）

• 数据是能输入计算机且能被计算机处理的各种符号的集合
• 信息载体
• 是对客观事物符号化的表示
• 能被计算机识别、存储和加工
• 包括：
  • 数值型的数据：整数、实数等
  • 非数值型的数据：文字、图像、图形、声音等

数据元素（Data Element）

• 是书的基本单位，在计算机程序中通常作为一个整体进行考虑和处理
• 也简称为元素，或称为记录、结点或顶点
• 一个数据元素可由若干个数据项组成

数据项（Data ltem）

• 构成数据元素的不可分割的最小单位

数据对象（Data Object）

• 是性质相同的数据元素的集合，是数据的一个子集

数据元素与数据对象

• 数据元素——组成数据的基本单位
• 数据对象——性质相同的数据元素的集合

数据结构（Data Structure）

什么是数据结构呢？

• 数据元素不是鼓励存在的，他们之间存在着某种关系，数据元素相互之间的关系称为结构
• 是指相互之间存在一种或多特定关系的数据元素集合
• 数据结构是带结构的数据元素的集合

数据结构与包括以下三个方面的内容：

1. 数据元素之间的逻辑关系，也称为逻辑结构
2. 数据元素及其关系在计算机内存中的表示（又称为映像），称为数据的物理结构或数据的存储结构
3. 数据的运算和实现，即对数据元素可以施加的操作以及这些操作在相应的存储结构上的实现

逻辑结构

• 描述数据元素之间的逻辑关系
• 与数据的存储无关，独立于计算机
• 是从具体问题抽象出来的数学模型

物理结构（存储结构）

• 数据元素及其关系在计算机存储器中的结构（存储方式）
• 是数据结构在计算机中的表示

逻辑结构与存储结构的关系：

• 存储结构是逻辑关系的映象
•  逻辑结构是数据结构的抽象，村粗结构是数据结构的实现
• 两者综合起来建立了数据元素之间的结构关系

逻辑结构的种类

划分方法一

（1）线性结构

        有且仅有一个开始和一个终端结点，并且所有节点都最多只有一个直接前趋和一个直接后继。

        例如：线性表、栈、队列、串

（2）非线性结构

        一个几点可能有多个直接前趋和直接后继

        例如：树、图

划分方法二

        （1）集合结构：结构中的数据元素之间除了同属于一个集合的关系外，无任何其它关系

        （2）线性结构：结构中的数据元素之间存在着一对一的线性关系

        （3）树形结构：结构中的数据元素之间存在着一对多的层次关系

        （4）图状结构或网状结构：结构中的数据元素之间存在着多对多的任意关系

四种基本的存储结构：

顺序存储结构：

• 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由元素的存储位置来表示
• C语言中用数组来实现顺序存储结构

链接存储结构：

• 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用指针表示
• C语言中用指针来实现链存储结构

索引存储结构

• 在存储结点信息的同时，还建立附加的索引表
• 索引表中的每一项称为一个索引项
• 索引项一般形式是：（关键字，地址）
• 关键字是能唯一标识一个结点的那些数据项。
• 若每个结点在索引表中都有一个索引项，则该索引表称之为稠密索引。若一组结点在索引表中之对应一个索引项，则该索引表称之为稀疏索引

散列存储结构

• 根据结点的关键字直接计算该结点的存储地址