数据结构绪论

一、定义

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。

数据结构是一门研究非数值计算的程序设计问题中的操作对象，以及它们之间的关系和操作等相关问题的学科。

程序设计 = 数据结构 + 算法

二、历史

1.1968年，每个高德纳（Donald E. Knuth）教授在其所写的《计算机程序设计艺术》第一卷《基本算法》中，较系统的阐述了数据的逻辑结构和存储结构及其操作，开创了数据结构的课程体系。童年数据结构作为一门独立的课程，在计算机科学的学位课程中开始出现。

2.70年代初，出现了大型程序，软件也开始相对独立，结构程序设计成为程序设计方法学的主要内容，人们越来越重视“数据结构”，认为程序设计的实质是对确定的问题选择一种好的结构，加上设计一种好的算法。

三、术语

1. 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。

关于符号应该有如下特点：

(1).可以输入到计算机中

(2).能被计算机程序处理

2.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整体处理。也被成为记录。

3.数据项：一个数据元素可以有若干个数据项组成。数据项是数据不可分割的最小单位。

4．数据对象：是性质相同的数据元素的集合，是数据的子集。（性质相同：是指数据元素具有相同数据量和类型的数据项）

5.数据结构

结构：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。（结构是指各个组成部分相互搭配和排列的方式）。

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。（在计算机中，数据元素并不是孤立的、杂乱无序的，而是具有内在联系的数据集合。数据元素之间存在的一种或多种特定关系，也就是数据的组织形式）。

四、存储结构

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。

（一）、逻辑结构

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. 集合结构：集合结构中的数据元素除了同属一个集合外，它们之间没有其他关系。（各个数据元素是“平等”的，它们的共同属性是“同属于一个集合”）

2. 线性结构：线性结构中的数据元素之间是一对一的关系。

3. 树形结构：树形结构中的数据元素之间存在一种一对多的层次关系。

4. 图形结构：图形结构的数据元素是多对多的关系。

注意：

(1).将每一个数据元素看做一个节点，用圆圈表示。

(2).元素之间的逻辑关系用节点之间的连续表示，如果这个关系是有方向的，那么用带箭头的连线表示。

（二）、物理结构

物理结构：是指数据的逻辑结构在是计算机中的存储形式。

数据元素的存储结构形式有两种：顺序存储和链式存储。

1. 顺序存储结构：是把数据元素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. 链式存储结构：是把数据元素存放在任意的存储单元里，这组存储单元可以是连续的，也可以是不连续的。（数据元素的存储关系并不能反映其逻辑关系，因此需要用一个指针存放数据元素的地址，这样通过地址就可以找到关联数据元素的位置）

逻辑结构是面向问题的，而物理结构就是面向计算机的，其基本的目标就是将数据及其逻辑关系存储到计算机的内存中。

五、抽象数据类型

数据类型：是指一组性质相同的值的集合及定义在此集合上的一些操作的总称。（数据类型是按照值的不同进行划分的。在高级语言中，每个变量、常量和表达式都有各自的取值范围。类型就用来说明变量表达式的取值范围和所能进行的操作）。

在C语言中，按照取值的不同，数据类型可以分为两类：

(1).原子类型：是不可以再分解的基本类型，包括整形、实型、字符型等。

(2).结构类型：由若干个类型组合而成，是可以再分解的。例如，整型数组是由若干整型数据组成的。

抽象是指抽取出事物具有的普遍性的本质。（它是抽出问题的特征而忽略非本质的细节，是对具体事物的一个概括。抽象是一种思考问题的方式，它隐藏了繁杂的细节，只保留实现目标所必需的信息。）

抽象数据类型（Abstract Data Type,ADT）:是指一个数学模型及定义在该模型上的一组操作。（抽象数据类型的定义取决于它的一组逻辑特性，而与其在计算机内部如何表示和实现无关。）

“抽象”的意义在于数据类型的数学抽象特性。

抽象数据类型体现了程序设计中间问题分析、抽象和信息隐藏的特性。抽象数据类型把实际生活中的问题分解为多个规模小且容易处理的问题，然后建立一个计算机能处理的数据模型，并把每个功能模块的实现细节作为一个独立的单元，从而使具体实现过程隐藏起来。

六、总结

数据结构的定义：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。同样是结构，从不同的角度来讨论，会有不同的分类：

逻辑结构物理结构

1. 集合结构

2. 线性结构

3. 树形结构

4. 图形结构

1. 顺序存储结构

2. 链式存储结构