数据结构-绪论

数据结构在计算机中扮演着很重要的角色，程序的建立之初便是为了解决生活中的复杂化的问题，而在计算机科学中，程序就是数据结构+算法。算法在此不产生讨论，数据结构的出现，便是为将生活的信息存储到计算机中。

　　例如：学生的信息，成绩，学龄这些信息表示在计算机中呢，于是我们创造了表。

　　　　　公司中各个模块的负责人，上下级的建立关系如何表示呢，于是我们创造了树。

　　　　　如今，网状结构越来越适用于先如今的生活，而如何在计算机中表示呢，于是我们创造了图。

　　　　　。。。。。。

数据结构的基本概念：此处不再冗余，难点在于抽象数据结构。

 

数据结构的三个要素

一、数据的逻辑结构

指反映数据元素之间的逻辑关系的数据结构，其中的逻辑关系是指数据元素之间的前后间关系，而与他们在计算机中的存储位置无关。逻辑结构包括：

1、集合：数据结构中的元素之间除了“同属一个集合” 的相互关系外，别无其他关系；

2、线性结构：数据结构中的元素存在一对一的相互关系；

3、树形结构：数据结构中的元素存在一对多的相互关系；

4、图形结构：数据结构中的元素存在多对多的相互关系。

 二、数据的存储结构

指的是数据结构在计算机中的表示，也称为物理结构，又称映像。它包括数据元素的表示和关系的表示。数据存储结构依赖于计算机语言，它是用计算机语言实现的逻辑结构。数据的线性存储结构主要有：顺序存储、链式存储、索引存储、散列存储。

1. 顺序存储：把逻辑上相邻的数据元素存储在物理位置也相邻的存储单元里，元素之间的关系由存储单元之间的位置关系，即相邻关系来体现。如顺序表。
   • 优点：容易实现随机存取，每个元素占用最少的存储空间。
   • 缺点：只能使用相邻的一整块存储空间，容易产生较多的外部内存碎片。
2. 链式存储：使用表示元素存储地址的指针来表示元素之间的逻辑关系，此时不要求逻辑上相邻的数据元素在物理位置上也相邻。如单链表。
   • 优点：不会出现碎片内存，能充分利用存储单元。
   • 缺点：每个元素由于存储指针而占用额外的存储空间，且只能通过遍历实现顺序存取。
3. 索引存储：在存储数据元素的同时，建立一个附加的索引表。索引表中的每一项称为索引项项，其形式通常为（关键字，地址）。
   • 优点：检索速度快。
   • 缺点：附加的索引表会占用额外的存储空间。在添加或者删除数据元素时，需要同步修改索引表，因此会花费额外的时间。
4. 散列存储：根据元素的关键字以某种方式计算出该元素的存储地址，又称为 hash 存储。如哈希表。
   • 优点：检索、添加、删除的操作速度都很快。
   • 如果散列函数（或者 hash 函数）设计不好的话，可能会出现 hash 冲突，解决冲突又会增加时间和空间开销。

而数据的非线性存储结构主要有：树形存储、图形存储。

 

三、数据的运算

数据的运算主要体现为运算的定义，以及运算的实现。

运算的定义是针对数据逻辑结构的，它描述了运算所能实现的功能。

运算的实现是针对数据存储结构的，它描述了运算的具体操作过程。