数据结构基本概念

数据结构

基本概念和术语

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。数据不仅仅包括整型、实型，还包括字符及声音、图像、视频等非数值类型。

1.1 数据就是符号，这些符号必须具备有两个前提：

可以输入都计算机中

能被计算机程序处理

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，也被称为记录。

数据项

一个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。

数据对象

是性质相同的数据元素的集合，是数据的子集。

4.1 性质相同是指数据元素具有相同的数量和类型的数据项。

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。

逻辑结构与物理结构

逻辑结构

是指数据对象中的数据元素之间的相互关系。

集合结构：集合结构中的数据元素除了同属于一个集合外，它们之间没有其他的关系。

线性结构：线性结构中的数据元素之间是一对一的关系。

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。

图形结构：图形结构的数据元素是多对多的关系。

逻辑结构是针对具体问题的，是为了解决某个问题，在对问题理解的基础上，选择一个合适的数据结构表示数据元素之间的逻辑关系。

物理结构(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映数据元素之间的逻辑关系，这才是最为关键的，如何存储数据元素之间的逻辑关系，是实现物理结构的重点和难点。

数据元素的存储结构形式有两种：顺序存储和链式存储

2.1 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。

2.2 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应其逻辑关系，因此需要使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相关联数据元素的位置。

逻辑结构是面向问题的，而无力结构是面向计算机的，其基本的目的就是将数据及其逻辑关系存储到计算机的内存中。

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、表达式都有各自的取值范围。类型就是用来说明变量或表达式的取值范围和所能继续进行的操作。

抽象数据类型

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。

抽象数据类型是指一个数学模式及定义在该模型上的一组操作。抽象数据类型的定义仅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。

类似于面向对象中的对象，一个对象是一系列特征和行为的抽象，即有自己的实例变量和方法。

抽象数据类型体现了程序设计中问题分解、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。