程序猿必修课之数据结构（一）数据结构基本概念和术语

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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。

本文将“数据结构”分为 “数据” 和 “结构” 两部分。

数据

1. 程序设计 = 数据结构 + 算法

2. 数据

   “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。也就是说，我们这里说的数据其实就是符号，而且这些符号必须具备两个前提：

   • 可以输入到计算机中
   • 能被计算机程序处理

   比如，数值、声音、图像、视频等都是数据。

3. 数据元素

   “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。

   比如，在人类中，人就是数据元素。

4. 数据项

   一个数据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。

   比如人这个数据元素，可以有眼、耳、嘴等这些数据项，也可以有姓名、年龄、性别等这些数据项。

5. 数据对象

   “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量和类型的数据项。比如人都有姓名、性别等相同的数据项。

6. 数据结构

   “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。

它们之间的关系：

数据（数据对象）
|
数据元素
|
数据项

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。逻辑结构是面向问题的，而物理结构是面向计算机的。

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。

逻辑分为四种：

1. 集合结构：

集合结构中的数据元素除了同属于一个集合外，它们之间没有其他关系。

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。

物理结构

“物理结构”是指数据的逻辑结构在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：
   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：
   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。

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。

在C语言中，按照取值的不同，数据类型可以分为两类：

• 原子类型：不可以再分解的基本类型，包括整型、实型、字符型等。
• 结构类型：由若干个类型组合而成，是可以再分解的。

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。它体现了程序设计中问题分解、抽象和信息隐藏的特性。

抽象数据类型的标准格式：

ADT 抽象数据类型名
Data
    数据元素之间逻辑关系的定义
Operation
        操作 1
            初始条件
            操作结果描述
        操作 2
            ……
        操作 n
            ……
endADT

总结

1. 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。
2. 数据的逻辑结构分为：集合结构、线性结构、树形结构、图形结构。
3. 数据的物理结构分为：顺序存储结构和链式存储结构。

下一章 程序猿必修课之数据结构（二）算法和算法的复杂度