数据结构基础概念

什么是数据结构

  • 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

  • 数据结构就是关系,数据元素相互之间存在一种或多种特定关系的集合


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    数据结构
  • 逻辑结构

    数据对象中数据元素之间的相互关系

  • 物理结构

    数据的逻辑结构在计算机中的存储形式

  • 四大逻辑结构

    • 集合结构
    • 线性结构
    • 树形结构
    • 图形结构
  • 物理结构:研究如何把数据存储到计算机的存储器(内存)中


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    物理结构
  • 顺序存储结构

把数据元素存放在地址连续的存储单元中,其数据间的逻辑关系和物理关系是一致的

  • 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

算法

算法是解决特定问题求解的描述,在计算机中表现为指令的有限序列,并且每条指令表示一个或多个操作

  • 算法的特性
    • 输入:算法具有零个或多个输入
    • 输出:算法至少有一个或多个输出
    • 有穷性: 算法在执行有限的步骤z会后,自动结束而不会出现无线循环,并且每一个步骤在可接受的时间内完成
    • 确定性:算法的每一个步骤都具有确定的含义;在一定的条件下,只有一条执行路径,相同的输入只能唯一的输出结果;算法的每个步骤都应该被精确定义而无歧义。
    • 可行性:算法的每一步都必须是可行的,也就是说,每一步都能够执行有限次数完成
    • 正确性:算法至少应该具有输入、输出和加工处理无歧义性、能正确反映问题的需求,能够得到问题的正确答案
      • 算法程序没有语法错误
      • 算法程序对于合法输入能够产生满足要求的输出
      • 算法程序对于非法输入能够产生满足规格的说明
      • 算法程序对于故意刁难的测试输入都有满足要求的输出结果
    • 可读性:算法设计的另一目的是为了便于阅读、理解和交流
    • 健壮性:当输入数据不合法时,算法也能做出相关处理,而不是产生异常、奔溃或莫名其妙的结果
    • 时间效率高、存储量低

算法并不是唯一的,同一个问题,可以有多种解决问题的算法

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