目录
1.3 数据结构起源
1.4 基本概念和术语
1.4.1 数据
1.4.2 数据元素
1.4.3 数据项
1.4.4 数据对象
1.4.5 数据结构
1.5 逻辑结构与物理结构
1.5.1 逻辑结构
1.5.2 物理结构
1.6 抽象数据类型
1.6.1 数据类型
1.6.2 抽象数据类型
1.7 总结
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
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。 数据不仅包括整型、实型等数值类型,还包括字符及声音、图像、视频等非数值类型。
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。如人类中,数据元素就是人;畜类,数据元素是牛、马等动物。
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。
对人来说,数据项就是眼、耳、嘴、手和脚等,也可以是姓名、年龄,性别。出生地址。联系电话等数据项。具体的数据项,要视你做的系统来决定。
是性质相同的数据元素的集合,是数据的子集。性质相同指数据元素具有相同数量和类型的数据项,如人都有姓名、生日。性别等相同的数据项。
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:是指数据对象中数据元素之间的相互关系。
1、集合结构
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。类似于数学中的集合。
2、线性结构
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: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:图形结构的数据元素是多对多的关系。
物理结构:是指数据的逻辑结构在计算机中的存储形式。也叫存储结构。
数据是数据元素的集合,那么根据物理结构的定义,实际上就是如何把数据元素存储到计算机的存储器汇总。存储器主要是针对内存而言,硬盘、软盘、光盘等外部存储器的数据组织通常用文件结构来描述。
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2种:顺序存储和链式存储。
1.顺序存储结构
顺序存储结构:是把数据元素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
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相关联数据元素的位置。
逻辑结构是面向问题的,而物理结构是面向计算机的,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。
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或表达式的取值范围和所能进行的操作。
C语言中,按照取值的不同,数据类型可以分为两类:
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非忽略非本质的细节,是对具体事务的一个概括。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。
对已有的数据类型进行抽象,就有了抽象数据类型。
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仅取决于它的一组逻辑操作,而与其在计算机内部如何表示和实现无关。
如各个计算机,不管大型机、小型机、PC、平板电脑、PDA,甚至智能手机都拥有“整数”类型,也需要整数间的运算,那么整型其实就是一个抽象数据类型,尽管它在上面提到的这些在不同计算机中的实现方法上可能不一样,但由于其定义的数学特性相同,在计算机编程者看来,它们都是相同的。因此,“抽象”的意义在于数据类型的数学抽象特性。
抽象数据类型不仅仅指那些已经定义并实现的数据类型,还可以是计算机编程者在设计软件程序时自己定义的数据类型。
根据抽象数据类型的定义,它还包括定义在该模型上的一组操作。
一个抽象数据类型定义了:一个数据对象、数据对象中各数据元素之间的关系及对数据元素的操作。如“超级玛丽”中的马里奥,定义的操作:走(前进、后退、上、下)、跳、打子弹等。
事实上,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。
描述抽象数据类型的标准格式:
本章介绍了数据结构的一些相关概念.
由这些概念,给出了数据结构的定义: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: