数据结构基本概念

写在前面，本篇文章，你将了解到：
1.数据、数据元素、数据项、数据对象的概念及其之间的关系

2.数据结构的定义
3.逻辑结构：集合结构、线性结构、树形结构、图形结构
4.物理结构：顺序存储结构、链式存储结构
5.数据类型，抽象数据类型的定义

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1.基本概念

（1）数据

正所谓“巧妇难为无米之炊”，计算机就是一口锅，而数据就是其中的米，再强大的“锅”，没有“米”下锅，也是一堆破铜烂铁。
数据： 是描述客观事物的符号，能被计算机识别，输入给计算机处理的符号集合。
两个前提：
①可以输入到计算机中
②能被计算机程序处理

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（2）数据元素

数据元素是组成数据的、有一定意义的基本单位。
例如：在人类中，人就是数据元素
在植物类中，树，草等就是数据元素

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（3）数据项

一个数据元素可以又若干个数据项组成
例如：人这样的数据元素，可以有眼，耳，鼻，嘴，手，脚等这些数据项组成，也可以有姓名，年龄等
数据项是数据不可分割的最小单位

注：在数据结构中，我们定义数据项是最小单位，但是真正的问题中，数据元素才是数据结构中建立数据模型的着眼点，就像我们在看电影的时候，讨论电影肯定是讨论电影角色的整体情况，而不会去讨论这个角色的名字，年龄去做分析

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（4）数据对象

性质相同 的数据元素的集合，是数据的子集
性质相同是指具有相同数量和类型的数据项，
例如：人都有姓名，生日，性别等相同的数据项

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（5）数据结构

数据结构：字面意思就是数据的结构，假如我们把一个东西想象成一个分子，那数据结构其实就是这个分子的结构，也就是说数据结构就是组成分子的原子之间的排列方式。
官方点的定义：数据结构就是相互之间存在一种或多种特定关系的数据元素的集合

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（6）逻辑结构

逻辑结构：指的是数据对象中数据元素之间的相互关系
1.集合结构
集合结构中的数据元素除了同属于一个集合外，没有其他关系，各个元素都是平等的，它们的共同属性是“同属于一个集合”，如下图

2.线性结构
数据元素是一对一的关系，如下图

3.树形结构

树形结构中，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

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（7）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，有的地方也叫存储结构

数据是数据元素的集合，物理结构实际上就是指如何把数据元素存储到计算机的存储器中，主要是针对内存而言，其他的像硬盘，U盘这种存储器通常都是用文件结构来描述

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
顺序存储结构：把数据元素存放在地址连续的存储单元里，数据间的逻辑关系和物理关系是一致的

说的简单点，这种存储结构就是排队占位，按顺序排好，每个人都占一定的空间，谁也别插队

例如：当我们定义一个 int a[9] 的数组的时候，内存中就会给我们找一个空地，然后按照int的大小乘以9，开辟一段连续的空间，第一个数组数据在第一个位置，第二个就在第二个位置

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2.链式存储结构

毕竟每个人不一样，不可能每个人都遵守排队的次序，总有人想插队或者排队的人中途上厕所，就会离开自己的位子，那这个队伍中就可能随时都可以添加新的成员，也可以随时去掉一个老成员。当有这种情况的时候，我们的银行、医院等地方，就设置了一个排号系统，就是每个人先领号，叫到号了就轮到你了，没有叫到的时候，哪凉快哪呆着，去干啥都没问题

链式存储结构：就是把数据元素放在任意的存储单元里，这组单元可以是连续的，也可以是不连续的。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的数据元素的位置。

当我们用叫号系统在排队的时候，号码就是索引，通过号码去找寻对应的人办理业务，我们的人可以在办事大厅里随意走动。

显然，链式存储就灵活多了，数据存在哪不重要，只要一个指针就知道存放在哪。

但是链式结构也有自己的不足之处，当我们其中的某一个不见了，那我们的链就断了，就像自行车的链条，少了任意一段链条就断了，得把断掉之后的两端重新再接起来

总结：逻辑结构是面向问题的，物理结构是面向计算机的，目的就是将数据及其逻辑关系存储到计算机的内存中

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（8）数据类型

是指一组性质相同的值的集合几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，每个变量、 常量和表达式都是自己的取值范围。

例如：我们每个人都需要住房子，当然也可以选择住天桥，总归会有个住的地方。显然，当我们没有钱的时候，买不起房子，于是开发商便推出各种房型，别墅，单间，公寓等，面积有大有小，满足不同人的需求。。。同样的，在计算机中，内存空间有限，我们在计算一些整型数字的加减乘除的运算时，不需要去开辟一个适合小数计算的空间，物尽其用就好。于是数据类型就出现了，对数据进行分类。
1.原子类型： 不可以再分解的基本类型，包括整型，字符型等
2.结构类型： 由若干个类型组合而成，是可以再分解的。例如整型数组，由若干个整型数据组合而成

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（9）抽象数据类型

抽象的定义：抽取事物具有普遍性的本质，抽出问题的特征而忽略非本质的细节，是对事物的一个概括。
抽象是一种思考问题的方式，只保留了实现目标所必须的信息

抽象数据类型：指一个数学模型及定在该模型上的一组操作
例如：各个计算机，不管是大型机，小型机，PC，平板电脑，甚至是智能手机，都有自己的整数操作，也有相对应的加减乘除的运算，那么整数其实就是一个抽象数据类型，尽管这些加减乘除运算在各自的机器上实现的方法可能不一样，但是其数学特性是相同的，都是对这些整数进行操作处理，抽象出来以后，它们都是相同的。