数据结构 和 算法 的概念

数据结构 的一些概念

数据：
程序的操作对象，用于描述客观事物

• 可以输入到计算机
• 可以被计算机程序处理

数据元素：
组成数据的基本单位

数据对象：
性质相同的数据元素的集合

数据项：
一个数据元素由若干数据项组成

如图所示：

数据元素之间不是独立的，存在特定的关系，这些关系即结构。

数据结构 指数据对象中数据元素之间的关系。

数据元素之间的 逻辑结构：
集合结构

数据元素之间没有特别的关系，仅同属相同集合

线性结构

数据元素之间是一对一的关系

树形结构

数据元素之间存在一对多的层次关系

图形结构

数据元素之间是多对多的关系

如图所示：

数据元素的 物理存储结构：

物理结构：

逻辑结构在计算机中的存储形式。

顺序存储结构：

将数据存储在地址连续的存储单元里。

链式存储结构：

将数据存储在任意的存储单元里，通过保存地址的方式找到相关联的数据元素。

如图所示：

算法的相关概念

数据结构只是静态的描述了数据元素之间的关系。
高效的程序需要在数据结构的基础上设计和选择算法。

算法的定义：

算法是特定问题求解步骤的描述

在计算机中表现为指令的有限序列

算法是独立语言而存在的一种解决问题的方法和思想。
对于算法而言，语言并不重要，重要的是思想。
但是，对于程序开发而言，语言非常重要。

算法的特性：
输入：

算法具有0个或多个输入
输出：

算法至少有1个或多个输出
有穷性：

算法在有限的步骤之后会自动结束而不会无限循环
确定性：

算法中的每一步都有确定的含义，不会出现二义性
可行性：

算法的每一步都是可行的

算法设计的准则：
正确性：
算法对于合法数据必须能够得到满足要求的结果。
算法必须能够处理非法输入，并得到合理的结果。

算法尽量对于边界数据和压力数据都能得到满足要求的结果，但是几乎不能完全达到这点，极端的情况无法满足。

注意：
正确性是算法最需要满足的基本的准则，但是作为计算机程序，不可能无限制的满足这条准则。

可读性：

算法要方便阅读，理解和交流

健壮性：

算法不应该产生莫名其妙的结果

高性价比：

利用最少的时间和资源得到满足要求的结果

注意：
算法可读性是最容易被忽视的，程序是写给人看的，而不是计算机。

小结

算法是为了解决实际问题而设计的
数据结构是算法需要处理的问题载体
数据结构与算法相辅相成

程序 = 数据结构 + 算法