数据结构概论

基本概念和术语

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。数据不仅仅包括整型、实型等树值类型，还包括字符及声音、图像、视频等非数组类型。

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，什么是数据元素？当然是人了。

数据项

数据项：一个数据元素可以由若干个数据项组成。比如：人这样的数据元素，可以有眼、耳、鼻、嘴、手、脚这些数据项，也可以有姓名、年龄、性别、出生地址、联系电话等数据项。

数据项是数据不可分割的最小单位

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。

什么叫性质相同，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、年龄、性别、等相同的数据项。

数据结构

不同数据元素之间不是独立的，而是存在特定关系，我们将这些关系称为结构。那么数据结构是什么？

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。

逻辑机构与物理结构

按照视点的不同，把数据分为逻辑结构和物理结构

逻辑结构

逻辑结构：是指数据对象中数据元素之间的互相关系。逻辑结构分为四种：

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。各个数据元素是平等的，它们的共同属性是“同属于一个集合”。数据结构中的集合关系就类似于数学中的集合。

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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。

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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。

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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。

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用示意图表示数据的逻辑结构时，要注意两点：

将每一个数据元素看作一个结点，用圆圈表示
元素之间的逻辑关系用结点之间的连线表示，如果这个关系是有方向的，那么用带箭头的连线

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

顺序存储结构：是指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。

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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应其逻辑关系，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。

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显然，链式存储就灵活多了，数据村存在哪里不重要，只要有一个指针存放了相应的地址就能找到它了。

抽象数据类型

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：是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。例如：整型数组是由若干整型数据组成的

抽象是指抽取数据具有的普遍性的本质。它是抽出问题的特征而忽略非本质的细节，是对具体事物的一个概括。抽象是一种思考问题的方式，它隐藏了复杂的细节，只保留实现目标所必需的信息

抽象数据类型

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）：是指一个数据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特性，而与其在计算机内部如何表示和实现无关。

各个计算机，不管是大型机、小型机、PC、平板电脑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。

参考

《大话数据结构》