[入门必看]数据结构1.1：数据结构的基本概念

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第一章 绪论

小题考频：8
大题考频：11

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1.1 数据结构的基本概念

难度：☆

知识总览

数据结构

1. 基本概念

• 数据
• 数据元素、数据项
• 数据对象、数据结构
• 数据类型、抽象数据类型（ADT）

2. 三要素

• 逻辑结构
• 物理结构（存储结构）
• 数据的运算

本节概念多，抓大放小，形成知识框架，不必纠结细节概念。

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1.1.1 基本概念和术语

1. 数据：是信息的载体 - 能输入到计算机中并被计算机程序识别
   ——二进制0和1
2. 数据元素：数据的基本单位，通常作为一个整体进行考虑和处理，可由若干数据项组成。
   ——学生记录 - 数据元素；学号、姓名、性别等 - 数据项
   ——账号 - 数据元素；昵称 - 数据项1；性别 - 数据项2；年 月 日 - 组合项

要根据实际的业务需求来确定什么是数据元素、什么是数据项。

3. 数据结构：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。
4. 数据对象：是具有相同性质的数据元素的集合，是数据的一个子集。

数据结构：某个特定门店的排队顾客信息和它们之间的关系 —— 有关系
数据对象：全国所有门店的排队顾客信息 —— 有相同性质

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数据类型、抽象数据类型：

数据类型是一个值的集合和定义在此集合上的一组操作的总称。

• 具体数据类型

1）原子类型。其值不可再分的数据类型。

2) 结构类型。其值可以再分解为若干成分（分量）的数据类型。

在结构体中可以定义不同的分量，其可以是不同的数据类型。
可以取哪些值，进行哪些操作，根据具体的业务需求决定。

• 抽象数据类型

抽象数据类型（Abstract Data Type，ADT）是抽象数据组织及与之相关的操作。

ADT用数学化的语言定义数据的逻辑结构、定义运算。
与具体的实现无关 - 不讨论具体的存储结构。

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1.1.2 数据结构的三要素

数据的逻辑结构

• 集合
• 线性结构
• 树形结构
• 图状结构（网状结构）

1. 集合：
   

2. 线性结构：

3. 树形结构：
   
   

4. 图结构：
   
   

集合基本不讨论
线性结构在第二、三章
树形结构在第四章
图结构第五章

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数据的物理结构（存储结构）

各个数据元素在内存中如何存储
如何用计算机表达数据元素的逻辑关系

• 顺序存储
• 链式存储
• 索引存储
• 散列存储

1. 顺序存储。把逻辑上相邻的元素存储在物理位置上也相邻的存储单元中，元素之间的关系由存储单元的邻接关系来体现。

2. 链式存储。逻辑上相邻的元素在物理位置上可以不相邻，借助指示元素存储地址的指针来表示元素之间的逻辑关系。
   

3. 索引存储。在存储元素信息的同时，还建立附加的索引表。索引表中的每项称为索引项，索引项的一般形式是（关键字，地址）

4. 散列存储。根据元素的关键字直接计算出该元素的存储地址，又称哈希（ Hash）存储
   将在第六章，散列表中介绍。

可以将顺序存储以外的几种存储结构统称为：非顺序存储

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绪论部分需要理解三点：

1. 若采用顺序存储，则各个数据元素在物理上必须是连续的；若采用非顺序存储，则各个数据元素在物理上可以是离散的。
   

顺序存储 - 排队
非顺序存储（离散存储） - 取号

2. 数据的存储结构会影响存储空间分配的方便程度

Eg. 如果有人想插队
顺序存储 - 插队位置后所有人挪一位
非顺序存储（离散存储） - 可分配到任何一个空闲的位置

3. 数据的存储结构会影响对数据运算的速度

Eg. 找到第三个人
顺序存储 - 直接找站在第三位的
非顺序存储（离散存储） - 从取的号开始找

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数据的运算

施加在数据上的运算包括运算的定义和实现。
运算的定义是针对逻辑结构的，指出运算的功能；
运算的实现是针对存储结构的，指出运算的具体操作步骤。

• Eg.排队：

1. 定义：
   逻辑结构 - 线性结构（队列）

结合现实需求定义队列这种逻辑结构件的运算：
①队头元素出队；（叫号）
②新元素入队；（取号）
③输出队列长度；
……

2. 实现：
   存储结构 - 顺序/链式
   

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知识回顾与重要考点

数据结构这门课着重关注的是数据元素之间的关系，和对这些数据元素的操作，而不关心具体的数据项内容

定义一个ADT，就是定义了数据的逻辑结构、数据的运算。也就是定义了一个数据结构。

确定一种存储结构，就意味着在计算机中表示出数据的逻辑结构。存储结构不同，也会导致运算的具体实现不同。确定了存储结构，才能实现数据结构