数据结构基础介绍

一.起源及重要性

1968 年，美国的高德纳 Donakl E . Kn uth 教授在其所写的《 计算机程序艺术》第一卷《基本算法 》 中，较系统地阐述了数据的逻辑结构和存储结构及其操作， 开创了数据结构的课程体系 ，数据结构作为一门独立的课程，也在计算机科学的学位课程中开始出现。

重要性：

结构程序设计成为程序设计方法学的主要内容，人们越来越重视"数据结构气认为程序设计的实质是对确定的问题选择一种好的结构，加上设计 种好的算法。可见，数据结构在程序设计当中占据了重要的地位。

二.基本概念和术语

所谓数据结构，就是数据和结构

下面我们先来介绍数据的相关概念

数据的定义：

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、实型等数值类型，还包括字符及声音、图像、视频等非数值类型。

所谓计算机数据，就是符号，有以下两个要求：

1.可以输入到计算机中

2.能被计算机程序处理

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。

数据项：

一个数据元素可以自若干个数据项组成。例如：人是一个数据元素，那么人的身高，体重等都是数据项。

数据项是数据不可分割的最小单位 。在数据结构这门课程中，我们把数据项定义为最小单位，是有助于我们更好地解决问题。所以，记住了，数据项是数据的最小单位。但真正讨论问题时，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 讨论一 部电影时，是讨论这部电影角色这样的"数据元素"，而不是针对这个角色的姓名或者年龄这样的"数据项"去研究分析。

接下来我们再分析结构这个概念：

结构，简单理解就是关系的意思，结构是指各个组成部分相互搭配和排列的方式，在现实世界中，不同数据元素之不是独立的，而是存在特定的关系，我们将这些关系称为结构，那数据结构是什么?

数据结梅:是相互之间存在-种或多种特定关系的数据元素的集舍。

在计算机中，数据元素并不是孤立、杂乱无序的，而是具有内在联系的数据集合。数据元素之间存在的一种或多种特定关系，也就是数据的组织形式 ， 而数据结构就是分析待处理对象的特性及各处理对象之间存在关系

三.数据结构的结构分类

3.1.逻辑结构

逻辑结构:是指数据对象中数据元素之间的相互关系

主要分为以下四类：

1.集合结构

定义：

集合结构中的数据元素 除 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 的集合关系就类似数学中的集合。

2.线性结构

定义:线性结构之间元素是一一对应的。

3.树形结构

定义： 树形结构中的数据元素之间存在一对多的层次关系

4.图形结构

定义： 图形结构的数据元素是多对多的关系

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做一 ，用圈圈表 示。

元素之闯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，那么用带箭头的连续表 示

3.2.物理结构

又叫存储结构

定义：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

定义：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

2.链式存储结构

定义：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。

3.3逻辑结构与物理结构对比

逻辑结构是针对具体问题的，是为了解决某个问题， 在对问题理解的基础上，选择一个合适的数据结构表示数据元素之间的逻辑关系。

逻辑结构是面向问题的，而物理结构就是面向计算机的，其基本的目标就是将数 据及其逻辑关系 储到计算机的内存中

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。

最后，本文借鉴了《大话数据结构》这本书，里面的内容对于小白理解数据结构概念性的东西非常好，希望大家可以自行阅读，加深对数据结构理解。