【大话数据结构】第一章-数据结构绪论

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一、数据结构绪论

1.基本概念

1.1 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、实型等数值类型,还包括字符及声音、图像、视频等非数值类型。

1.2 数据元素

数据元素:是组成数据的、有一定意义的基本单位,在计算机中通常作为整体处理。也被称为记录。

1.3 数据项

数据项:一个数据元素可以由若干个数据项组成。数据项是数据不可分割的最小单位。

1.4 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。

1.5 数据结构

结构:不同数据元素之间不是独立的,而是存在特定的关系,我们将这些关系称为结构。

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。

2.逻辑结构与物理结构

按照视点的不同,可以将数据结构分为逻辑结构和物理结构

2.1 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。

逻辑结构分为四种:

2.1.1 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,他们之间没有其他关系。

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2.1.2 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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2.1.3 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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2.1.4 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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总结: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。

2.2 物理结构(存储结构)

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

2.2.1 顺序存储结构

顺序存储结构:是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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2.2.2 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。

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

3.抽象数据类型

3.1 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。

因为不同的计算机有不同的硬件系统,这就要求程序语言最终通过编译器或解释器转换成底层语言,然而高级语言的编程者不关心最终程序在什么计算机上运行,他们的目的就是为了实现两个整型数字的运算,于是我们考虑把诸如整数运算、实数运算、字符运算等操作抽象出来。

抽象是指抽取出事物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,它隐藏了繁杂的细节,只保留实现目标所必需的信息。

3.2 抽象数据类型

抽象数据类型(Abstract Data Type, ADT):是指一个数学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。

比如,各个计算机,不管是大型机、小型机、PC、平板电脑、PDA,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,尽管它在上面提到的这些在不同的计算机中实现方法上可能不一样,但由于其定义的数学特性相同,在计算机编程者看来,他们都是相同的。因此,“抽象”的意义在于数据类型的数学抽象特性。

事实上,抽象数据类型体现了程序设计中问题分解、抽象和信息隐藏的特性。抽象数据类型把实际生活中的问题分解为多个模型小且容易处理的问题,然后建立一个计算机能处理的数据模型,并把每个功能模块的实现细节作为一个独立的单元,从而使具体实现过程隐藏起来。

以下给出描述抽象数据类型的标准格式:

ADT 抽象数据类型名
Data
    数据元素之间逻辑关系的定义
Operation
    操作1
    	初始条件
    	操作结果描述
    操作2
    	......
    操作n
    	......
endADT

4.总结

这里给出两张小结图

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