数据结构学习之数据结构绪论-Toy模板网

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前言

《大话数据结构》是程杰老师著作的一本书，作者将跟着程杰老师写的这本书，记录自己数据结构学习之旅。

一、什么是数据结构

数据结构是一门研究非数值计算的程序设计问题中的操作对象，以及他们之间的关系和操作等相关问题的学科。

我的理解，数据结构就是数据和数据之间的关系，研究他们之间的逻辑关系，不同的的环境用不同的逻辑对数据进行收发、存储等等操作，争取最优解的一门知识。

二、基本概念和术语

2.1、数据

数据： 是客观描述事物的符号，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。数据不仅仅包括整形、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。

2.2、数据元素

数据元素： 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。

2.3、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。

2.4、数据对象

数据对象： 是性质相同的元素的集合，是数据的子集。

2.5、数据结构

数据结构： 是相互之间存在的一种或多种特定关系的数据元素的集合。

由定义可以看出，数据项是最小单位，数据项组成了数据元素，而性质相同的数据元素我们称之为数据对象，数据结构就是数据元素之间的一种集合。

三、逻辑结构和物理结构

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，分为以下四种：

1）、集合结构： 结构中数据元素除了同属于一个集合外，他们之间没有其他关系。各个数据元素是“平等”的。数据结构中的集合关系类似于数学中的集合。

2）、线性结构： 线性结构中的数据元素之间是一对一的关系。

3）、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。

4）、图形结构： 图形结构的数据元素是多对多的关系。

综上所述，逻辑结构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。

3.2、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，主要为顺序存储和链式存储。

1）、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。（如数组）

2）、链式存储结构： 十八数据元素存放在任意的存储单元里，然后通过指针存放关联数据元素的地址，通过地址找到关联的数据元素，这组存储单元可以使连续的也可以是不连续的。（如链表）

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从内存中。

四、抽象数据类型

4.1、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：

1）、原子类型： 是不可以在分解的基本类型，包括整形、实型、字符型等等。
2）、结构类型： 由若干个类型组合而成，是可以分解的。例如，整形数组是由若干个整形数据组合而成。

4.2、抽象数据类型

抽象数据类型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他的一组逻辑特性，而与其在计算及内部如何表示和实现无关。例如无乱世pc,平板，手机等等都有“整数”类型也需要整数的运算，所以整形就是一个抽象数据类型，尽管它在上面提到的这些计算机中实现方法可能并不一样，但由于其数学特性相同，在计算机看来，它们就是相同的。因此，“抽象”的意义在于数据类型的数学抽象特性。

抽象数据类型不仅仅指那些已经定义并实现的数据类型，还可以是计算机编程者在设计程序时自己定义的数据类型，如坐标系统，我们可以定义一个point的抽象数据类型，它有x,y,z三个整形变量，这样我们很方便的操作point数据变量就能知道这一点的坐标了。

根据抽象数据类型的定义，它还包括定义在该模型上的一组操作。如游戏中我们定义了几个基本操作：走（前进，后退，上，下）、跳、打子弹等。一个抽象数据类型定义了：一个数据对象、数据对象中个数据元素之间的关系及对数据元素的操作，至于一个抽象数据类型到底需要哪些操作，只需要设计者根据实际来定就好了。

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规模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。

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

总结

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，从不同角度讨论会有不同的分类，如按逻辑结构分类有集合结构，线性结构，树形结构和图形结构；按物理结构分类有顺序存储结构和链接存储结构，最后我们简单的了解了一下数据类型，抽象数据类型的定义与他的描述方法，为今后的课程打下基础。文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-440349.html

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