算法模版:模拟数据结构之绪论

简介: 算法模版:模拟数据结构之绪论

前言


唤我沈七就好。

算下来应该是有两周没更新了。

是因为最近一直在研究数据结构这部分内容。

因为还是个大一菜狗之前还没有接触过数据结构这方面的知识,

所以一直在不断试错里寻找这方面的入门途径。

最后在《大话数据结构》和算法基础课双料辅助下,才勉强知道了点东西。

下面来分享一下最近我的学习成果。

(说到这儿安利一下《大话数据结构》这本书,对初学者超级友好。电子书有需要的同学找不到资源的话可以私信我。)


还是那句话。

蒟蒻因为实在是太弱了,肯定免不了错误百出。

欢迎批评指正,期待共同成长!


什么是数据结构?


这个问题在《大话数据结构》中笔者讲的非常清楚。


我们将 “数据结构” 分开来看。


先看数据


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。

比如我们现在常用的搜索引擎,一般会有网页、MP3、图片、视频等分类。

我们这里说的数据,其实就是符号,而且这些符号必须具备两个前提:

① 可以输入到计算机中。

② 能被计算机程序处理。

对于整型、实型等数值类型,可以进行数值计算。

对于字符数据类型,就需要进行非数值的处理。

而声音、图像、视频等其实是可以通过编码的手段变成字符数据来处理的。


再看结构


结构:简单的理解就是关系,

比如分子结构,就是说组成分子的原子之间的排列方式。严格点说,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。


这时候我们就得到了数据结构的基本定义。


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。


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。


具体是什么样的关系,这正是我们下面要讨论的问题。


一些术语


阅读之后的文章你需要了解以下术语。


1 .数据项:数据项是构成数据元素不可分割的最小单位。


2 .数据元素:数据的基本单位,一个数据元素可由若干数据项组成。


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3 .数据对象:数据对象是具有相同性质数据元素的集合,是数据的子集

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按照视点的不同,我们把数据结构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相互关系。

其实这也是我们今后最需要关注的问题。逻辑结构分为以下四种:


1 .集合结构:结构中的数据元素除了同属于一种类型外,别无其它关系。类似于数学里面的集合。

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2 .线性结构 :结构中的数据元素之间存在一对一的关系。

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3 .树形结构 :结构中的数据元素之间存在一对多的层次关系。

3.png


4 .图形结构:结构中的数据元素之间存在多对多的关系。

4.png


从之前的例子也可以看出,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。"


储存结构


储存结构:是指数据的逻辑结构在计算机中的存储形式。

数据是数据元素的集合,那么根据物理结构的定义,实际上就是如何把数据元素存储到计算机的存储器中。

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


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。(如图1-5-5)

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我们熟悉的数组其实就是顺序储存结构的代表。

当你告诉计算机,你要建立一个有9个整型数据的数组时,计算机就在内存中找了片空地,

按照一个整型所占位置的大小乘以9,开辟一段连续的空间。

于是第一个数组数据就放在第一个位置,第二个数据放在第二个,这样依次摆放。


2 .链式存储


如果就是这么简单和有规律,一切就好办了。可实际上,我们免不了要对这个数组内部的元素进行增删改查,使得整个结构时刻都处于变化中。

显然,面对这样时常要变化的结构,顺序存储是不科学的。那怎么办呢?链式存储的出现很好的解决了这一问题。


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。(这里未必一定要指针来记录存放数据元素的地址,也可以通过数组记录下一个元素所在的下标,这点我会在下一章模拟链表时详细讲解)。


1.png


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


完结散花


ok以上就是对数据结构绪论部分的讲解,接下来我会持续更新用数组来模拟常用的八大数据结构的算法模板。


2.png

                          (常用的八大数据结构)


如果博客中有遗漏、错误或者更加通俗易懂的讲解,欢迎小伙伴私信我,我会在后期再补充完善。


参考文献


[1]程杰.大话数据结构[M].北京:清华大学出版社 ,2011:5-14 .(程杰老师以后就是我偶像!!)


https://blog.csdn.net/weixin_46733442/article/details/


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