大话数据结构--数据结构概述(一)

简介: 大话数据结构--数据结构概述(一)

一、数据结构绪论



1.1 为啥要学数据结构?


第一学业要求


第二是它太重要了,想要写代码写的好,想要走的远,学!


没错就是这么简单


1.2 数据结构起源


早期计算机主要是用来计算,但现实中,我们更多的不是解决数值计算的问题,而是需要一些更科学有效的手段(比如表、树和图等数据结构)的帮助,才能更好地处理问题。所以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,以及它们之间的关系和操作等相关问题的学科。


1.3 基本概念和术语


1.3.1 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。


1.3.2 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。


在人类中,人就是数据元素


在畜类中,小猫小狗小鸡小鸭就是数据元素


1.3.3 数据项


一个数据元素可以由若千个数据项组成。


比如人这样的数据元素,可以有眼、耳、鼻、嘴、手、脚这些数据项,也可以有姓名、年龄、性别、出生地址、联系电话等数据项,具体有哪些数据项,要视你做的系统来决定。


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,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。


这例子举的真不错!


1.3.4 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。


什么叫性质相同呢,是指数据元素具有相同数量和类型的数据项,比如,还是刚才的例子,人都有姓名、生日、性别等相同的数据项。


既然数据对象是数据的子集,在实际应用中,处理的数据元素通常具有相同性质,在不产生混淆的情况下,我们都将数据对象简称为数据。


1.3.5 数据结构


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。那数

据结构是什么?


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- -种或多种特定关系,也就是数据的组织形式。


**为编写出一个“好” 的程序,必须分析待处理对象的特性及各处理对象之间存在的关系。**这也就是研究数据结构的意义所在。


1.4 逻辑结构与物理结构


1.4.1 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。


逻辑结构分为以下四种:


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,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于数学中的集合


image.png


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


image.png


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


image.png


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


image.png


将每一个数据元素看做-一个结点,用圆圈表示


元素之间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,那么用带箭头的连线表示


1.4.2 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


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。存储器主要是针对内存而言的,像硬盘、软盘、光盘等外部存储器的数据组织通常用文件结构来描述。


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,如何存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。


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

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


在物理位置上连续,在内存地址上也是连续的


image.png


这种存储结构其实很简单,说白了,就是排队占位。大家都按顺序排好,每个人占一小段空间,大家谁也别插谁的队。


很好理解~~~~


2.链式存储结构

如果就是这么简单和有规律,一切就好办了。可实际上,总会有人插队,也会有人要上厕所、有人会放弃排队。所以这个队伍当中会添加新成员,也有可能会去掉老元素,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?


现在如银行、医院等地方,设置了排队系统,也就是每个人去了,先领一个号,等着叫号,叫到时去办理业务或看病。在等待的时候,你爱在哪在哪,可以坐着、站着或者走动,甚至出去逛-圈,只要及时回来就行。你关注的是前一一个 号有没有被叫到,叫到了,下一个就轮到了。


对概念好的记忆,我觉得就是通过生活中的实例来记忆了,书中举的例子都很好!!!


image.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。


书中举了一个很好的例子,哈哈哈哈哈,这里截图下来供大家参考


image.png


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存储到计算机的内存中。

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