大话数据结构（一）——绪论

数据结构起源：

程序设计=数据结构+算法。

基本概念：

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，是能被计算机识别的，并输入给计算机处理的符号。数据不仅仅包含整型、实型等数值型，还包括字符和声音、图像、视频等非数值类型。

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。比如，在人类中，人就是数据元素。

3、数据项：一个数据元素可以由若干个数据项组成，比如人这个数据元素，可以由眼睛、耳朵、鼻子、等这些数据项组成。

    数据项是数据不可分割的最小单位。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，比如讨论一部电影，是讨论这部电影角色即“数据元素”，而不是讨论这个角色的年龄或姓名这样的“数据项”去研究分析。

4、数据对象：是性质相同的数据元素的集合，是数据的子集。

    性质相同：是指数据元素具有相同数量和类型的数据项，比如人都有姓名、生日、性别等相同数据项。

    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的性质，在不产生混淆的情况下，我们都将数据对象简称为数据。

 5、数据结构

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

 

     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。

    数据项-》数据元素-》数据（数据对象）

逻辑结构与物理结构

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。

 （1）集合结构：集合结构中数据元素除了同属于一个集合外，它们之间没有其他关系。即各个数据元素是“平等”的，它们的共同属性是“同属于一个集合”。类似与数学中的集合。

 （2）线性结构：线性结构中的数据元素之间是一对一的关系。①->②->③->④->⑤->⑥

 （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）图像结构：图形结构的数据元素是多对多的关系。

 

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，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。存储器主要针对内存而言的，像硬盘、光盘等。

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。

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：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样的。这种结构很简单，就是排队占位。

（2）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数据元素的位置。

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

 

抽象数据类型

数据类型：是只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。

数据类型是按照值的不同进行划分的。在高级语言中，每个变量、常量和表达式都有各自的取值范围。类型就用来说明变量或表达式的取值范围和所能进行的操作。

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：是不可以在分解的基本类型，包括整型、实型、字符型等。

结构类型：是若干类型组合而成的，是可以再分解的。如，整型数组是由若干个整型数据组成。

抽象数据类型（abstract data type——ADT）：是指一个数学模型以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，而与其计算机内部如何表示和实现无关。“抽象”的意义在于数据类型的数学抽象特性。如“超级玛丽”游戏，定义几个基本操作，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、数据对象中各个数据元素之间的关系及对数据元素的操作。

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