1. 数据结构起源
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。
程序设计 = 数据结构 + 算法
2. 基本概念和术语
说到数据结构是什么，我们得先来谈谈什么叫数据。
1. 数据
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。
数据其实就是符号，而且这些符号必须具备两个前提：
- 可以输入到计算机中。
- 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。
2. 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。
3. 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。 **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。
4. 数据对象
性质相同的数据元素的集合，是数据的子集。
性质相同：数据元素具有相同数量和类型的数据项。
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，都将数据对象简称为数据。
总结：数据 > 数据对象 > 数据元素 > 数据项
5. 数据结构
结构，简单的理解就是关系。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，将这些关系称为结构。
**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，也就是数据的组织形式。
为编写一个“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。
3. 逻辑结构与物理结构
按照视点的不同，把数据结构分为逻辑结构和物理结构。
1. 逻辑结构
数据对象中数据元素之间的相互关系。逻辑结构分为四种：
1. 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。
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。
5. 总结
用示意图表示数据的逻辑结构时，要注意两点：
- 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。
从上面的例子也可以看出，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。
2. 物理结构(存储结构)
数据的逻辑结构在计算机中的存储形式。
数据(数据对象)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之间的逻辑关系，这才是最关键的，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
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。
2. 链式存储结构
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。
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。
3. 总结
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。
4. 抽象数据类型
1. 数据类型
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。
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。
2. 抽象数据类型(Abstract Data Type，ADT)
对已有的数据类型进行抽象，就有了抽象数据类型。 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(整数类型)。 “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软件程序时自己定义的数据类型。(以坐标举例) 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。(以超级玛丽举例)**
一个抽象数据类型定义了：一个数据对象、数据对象中各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，这就只能由设计者根据实际需要来定。
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。
描述抽象数据类型的标准格式：
5. 总结
- 数据结构的一些相关概念
由这些概念，给出了数据结构的定义：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。
- 数据结构的分类
- 抽象数据类型及它的描述方法
若有收获，就点个赞吧
0 人点赞
