数据结构概论

1. 为什么学习数据结构(Data Structure)?

  • 程序 = 数据结构 + 算法

程序不过就是一个获取数据、处理数据,展示数据的一个综合体。
数据结构就是一个装载数据,并可以对数据进行简单处理的有效工具。
如何利用合适的结构,处理数据,达到一个空间和时间的平衡,就是我们数据结构所需要学习的内容。


2. 数据结构需要学习的内容

数据结构包含两方面内容:一是组成集合的数据元素,二是数据元素之间存在的关系。

将上面的内容展开,数据结构需要学习的内容主要有以下几点:

  • 逻辑结构 (logic structure):
  • 存储结构 (store structure)
  • 常用操作 (operations)
  • 性能 (performance)
  • 适用场景

2.1 逻辑结构

  • 定义:逻辑结构是指,在逻辑上,数据结构的排列方式。它是给人直观上的感受。(此处语言待斟酌)
    可以用一个二元组表示:
    <center> G = (D,R) </center>
    D:表示数据元素的有限集合
    R:表示在D上关系的有限集合(个人感觉关系可以理解为运算操作)
  • 分类:
逻辑结构分类图.png
  • 集合:元素之间除了同属一个集合没有其他关系
  • 线性结构:数据元素之间有着一对一的关系数据元素之间有一种先后关系,每一个节点最多有一个前驱结点和后驱节点。
  • 树形结构:结构中元素存在着一种一对多的关系,即每一个元素向上与一个元素相连(称为双亲节点),向下与多个元素相连(孩子节点)
  • 图形结构(网状结构):元素之间存在着多对多的关系,元素中任意元素都可以有关联。

2.2 存储结构:

  • 定义:存储结构是指数据在计算机中的如何存储的,也可以称为物理结构。

  • 分类:顺序存储、链式存储、索引存储和散列存储

数据结构-存储结构分类图.png
  • 顺序存储:数据元素在计算机中是按顺序依次存储
  • 链式存储:数据元素额外存储下一个元素的存储地址,元素之间在存储位置上不需要相邻。
  • 索引存储:在原有数据结构存储结构基础上,额外简历一张索引表,索引表中每一项由关键字和地址组成。
  • 散列存储:通过构造散列函数来确定元素存储位置。

2.3 运算

  1. 插入
  2. 删除
  3. 修改
  4. 计总
  5. 是否为空
  6. 是否满
  7. 添加

3. 如何学习数据结构

常用数据结构由数组、栈、链表、队列、树家族、图

针对每一种数据结构从逻辑结构、存储结构和运算分析,并通过java语言对各种数据结构进行实现,比较每种数据结构在各种运算上的性能。

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