第一章 数据结构绪论
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《数据结构教程》第一章绪论数据结构教程第一章绪论数据结构是计算机科学中的重要概念之一,它是计算机程序设计的基础。
本教程的第一章将介绍数据结构的基本概念和作用。
一、什么是数据结构?在计算机科学中,数据结构用于存储和组织数据,以便在计算机程序中进行高效的操作。
数据结构可以分为两种基本类型:线性数据结构和非线性数据结构。
1.1 线性数据结构线性数据结构是最简单的数据结构之一,它将数据元素按照线性顺序组织,可以使用一对一的关系连接数据元素。
常见的线性数据结构有数组、链表和栈。
1.2 非线性数据结构非线性数据结构是指数据元素之间存在多对多的关系,不是简单的一对一关系。
常见的非线性数据结构有树和图。
二、数据结构的作用数据结构的设计和选择对于程序的效率和性能具有重要影响。
合理选择数据结构可以提高算法的执行速度,降低计算机资源的占用。
2.1 提高数据的存储效率通过选择适当的数据结构可以减少内存的占用,提高数据的存储效率。
例如,链表数据结构可以动态地分配内存空间,减少内存的浪费。
2.2 提高数据的访问效率不同的数据结构在数据的访问效率上有所差异。
例如,对于需要频繁插入和删除操作的场景,链表数据结构比数组数据结构更加高效。
2.3 优化算法的执行速度数据结构和算法是相辅相成的,通过选择合适的数据结构可以优化算法的执行速度。
例如,在查找操作中使用二叉搜索树可以降低时间复杂度。
三、数据结构的分类根据数据结构的存储方式和操作特性,可以将数据结构分为线性数据结构和非线性数据结构。
3.1 线性数据结构线性数据结构是最常用的数据结构之一,它将数据元素按照线性顺序排列,每个元素有一个直接前驱和直接后继。
常见的线性数据结构有数组、链表和栈。
3.1.1 数组数组是一种最简单的数据结构,它将数据元素存储在连续的内存空间中。
数组的访问速度很快,但是插入和删除操作的效率较低。
3.1.2 链表链表是一种动态数据结构,它通过指针将数据元素链接在一起。
01数据结构——绪论⼀、数据结构绪论1.1 数据结构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。
1.2 基本概念和术语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。
数据不仅仅包括整形、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。
数据元素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。
⽐如动物类中,⽜、马、⽺、鸡、鸭、鹅就是其数据元素。
数据项⼀个数据元素可以由若⼲数据项组成。
数据项是数据不可分割的最⼩单位。
⽐如⼈这样的数据元素,有眼、⽿、⿐、⼝、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,具体哪些数据项,要根据你的系统决定。
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。
所谓性质相同,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,性别,⽣⽇等相同的数据项。
数据结构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。
研究数据结构的意义:在计算机中,数据元素不是孤⽴、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。
1.3 逻辑结构和物理结构:按照视点的不同,可以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。
逻辑结构分为以下四种: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。
集合结构线性结构:线性结构中的数据元素是⼀对⼀的关系。
线性结构树形结构:树形结构中的元素之间存在⼀种⼀对多的层次关系。
树形结构图形结构:图形结构的数据元素是多对多的关系。