数据结构-图的基本概念和存储结构

计算机中图的名词解释在计算机领域中，图（Graph）是一种常见的数据结构，用于描述对象之间的关系和相互作用。

图的概念最早由数学家欧拉提出，并且在计算机科学中得到广泛运用。

本文将从图的基本概念和操作开始，逐步介绍计算机中图的相关术语和应用。

1. 图的基本概念图由节点（Node）和边（Edge）组成。

节点表示对象或实体，边表示节点之间的连接关系。

图可以分为有向图（Directed Graph）和无向图（Undirected Graph）。

在有向图中，边具有方向性，表示从一个节点流向另一个节点；而在无向图中，边没有方向性，表示两个节点之间的相互关系。

2. 图的存储方式为了在计算机中表示和处理图，常见的存储方式有邻接矩阵（Adjacency Matrix）和邻接表（Adjacency List）。

邻接矩阵是一个二维数组，其中行和列表示节点，矩阵的值表示节点之间是否有边相连。

邻接表则使用链表的形式来表示节点之间的连接关系，每个节点对应一个链表，链表中存储了与该节点相连的其他节点。

3. 图的遍历图的遍历是指沿着图中的路径，依次访问所有节点的过程。

常见的图遍历算法有深度优先搜索（Depth-First Search）和广度优先搜索（Breadth-First Search）。

深度优先搜索先选择一个起始节点，沿着路径一直深入直到无法继续，然后回溯到其他未访问的节点，继续深入；而广度优先搜索则是从起始节点开始，并逐层扩展，逐层访问。

4. 最短路径算法最短路径算法用于计算两个节点之间的最短路径，即路径上边的权值之和最小。

其中，最常用的最短路径算法是狄克斯特拉算法（Dijkstra Algorithm）。

该算法通过逐步更新节点到其他节点的距离，找到起始节点到目标节点的最短路径。

5. 拓扑排序拓扑排序（Topological Sorting）是一种对有向无环图进行排序的算法。

在有向图中，如果节点 A 的边指向节点 B，那么 B 必须在 A 之后才能出现在排序结果中。

软件设计师必背知识点一、计算机组成与体系结构。

1. 数据的表示。

- 进制转换：- 二进制、八进制、十进制、十六进制之间的相互转换。

例如，十进制转二进制可以采用除2取余法，将十进制数不断除以2，取余数，直到商为0，然后将余数从右到左排列得到二进制数。

- 二进制数的运算，包括算术运算（加、减、乘、除）和逻辑运算（与、或、非、异或）。

- 原码、反码、补码：- 原码：最高位为符号位，0表示正数，1表示负数，其余位表示数值的绝对值。

- 反码：正数的反码与原码相同，负数的反码是在原码的基础上，符号位不变，其余位取反。

- 补码：正数的补码与原码相同，负数的补码是其反码加1。

计算机中通常采用补码来表示和运算数据，因为补码可以简化减法运算，将减法转换为加法。

2. 计算机的基本组成。

- 冯·诺依曼结构：由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大部分组成。

- 运算器：进行算术和逻辑运算的部件，如加法器、乘法器等。

- 控制器：指挥计算机各部件协调工作的部件，它从存储器中取出指令，分析指令并产生相应的控制信号，控制计算机各部件执行指令。

- 存储器：用于存储程序和数据。

分为内存储器（主存）和外存储器（辅存）。

内存储器包括随机存取存储器（RAM）和只读存储器（ROM）。

RAM是可读可写的存储器，断电后数据丢失；ROM是只读存储器，断电后数据不丢失，常用于存储BIOS等基本系统程序。

- 输入设备：如键盘、鼠标等，用于向计算机输入数据和指令。

- 输出设备：如显示器、打印机等，用于将计算机处理的结果输出。

3. 指令系统。

- 指令的格式：一般包括操作码和操作数两部分。

操作码表示指令要执行的操作，操作数表示操作的对象。

- 指令的寻址方式：- 立即寻址：操作数直接包含在指令中。

- 直接寻址：操作数的地址直接包含在指令中。

- 间接寻址：指令中给出的是操作数地址的地址。

- 寄存器寻址：操作数存放在寄存器中，指令中给出寄存器编号。

第一章数据结构概述基本概念与术语1．数据:数据是对客观事物的符号表示，在计算机科学中是指所有能输入到计算机中并被计算机程序所处理的符号的总称。

2。

数据元素:数据元素是数据的基本单位,是数据这个集合中的个体,也称之为元素，结点，顶点记录。

（补充:一个数据元素可由若干个数据项组成。

数据项是数据的不可分割的最小单位。

）3．数据对象:数据对象是具有相同性质的数据元素的集合，是数据的一个子集。

（有时候也叫做属性。

)4．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。

（1）数据的逻辑结构：数据的逻辑结构是指数据元素之间存在的固有逻辑关系，常称为数据结构。

数据的逻辑结构是从数据元素之间存在的逻辑关系上描述数据与数据的存储无关,是独立于计算机的。

依据数据元素之间的关系，可以把数据的逻辑结构分成以下几种：1.集合：数据中的数据元素之间除了“同属于一个集合“的关系以外，没有其他关系.2.线性结构:结构中的数据元素之间存在“一对一“的关系。

若结构为非空集合，则除了第一个元素之外，和最后一个元素之外,其他每个元素都只有一个直接前驱和一个直接后继。

3。

树形结构：结构中的数据元素之间存在“一对多“的关系.若数据为非空集，则除了第一个元素（根）之外，其它每个数据元素都只有一个直接前驱,以及多个或零个直接后继。

4.图状结构:结构中的数据元素存在“多对多"的关系.若结构为非空集，折每个数据可有多个（或零个）直接后继.(2）数据的存储结构：数据元素及其关系在计算机内的表示称为数据的存储结构。

想要计算机处理数据，就必须把数据的逻辑结构映射为数据的存储结构。

逻辑结构可以映射为以下两种存储结构：1.顺序存储结构：把逻辑上相邻的数据元素存储在物理位置也相邻的存储单元中，借助元素在存储器中的相对位置来表示数据之间的逻辑关系.2.链式存储结构：借助指针表达数据元素之间的逻辑关系。

不要求逻辑上相邻的数据元素物理位置上也相邻。

数据结构笔记基础：数据结构与算法（一）数据结构基本概念数据（data）：是对客观事物的符号表示，在计算机科学中是指所有能输入到计算机中并被计算机程序处理的符号总称数据元素（data element）：是数据的基本单位，在计算机中通常被当做一个整体进行考虑和处理数据对象（data object）：性质相同的数据元素的集合，是数据的一个子集数据结构（data structure）：相互之间存在一种或多种特定关系的数据元素的集合4类基本结构：集合、线性结构、树形结构、图形（网状）结构数据结构的形式定义为数据结构是一个二元组Data Structure = （D,S），其中D是数据元素的有限集，S是D上关系的有限集数据结构定义中的“关系”描述的是数据元素之间的逻辑关系，因此又称为数据的逻辑结构数据结构在计算机中的表示（映像）称为物理结构（存储结构）计算机中表示信息的最小单位是二进制中的一位，叫做位（bit），一到若干位组成一个位串表示一个数据元素，这个位串称为元素或结点数据结构之间关系在计算机中的表示有两种：顺序映像、非顺序映像，并由此得到两种存储结构：顺序存储、链式存储，前者运用相对位置表示数据元素间的逻辑结构，后者借助指针任何一个算法的设计取决于数据（逻辑）结构，而实现依赖于存储结构数据类型是一个值的集合和定义在这个值集上的一组操作的总称数据类型分两种：原子类型、结构类型，前者不可分解（例如int、char、float、void ），后者结构类型由若干成分按某种结构组成，可分解，成分既可以是非结构的也可以是结构的（例：数组）抽象数据类型（Abstract Data Type ）：是指一个数学模型及定义在该模型上的一组操作（P8）抽象数据类型格式如下：ADT抽象数据类型名{数据对象：<数据对象的定义>数据关系：<数据关系的定义>数据操作：<数据操作的定义>}ADT抽象数据类型名基本操作格式如下：基本操作名（参数表）初始条件：<初始条件描述>操作结果：<操作结果描述>多形数据类型（polymorphic data type）：是指其值得成分不确定的数据类型（P9）抽象数据类型可由固有数据类型来表示和实现（二）算法（概念）和算法分析（时、空性能）算法（algorithm）：对特定问题求解步骤的一种描述算法5特性：有穷、确定、可行、输入、输出1、有穷性：算法必须在可接受的时间内执行有穷步后结束2、确定性：每条指令必须要有确切含义，无二义性，并且只有唯一执行路径，即对相同的输入只能得相同输出3、可行性：算法中的操作都可通过已实现的基本运算执行有限次来完成4、输入：一个算法有一到多个输入，并取自某个特定对象合集5、输出：一个算法有一到多个输出，这些输出与输入有着某些特定关系的量算法设计要求（好算法）：正确性、可读性、健壮性、效率与低存储需求健壮性是指对于规范要求以外的输入能够判断出这个输入不符合规范要求，并能有合理的处理方式。

数据结构的三大概念逻辑结构、存储结构和运算数据结构的三大概念：逻辑结构、存储结构和运算数据结构是计算机科学中非常重要的一个概念，它是指数据元素之间的关系以及对这些数据元素进行操作的方法。

在数据结构中，有三个核心概念，分别是逻辑结构、存储结构和运算。

这三个概念相互联系、相互作用，共同构成了数据结构的基本框架。

下面将分别对这三个概念进行详细介绍。

逻辑结构逻辑结构是指数据元素之间的逻辑关系，它独立于数据元素的存储结构。

在数据结构中，常见的逻辑结构包括线性结构、树形结构和图形结构。

1. 线性结构线性结构是最简单、最基本的逻辑结构，数据元素之间是一对一的关系。

线性结构包括线性表、栈、队列等。

其中，线性表是最为常见的线性结构，它包括顺序表和链表两种存储结构。

顺序表中的数据元素在内存中是连续存储的，而链表中的数据元素在内存中是不连续存储的，通过指针来连接各个节点。

2. 树形结构树形结构是一种重要的非线性结构，它包括二叉树、二叉搜索树、平衡二叉树等。

在树形结构中，每个节点可以有零个或多个子节点，节点之间通过边相连。

树形结构常用于表示具有层次关系的数据，如文件系统、组织结构等。

3. 图形结构图形结构是最为复杂的逻辑结构，它包括有向图和无向图。

在图形结构中，节点之间的关系是任意的，可以是一对一、一对多或多对多的关系。

图形结构常用于描述网络、社交关系等复杂系统。

存储结构存储结构是指数据结构在计算机内存中的表示方式，它决定了数据元素在内存中的存储位置以及数据元素之间的物理关系。

常见的存储结构包括顺序存储结构和链式存储结构。

1. 顺序存储结构顺序存储结构是将数据元素存储在一块连续的内存空间中，数据元素之间的物理关系与其逻辑关系一致。

顺序存储结构适合于对数据元素的随机访问，但插入和删除操作效率较低。

2. 链式存储结构链式存储结构是通过指针将数据元素存储在不连续的内存空间中，数据元素之间通过指针相连。

链式存储结构适合于频繁的插入和删除操作，但访问效率较低。

数据结构笔记基础：数据结构与算法（一）数据结构基本概念数据（data）：是对客观事物的符号表示，在计算机科学中是指所有能输入到计算机中并被计算机程序处理的符号总称数据元素（data element）：是数据的基本单位，在计算机中通常被当做一个整体进行考虑和处理数据对象（data object）：性质相同的数据元素的集合，是数据的一个子集数据结构（data structure）：相互之间存在一种或多种特定关系的数据元素的集合4类基本结构：集合、线性结构、树形结构、图形（网状）结构数据结构的形式定义为数据结构是一个二元组Data Structure = （D,S），其中D是数据元素的有限集，S是D上关系的有限集数据结构定义中的“关系”描述的是数据元素之间的逻辑关系，因此又称为数据的逻辑结构数据结构在计算机中的表示（映像）称为物理结构（存储结构）计算机中表示信息的最小单位是二进制中的一位，叫做位（bit），一到若干位组成一个位串表示一个数据元素，这个位串称为元素或结点数据结构之间关系在计算机中的表示有两种：顺序映像、非顺序映像，并由此得到两种存储结构：顺序存储、链式存储，前者运用相对位置表示数据元素间的逻辑结构，后者借助指针任何一个算法的设计取决于数据（逻辑）结构，而实现依赖于存储结构数据类型是一个值的集合和定义在这个值集上的一组操作的总称数据类型分两种：原子类型、结构类型，前者不可分解（例如int、char、float、void ），后者结构类型由若干成分按某种结构组成，可分解，成分既可以是非结构的也可以是结构的（例：数组）抽象数据类型（Abstract Data Type ）：是指一个数学模型及定义在该模型上的一组操作（P8）抽象数据类型格式如下：ADT抽象数据类型名{数据对象：<数据对象的定义>数据关系：<数据关系的定义>数据操作：<数据操作的定义>}ADT抽象数据类型名基本操作格式如下：基本操作名（参数表）初始条件：<初始条件描述>操作结果：<操作结果描述>多形数据类型（polymorphic data type）：是指其值得成分不确定的数据类型（P9）抽象数据类型可由固有数据类型来表示和实现（二）算法（概念）和算法分析（时、空性能）算法（algorithm）：对特定问题求解步骤的一种描述算法5特性：有穷、确定、可行、输入、输出1、有穷性：算法必须在可接受的时间内执行有穷步后结束2、确定性：每条指令必须要有确切含义，无二义性，并且只有唯一执行路径，即对相同的输入只能得相同输出3、可行性：算法中的操作都可通过已实现的基本运算执行有限次来完成4、输入：一个算法有一到多个输入，并取自某个特定对象合集5、输出：一个算法有一到多个输出，这些输出与输入有着某些特定关系的量算法设计要求（好算法）：正确性、可读性、健壮性、效率与低存储需求健壮性是指对于规范要求以外的输入能够判断出这个输入不符合规范要求，并能有合理的处理方式。