数据结构与算法的魅力(一)

一、数据结构

1、概述

数据结构是是带有结构特性的数据元素的集合。

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,即带“结构”的数据元素的集合。“结构”就是指数据元素之间存在的关系,分为逻辑结构和存储结构。

数据结构中最基本的五个概念:数据,数据元素,数据项,数据对象,数据结构;

1.1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,并输入给计算机处理的符号集合。

1.2数据元素:

是组成数据的,且有一定意义的基本单位,在计算机中通常作为整体处理. 也被称作"记录"

1.3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

1.4数据对象

是性质相同的数据元素的集合,是数据的子集.

1.5数据结构

结构,简单理解就是关系. 比如分子结构,就是说组成分子原子的排列方式. 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. 那么数据结构是什么? 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.

2、逻辑结构和物理结构:

数据的逻辑结构和物理结构是数据结构的两个密切相关的方面,同一逻辑结构可以对应不同的存储结构。算法的设计取决于数据的逻辑结构,而算法的实现依赖于指定的存储结构。

数据的逻辑结构

指反应数据元素之间的逻辑关系的数据结构,其中的逻辑结构是指数据元素之间的前后关系,而与他们在计算机中的存储位置无关。逻辑结构包括:

1、集合:数据结构中的元素之间除了“同属一个集合” 的相互关系外,别无其他关系;

2、线性结构:数据结构中的元素存在一对一的相互关系;(例如:线性表,栈,队列等)

3、树形结构:数据结构中的元素存在一对多的相互关系;(例如:二叉树,哈夫曼树等)

4、图形结构:数据结构中的元素存在多对多的相互关系。(例如:邻接矩阵)

数据的物理结构:

指数据的逻辑结构在计算机存储空间的存放形式

通常包括:顺序存储结构和链式存储结构

设计好逻辑数据结构之后,数据的存储也是非常重要的. 数据存储结构应该正确反映数据元素之间的逻辑关系.这才是关键! 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.

抽象数据类型:

1.1数据类型

在C语言中,按照取值不同,数据类型可以分为2类:

原子类型: 是不可以在分解的基本数据类型,包含整型,浮点型,字符型等;

结构类型: 由若干类型组合而成,是可以再分解的.例如,整型数组就是由若干整型数据组成的.

1.2抽象数据类型

是指一个数学模型以及定义在该模型上的一组操作; 例如,我们在编写计算机绘图软件系统时,经常会使用到坐标. 也就是说,会经常使用x,y来描述横纵坐标. 而在3D系统中,Z深度就会出现. 既然这3个整型数字是始终出现在一起. 那就可以定义成一个Point的抽象数据类型. 它有x,y,z三个整型变量. 这样开发者就非常方便操作Point 数据变量.

二、算法

1、什么是算法?

算法是指解题方案的准确而完整的描述,在计算机中表现为指令的有限序列列,并且每个指令表示⼀一个或多个操作。

2、算法的特性

1、输入输出

2、有穷性

3、确定性

4、可行性

5、正确性

6、可读性

7、健壮性

8、事件效率高和存储量低

3、算法的评估

同一个问题可用不同的算法解决,而不同的算法,也可能可以解决多个问题。而一个算法的质量优劣将影响到算法乃至程序的效率问题。我们对算法的分析的目的就是选择合适算法和改进算法。

一个算法的评价主要从时间复杂度和空间复杂度来考虑

时间复杂度:

指算法需要的计算工作量,通常我们所遇见的时间复杂度包括:

其中:O(1) < O(log n) < O(n) < O(nlog n) < O(n2) < O(n3) < O(2n) < O(n!) < O(nn)

空间复杂度:

算法的空间复杂度是指算法需要消耗的内存空间

通过计算算法所需的存储空间实现,算法空间复杂度的计算公式记做: S(n) = n(f(n)),其中,n为问题的规模,f(n)为语句句关于n所占存储空间的函数

算法就简单介绍到这里!

转载至:

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https://baike.baidu.com/item/%E6%95%B0%E6%8D%AE%E7%BB%93%E6%9E%84/1450?fr=aladdin

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