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

1.4.1 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。

数据不仅仅包含整型，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。

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。

1.4.2 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。

1.4.3 数据项

数据项：一个数据元素可以由若干个数据项组成。

比如人这样的数据元素，可以有眼，耳，鼻，嘴，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。

数据项是数据不可分割的最小单位。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。

1.4.4 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。

什么叫性质相同呢？是指数据元素具有相同数量和类型的数据项，比如，还是刚才的例子，人都有姓名，生日，性别等相同的数据项。

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，我们都将数据对象简称为数据。

1.4.5 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。

不同数据元素之间不是独立的，而是存在特定的关系，我们将这些关系称为结构。

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。

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。

数据结构分类.png

1.5 逻辑结构和物理结构

按照视点的不同，我们把数据结构分为逻辑结构和物理结构。

1.5.1 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：

1.集合结构

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。

集合结构示意图.png

2.线性结构

线性结构：线性结构中的数据元素之间是一对一的关系。

线性结构示意图.png

3 树形结构

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。

树形结构示意图.png

4 图形结构

图形结构：图形结构的数据元素是多对多的关系。

图形结构示意图.png

我们在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。

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。

1.5.2 物理结构

数据的物理结构(很多书中也叫作存储结构)

物理结构：是指数据的逻辑结构在计算机中的存储形式。

数据是数据元素的集合，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元素之间的逻辑关系，这才是最为关键的。

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

顺序存储结构：是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。

顺序存储结构图.png

这种存储结构其实很简单，说白了，就是排队占位。

我们之前学计算机语言时，数组就是这样的顺序存储结构。

2.链式存储结构

链式存储结构：是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。

链式存储结构图.png

数据元素的存储关系并不能反映逻辑关系，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。

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。

1.6 抽象数据类型

1.6.1 数据类型

数据类型：是指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。

计算机的研究者们就考虑，要对数据进行分类，分出来多种数据类型。

在C语言中，按照取值的不同，数据类型可以分为两类：

• 原子类型：是不可以再分解的基本类型，包括整型，实型，字符型等。
• 结构类型：有若干个类型组合而成，是可以再分解的。例如，整型数组是由若干整型数据组成的。

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须的信息。

1.6.2 抽象数据类型

我们对已有的数据类型进行抽象，就有了抽象数据类型。

抽象数据类型(Abstract Data Type,ADT): 是指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却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。

各个计算机，不管是大型机，小型机，PC，平板电脑，PDA，甚至智能手机都拥有“整数类型”，也需要整数间的运算，那么整形就是一个抽象数据类型，尽管它在上面提到的这些在不同计算机中实现方法上可能不一样，但由于其定义的数学特性相同，在计算机编程者看来，它们都是相同的。因此，“抽象”的意义在于数据类型的数学抽象特性。

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。

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。