数据结构学习笔记(二)

前面的一篇简单的说了一下数据结构的术语名词,这篇我们依然按照课本上的顺序来说。
接下来的是数据结构的内容

数据结构,到底是什么结构?

前面我们说过,数据结构就是为了使得数据能用计算机来处理而存在的。数据结构是为了组织数据,那么数据结构具体包含着什么呢?

数据结构包含着三大方面:逻辑结构、存储结构和数据的运算


1.逻辑结构

逻辑结构描述了数据的组织方式。逻辑结构的设计其实是与计算机科学领域没有什么关系的,反而与离散数学有很大的关系。

在逻辑结构的描述中,一个数据元素称为一个节点,节点之间的逻辑关系因为有不同的特性,故而分为以下四种基本类型:
(1)集合结构:所谓的集合结构就是一篮子鸡蛋,基本符合离散数学中集合的概念,但是不同的是,数学意义上的集合元素在当前集合中有且只有一个,但是在数据结构这里,允许有两个除存储空间外都完全相同的项。
(2)线性结构:线性结构就类似穿起来的一串糖葫芦,除了首节点和尾结点以外每个节点都有前驱和后缀,且相邻有且只有一个直接前驱与直接后缀。
(3)树形结构:符合数学概念里的树形结构。数据元素之间存在一对多的层级关系。
(4)图状结构:符合数学概念上的图状结构。数据元素之间存在多对多的任意关系。


2.存储结构

存储结构则是抛开了“讨厌的数学”,从计算机科学的角度去物理地描述数据具体是怎么样存储的。
在大一的时候几乎所有的同学都接触到了C语言,C语言的结构化存储主要是两种方式:数组和链表。其实存储结构也主要就是顺序存储和链式存储(抽象意义),具象化到C语言中也就是数组和链表。
(1)顺序存储:借助元素之间的相对位置来表示元素之间的逻辑关系。这个有点像什么呢?举个例子:某位讨厌的班主任就喜欢以同学们的成绩来排座位,让第一名坐第一排,第二名坐第二排。假设没有并列名次的同学,那么座位就是这班同学的相对位置关系,同时要想知道任意一个同学的名次,通过数座位序号就可以知道。
这就是所谓的用相对位置表示元素之间的关系的意思,这也就是顺序表最大的特点。
(2)链式存储:链表的特点我们很清楚,因为每个节点在内存中的位置是离散的,所以要实现一系列的元素的结构的组织,就需要节点指针来表示各个元素之间的关系(如前驱或者后缀)。这个就好比快递小哥按照着你所填好的地址,然后才能开着小摩托突突突地来到你的楼下大声呼唤你的名字(这个小哥有点二)。那么,你的快递上面写着地址的单子,就是指向你的“存储地址”的指针变量,你的快递里面的宝贝就是节点的数据域中的东西。每个快递包都是一个节点,只不过节点的指向并不是下一个快递而是你,快递的地址就是对你的指向关系,本质上没有什么区别。


介绍完上面的东西,你可能会发现,基本逻辑结构有四种,但是存储结构只有顺序和链式存储两种,那么,如果我有一棵树,该怎么存到计算机中呢?

这时候我们要再说到两个比较重要的东西,在后面我们会大量接触到这两个东西:
线性结构与非线性结构
这个线性说的就是逻辑结构,我们知道上面的四种逻辑关系里只有一个线性结构,那么其他的就都是非线性结构,我们按照这个方法去分类,就可得到:

线性结构:线性表、栈、队列、字符串、数组、广义表。
非线性结构:树、图。

新名词看不懂不要紧,后面都会学到的。只要对接下来要学到的好多东西有个俯瞰角度的思路就好。

有一个很重要的点一定要说明:逻辑结构和存储结构不是相互孤立的,我们在处理数据的过程中,一般都是先设计好逻辑结构的组织方式,然后选择合适的存储结构去实现数据的组织,比较片面一点来说就是,逻辑结构用来设计,存储结构以及相关的算法用来实现。

这一篇并不会涉及到算法的相关,但算法是数据结构中不可或缺的一部分,不然数据组织好了,也用存储结构存储在计算机里了,但是怎么才能让计算机乖乖听话去按照我们的设计去处理数据呢?很明显摸摸头和“芝麻开门”都是没什么卵用的。这就要用到** 算法**啦!后面会有专门的部分去讲算法,稍安勿躁。

以上基本上就是数据结构的内容结构了。
如有错漏,恳请指教。

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