文档介绍：第7章数据结构
数据结构是计算机软件和计算机应用专业的核心课程之一,对于学习计算机专业的其他课程,如操作系统、编译原理、数据库管理系统、软件工程、人工智能等都是十分有益的。数据结构主要研究数据表示与存储的方法、抽象的逻辑结构及其上定义的各种基本操作。数据的逻辑结构常常采用数学描述的抽象符号和有关的理论。如使用串、表、数组、图等结构和理论来表示数据在存储时的逻辑结构,研究这些结构上定义的各种操作。
本章内容
数据结构的概念
几种典型的数据结构
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数据结构的概念
在系统地学习数据结构知识之前,先对一些与数据结构相关的基本概念和术语赋予确切的含义。
数据(Data)是信息的载体,它能够被计算机识别、存储和加工处理。它是计算机程序加工的原料,应用程序处理各种各样的数据。
计算机科学中,所谓数据就是计算机加工处理的对象,它可以是数值数据,也可以是非数值数据。数值数据是指整数、实数或复数等,主要用于工程计算、科学计算和商务处理等;非数值数据包括字符、文字、图形、图像、语音等。
数据元素(Data Element)是数据的基本单位。在不同的条件下,数据元素又可称为元素、结点、顶点、记录等。例如,学生信息检索系统中学生信息表中的一个记录、八皇后问题中状态树的一个状态、教学计划编排问题中的一个顶点等,都被称为一个数据元素。
一个数据元素可由若干个数据项(Data Item)组成,例如,学籍管理系统中学生信息表的每一个数据元素就是一个学生记录。它包括学生的学号、姓名、性别、籍贯、出生年月、成绩等数据项。这些数据项可以分为两种:一种叫做初等项,如学生的性别、籍贯等,这些数据项是在数据处理时不能再分割的最小单位;
数据对象(Data Object)或数据元素类(Data Element Class)是具有相同性质的数据元素的集合。在某个具体问题中,数据元素都具有相同的性质(元素值不一定相等),属于同一数据对象(数据元素类),数据元素是数据元素类的一个实例。
在交通咨询系统的交通网中,所有的顶点是一个数据元素类,顶点A和顶点B各自代表一个城市,是该数据元素类中的两个实例,其数据元素的值分别为A和B。
数据结构(Data Structure,简称DS)是指互相之间存在着一种或多种关系的数据元素的集合。在任何问题中,数据元素之间都不会是孤立的,在它们之间都存在着这样或那样的关系,这种数据元素之间的关系称为结构。
数据结构是信息的一种组织方式,其目的是为了提高算法的效率,它通常与一组算法的集合相对应,通过这组算法集合可以对数据结构中的数据进行某种操作。
根据数据元素间关系的不同特性,通常有下列四类基本的结构:
⑴集合结构。在集合结构中,数据元素间的关系是“属于同一个集合”。集合是元素关系极为松散的一种结构。
⑵线性结构。该结构的数据元素之间存在着一对一的关系。
⑶树型结构。该结构的数据元素之间存在着一对多的关系。
⑷图型结构。该结构的数据元素之间存在着多对多的关系,图形结构也称作网状结构。