第 章 　　緒 論

計算機是對各種各樣數據進行處理的機器 。在計算機 中如何組織數據 ，如何處理數據 ，從

而如何更好地利用數據是計算機科學的基本研究 內容 。掌握數據在計算機 中的各種組織和處

理方法是繼續深入學習的基礎 。

數據結構 的基本概念

數據 結構( )研究的是計算機所處理的數據元素間的結構關系及其操作實

現 的算法 。

早期的計算機都用于進行數值計算 ，數值計算 的特 點是數據元素間的關系簡單 ，但計算復

雜。隨著計算機應用范圍的擴展， 目前計算機更多地被用于非數值處理，如管理、控制等領域，

非數值處理 問題 的特 點是數據元素間的關系復雜 ，而計算較簡單 。

數據元素間的結構關系 (或稱邏輯結構 )有幾種基本形式 。最簡單 的是線性結構，這時其

有關結構 的性質可 以歸納為下述一些 問題 ：哪一個數據元素是線性表 中的第一個數據元素 ？

哪一個數據元素是線性表 中的最后一個數據元素 ？某一個數據元素 的前驅和后繼各是哪一個

數據元素等等 。更為復雜 的結構關系有樹形結構 表示著等級和分枝 的關系 ，還有 圖形結

構 表示著更復雜 的客觀事物之間的關系 。

為 了有效地在計算機上解決具有各種 結構關系 的實 際問題 ，我們還必須研 究這種具有結

構關系的數據在計算機 內部的存儲方法 (或稱存儲結構 )以及在計算機 中處理這樣 的具有結構

關系數據所需進行的操作和操作 的實現方法 。

我們先來看一個最簡單 的線性表關系的例子 。

例 建立一個住院病人押金情況表 。住院病人押金情況表包括：姓名、性別、年齡 、住

院押金。要求：每當病人住院時，插入一條記錄；每當病人出院時，刪去該病人的記錄。

分析　　每個病人 的數據為一條記錄 ，每個記錄包括姓名、性別、年齡 、住院押金 四個數據

項 。所有病人 的記錄構成一個線性表 。這構成 了該 問題 的邏輯數據結構 。

線性表上要求有插入 、刪 除一條記錄 的操作 。插入操作和刪 除操作構成 了該線性表 的操

作集 合 。

線性表可 以選用不 同的存儲結構 。具體到這個線性表可 以有兩種存儲結構 ：

)順序存儲結構 ：即把所有記錄依次存儲在一個數組 中。如

數組下標　　　　姓名　　　　　　性別　　　　　　年齡　　　　　　住院押金

張 三

李 四

)單鏈存儲結構 ：即把每個記錄看作一個結點，讓所有結點依次鏈接 。如

顯然 ，存儲結構不同則實現操作的算法就不同。

由此可見，一個具體 問題的軟件設計通常包括三個步驟： 分析和確定該 問題 的邏輯數

據 結 構 ； 設計該問題的具體存儲結構； 設計該 問題在具體存儲結構下的操作實現算法 。

下邊我們較為準確地定義我們所 引進 的幾個基本術語 ：

數據　　在計算機 中這個術語含義非常廣泛 ，可 以認為它是描述客觀事物的數字、字符 以及

所有能輸入到計算機 中并能為計算機所接受的符號集 。

數據元素　　數據的基本單位 ，是計算機進行輸入輸出操作的最小單位 。大多數情況下，一

個數據元素 由若干個數據項組成 。數據項是數據不可分割的最小單位 。

數據結構　　是指計算機處理 的數據元素 的組織形式和相互間關系 。從數據元素之 間的不

同特性分 ，數據結構有三種基本類型：線性結構、樹形結構和圖形結構 。從不同的抽象層次看，

數據結構可分為邏輯數據結構和物理數據結構 (或稱存儲結構 )。存儲結構主要有兩種基本類

型：順序存儲結構和鏈式存儲結構。

操作　　是指數據結構上需要或能夠進行的處理 。對一個具體 問題來說 ，存儲結構不 同則

操作的具體實現算法就不同；相 同的存儲下也可有許多種不同的操作實現算法 。

我們研究數據結構 ，需要研究如下問題 ：一個具體 問題的邏輯數據結構是什么 ？適宜選用

什么樣 的存儲結構 ？采用什么樣 的操作實現算法效率更高 ？由此我們可 以說 ，數據結構是一

研究非數值處理 問題 的軟件設計 中計算機 的操作對象 以及它們之 間的關系和操作實現等 的

學科 。換句

總結

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