1. 什么是數據結構

算法+數據結構=程序設計
數據結構是由數據和結構兩方面組成，下面舉一個例子可以讓大家很快地理解數據結構：

比如我們實驗樓的課程管理系統，每一門課程由課程號、課程名、類別、作者等組成，每門課的課程號是唯一的，但不同的課程可能屬于同一個類別，或者是同一個作者寫的，由此我們可以建立一張按課程號順序排列的課程表和兩張按類別和作者名順序排列的索引表，如下圖所示，這樣我們就可以按課程號或課程名或類別或作者名快速地找到我們想要學的那門課程。

在這個例子中，數據就是課程、類別和作者，結構就是課程與類別和作者的關系，它體現了一種最簡單的線性關系，除了線性結構外，還有集合結構和更為復雜的樹形結構和圖結構，簡單來說，數據結構是一門研究非數值計算的程序設計問題中計算機的操作對象以及它們之間的關系和操作等的學科，，學好數據結構可以使計算機更高效地工作。

2. 數據的邏輯結構和物理結構

數據結構是指相互之間存在著一種或多種關系的數據元素的集合和該集合中數據元素之間的關系組成。
數據結構是計算機存儲、組織數據的方式。數據結構是指相互之間存在一種或多種特定關系的數據元素的集合。通常情況下，精心選擇的數據結構可以帶來更高的運行或者存儲效率。數據結構往往同高效的檢索算法和索引技術有關。

一、數據的邏輯結構：指反映數據元素之間的邏輯關系的數據結構，其中的邏輯關系是指數據元素之間的前后件關系，而與他們在計算機中的存儲位置無關。邏輯結構包括：

1.集合

數據結構中的元素之間除了“同屬一個集合” 的相互關系外，別無其他關系；

2.線性結構

數據結構中的元素存在一對一的相互關系；

3.樹形結構

數據結構中的元素存在一對多的相互關系；

4.圖形結構

數據結構中的元素存在多對多的相互關系。

二、數據的物理結構：指數據的邏輯結構在計算機存儲空間的存放形式。

數據的物理結構是數據結構在計算機中的表示（又稱映像），它包括數據元素的機內表示和關系的機內表示。由于具體實現的方法有順序、鏈接、索引、散列等多種，所以，一種數據結構可表示成一種或多種存儲結構。
數據元素的機內表示（映像方法）： 用二進制位（bit）的位串表示數據元素。通常稱這種位串為節點（node）。當數據元素有若干個數據項組成時，位串中與個數據項對應的子位串稱為數據域（data field）。因此，節點是數據元素的機內表示（或機內映像）。
關系的機內表示（映像方法）：數據元素之間的關系的機內表示可以分為順序映像和非順序映像，常用兩種存儲結構：順序存儲結構和鏈式存儲結構。順序映像借助元素在存儲器中的相對位置來表示數據元素之間的邏輯關系。非順序映像借助指示元素存儲位置的指針（pointer）來表示數據元素之間的邏輯關系。

3. 常用結構

數組

在程序設計中，為了處理方便， 把具有相同類型的若干變量按有序的形式組織起來。這些按序排列的同類數據元素的集合稱為數組。在C語言中， 數組屬于構造數據類型。一個數組可以分解為多個數組元素，這些數組元素可以是基本數據類型或是構造類型。因此按數組元素的類型不同，數組又可分為數值數組、字符數組、指針數組、結構數組等各種類別。

棧

是只能在某一端插入和刪除的特殊線性表。它按照先進后出的原則存儲數據，先進入的數據被壓入棧底，最后的數據在棧頂，需要讀數據的時候從棧頂開始彈出數據（最后一個數據被第一個讀出來）。

隊列

一種特殊的線性表，它只允許在表的前端（front）進行刪除操作，而在表的后端（rear）進行插入操作。進行插入操作的端稱為隊尾，進行刪除操作的端稱為隊頭。隊列是按照“先進先出”或“后進后出”的原則組織數據的。隊列中沒有元素時，稱為空隊列。

鏈表

是一種物理存儲單元上非連續、非順序的存儲結構，它既可以表示線性結構，也可以用于表示非線性結構，數據元素的邏輯順序是通過鏈表中的指針鏈接次序實現的。鏈表由一系列結點（鏈表中每一個元素稱為結點）組成，結點可以在運行時動態生成。每個結點包括兩個部分：一個是存儲數據元素的數據域，另一個是存儲下一個結點地址的指針域。

樹

是包含n（n>0）個結點的有窮集合K，且在K中定義了一個關系N，N滿足 以下條件：
（1）有且僅有一個結點 K0，他對于關系N來說沒有前驅，稱K0為樹的根結點。簡稱為根（root）。　 （2）除K0外，K中的每個結點，對于關系N來說有且僅有一個前驅。
（3）K中各結點，對關系N來說可以有m個后繼（m>=0）。

圖

圖是由結點的有窮集合V和邊的集合E組成。其中，為了與樹形結構加以區別，在圖結構中常常將結點稱為頂點，邊是頂點的有序偶對，若兩個頂點之間存在一條邊，就表示這兩個頂點具有相鄰關系。

堆

在計算機科學中，堆是一種特殊的樹形數據結構，每個結點都有一個值。通常我們所說的堆的數據結構，是指二叉堆。堆的特點是根結點的值最小（或最大），且根結點的兩個子樹也是一個堆。

散列表

若結構中存在關鍵字和K相等的記錄，則必定在f(K)的存儲位置上。由此，不需比較便可直接取得所查記錄。稱這個對應關系f為散列函數(Hash function)，按這個思想建立的表為散列表。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的数据结构介绍的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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