数据结构基础概念

什么是数据结构

• 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

• 数据结构就是关系，数据元素相互之间存在一种或多种特定关系的集合

  
  数据结构

• 逻辑结构

  数据对象中数据元素之间的相互关系

• 物理结构

  数据的逻辑结构在计算机中的存储形式

• 四大逻辑结构

  • 集合结构
  • 线性结构
  • 树形结构
  • 图形结构

• 物理结构：研究如何把数据存储到计算机的存储器(内存)中

  
  物理结构

• 顺序存储结构

把数据元素存放在地址连续的存储单元中，其数据间的逻辑关系和物理关系是一致的

• 链式存储结构

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

算法

算法是解决特定问题求解的描述，在计算机中表现为指令的有限序列，并且每条指令表示一个或多个操作

• 算法的特性
  • 输入：算法具有零个或多个输入
  • 输出：算法至少有一个或多个输出
  • 有穷性: 算法在执行有限的步骤z会后，自动结束而不会出现无线循环，并且每一个步骤在可接受的时间内完成
  • 确定性：算法的每一个步骤都具有确定的含义；在一定的条件下，只有一条执行路径，相同的输入只能唯一的输出结果；算法的每个步骤都应该被精确定义而无歧义。
  • 可行性：算法的每一步都必须是可行的，也就是说，每一步都能够执行有限次数完成
  • 正确性：算法至少应该具有输入、输出和加工处理无歧义性、能正确反映问题的需求，能够得到问题的正确答案
    • 算法程序没有语法错误
    • 算法程序对于合法输入能够产生满足要求的输出
    • 算法程序对于非法输入能够产生满足规格的说明
    • 算法程序对于故意刁难的测试输入都有满足要求的输出结果
  • 可读性：算法设计的另一目的是为了便于阅读、理解和交流
  • 健壮性：当输入数据不合法时,算法也能做出相关处理，而不是产生异常、奔溃或莫名其妙的结果
  • 时间效率高、存储量低

算法并不是唯一的，同一个问题，可以有多种解决问题的算法