數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)、組織數(shù)據(jù)的方式，是指相互之間存在一種或多種特定關(guān)系的數(shù)據(jù)元素的集合；它研究的是數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)的物理結(jié)構(gòu)以及它們之間的相互關(guān)系，并對(duì)這種結(jié)構(gòu)定義相適應(yīng)的運(yùn)算，設(shè)計(jì)出相應(yīng)的算法，并確保經(jīng)過這些運(yùn)算以后所得到的新結(jié)構(gòu)仍保持原來(lái)的結(jié)構(gòu)類型。

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數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)、組織數(shù)據(jù)的方式。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是指相互之間存在一種或多種特定關(guān)系的數(shù)據(jù)元素的集合。通常情況下，精心選擇的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以帶來(lái)更高的運(yùn)行或者存儲(chǔ)效率。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)往往同高效的檢索算法和索引技術(shù)有關(guān)。

名詞定義

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是指相互之間存在著一種或多種關(guān)系的數(shù)據(jù)元素的集合和該集合中數(shù)據(jù)元素之間的關(guān)系組成。記為：
Data_Structure=(D,R)
其中D是數(shù)據(jù)元素的集合，R是該集合中所有元素之間的關(guān)系的有限集合。

（一）常用結(jié)構(gòu)

1.數(shù)組:在程序設(shè)計(jì)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(lái)。這些按序排列的同類數(shù)據(jù)元素的集合稱為數(shù)組。在C語(yǔ)言中， 數(shù)組屬于構(gòu)造數(shù)據(jù)類型。一個(gè)數(shù)組可以分解為多個(gè)數(shù)組元素，這些數(shù)組元素可以是基本數(shù)據(jù)類型或是構(gòu)造類型。因此按數(shù)組元素的類型不同，數(shù)組又可分為數(shù)值數(shù)組、字符數(shù)組、指針數(shù)組、結(jié)構(gòu)數(shù)組等各種類別。

2.棧: 是只能在某一端插入和刪除的特殊線性表。它按照先進(jìn)后出的原則存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，先進(jìn)入的數(shù)據(jù)被壓入棧底，最后的數(shù)據(jù)在棧頂，需要讀數(shù)據(jù)的時(shí)候從棧頂開始彈出數(shù)據(jù)（最后一個(gè)數(shù)據(jù)被第一個(gè)讀出來(lái)）。

3.隊(duì)列: 一種特殊的線性表，它只允許在表的前端（front）進(jìn)行刪除操作，而在表的后端（rear）進(jìn)行插入操作。進(jìn)行插入操作的端稱為隊(duì)尾，進(jìn)行刪除操作的端稱為隊(duì)頭。隊(duì)列是按照“先進(jìn)先出”或“后進(jìn)后出”的原則組織數(shù)據(jù)的。隊(duì)列中沒有元素時(shí)，稱為空隊(duì)列。

4.鏈表:是一種物理存儲(chǔ)單元上非連續(xù)、非順序的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，它既可以表示線性結(jié)構(gòu)，也可以用于表示非線性結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)元素的邏輯順序是通過鏈表中的指針鏈接次序?qū)崿F(xiàn)的。鏈表由一系列結(jié)點(diǎn)（鏈表中每一個(gè)元素稱為結(jié)點(diǎn)）組成，結(jié)點(diǎn)可以在運(yùn)行時(shí)動(dòng)態(tài)生成。每個(gè)結(jié)點(diǎn)包括兩個(gè)部分：一個(gè)是存儲(chǔ)數(shù)據(jù)元素的數(shù)據(jù)域，另一個(gè)是存儲(chǔ)下一個(gè)結(jié)點(diǎn)地址的指針域。

5.樹: 是包含n（n>0）個(gè)結(jié)點(diǎn)的有窮集合K，且在K中定義了一個(gè)關(guān)系N，N滿足 以下條件：

（1）有且僅有一個(gè)結(jié)點(diǎn) K0，他對(duì)于關(guān)系N來(lái)說沒有前驅(qū)，稱K0為樹的根結(jié)點(diǎn)。簡(jiǎn)稱為根（root）?！?

（2）除K0外，K中的每個(gè)結(jié)點(diǎn)，對(duì)于關(guān)系N來(lái)說有且僅有一個(gè)前驅(qū)。

（3）K中各結(jié)點(diǎn)，對(duì)關(guān)系N來(lái)說可以有m個(gè)后繼（m>=0）。

6.圖: 是由結(jié)點(diǎn)的有窮集合V和邊的集合E組成。其中，為了與樹形結(jié)構(gòu)加以區(qū)別，在圖結(jié)構(gòu)中常常將結(jié)點(diǎn)稱為頂點(diǎn)，邊是頂點(diǎn)的有序偶對(duì)，若兩個(gè)頂點(diǎn)之間存在一條邊，就表示這兩個(gè)頂點(diǎn)具有相鄰關(guān)系。

7.堆:在計(jì)算機(jī)科學(xué)中，堆是一種特殊的樹形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，每個(gè)結(jié)點(diǎn)都有一個(gè)值。通常我們所說的堆的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，是指二叉堆。堆的特點(diǎn)是根結(jié)點(diǎn)的值最小（或最大），且根結(jié)點(diǎn)的兩個(gè)子樹也是一個(gè)堆。

8.散列表（Hash table，也叫哈希表）: 若結(jié)構(gòu)中存在關(guān)鍵字和K相等的記錄，則必定在f(K)的存儲(chǔ)位置上。由此，不需比較便可直接取得所查記錄。稱這個(gè)對(duì)應(yīng)關(guān)系f為散列函數(shù)(Hash function)，按這個(gè)思想建立的表為散列表。

9.八大排序算法： 排序算法可以分為內(nèi)部排序和外部排序，內(nèi)部排序是數(shù)據(jù)記錄在內(nèi)存中進(jìn)行排序，而外部排序是因排序的數(shù)據(jù)很大，一次不能容納全部的排序記錄，在排序過程中需要訪問外存。常見的內(nèi)部排序算法有：插入排序、希爾排序、選擇排序、冒泡排序、歸并排序、快速排序、堆排序、基數(shù)排序等。

1.數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)：指反映數(shù)據(jù)元素之間的邏輯關(guān)系的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，其中的邏輯關(guān)系是指數(shù)據(jù)元素之間的前后件關(guān)系，而與他們?cè)谟?jì)算機(jī)中的存儲(chǔ)位置無(wú)關(guān)。

邏輯結(jié)構(gòu)包括：

1）集合
數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的元素之間除了“同屬一個(gè)集合” 的相互關(guān)系外，別無(wú)其他關(guān)系；

2）線性結(jié)構(gòu)
數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的元素存在一對(duì)一的相互關(guān)系；

3）樹形結(jié)構(gòu)
數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的元素存在一對(duì)多的相互關(guān)系；

4）圖形結(jié)構(gòu)

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的元素存在多對(duì)多的相互關(guān)系。

2.數(shù)據(jù)的物理結(jié)構(gòu)：指數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)在計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)空間的存放形式。
數(shù)據(jù)的物理結(jié)構(gòu)是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在計(jì)算機(jī)中的表示（又稱映像），它包括數(shù)據(jù)元素的機(jī)內(nèi)表示和關(guān)系的機(jī)內(nèi)表示。由于具體實(shí)現(xiàn)的方法有順序、鏈接、索引、散列等多種，所以，一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可表示成一種或多種存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)。
數(shù)據(jù)元素的機(jī)內(nèi)表示（映像方法）： 用二進(jìn)制位（bit）的位串表示數(shù)據(jù)元素。通常稱這種位串為節(jié)點(diǎn)（node）。當(dāng)數(shù)據(jù)元素有若干個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)組成時(shí)，位串中與個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)對(duì)應(yīng)的子位串稱為數(shù)據(jù)域（data field）。因此，節(jié)點(diǎn)是數(shù)據(jù)元素的機(jī)內(nèi)表示（或機(jī)內(nèi)映像）。關(guān)系的機(jī)內(nèi)表示（映像方法）：數(shù)據(jù)元素之間的關(guān)系的機(jī)內(nèi)表示可以分為順序映像和非順序映像，常用兩種存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)：順序存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)和鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)結(jié)構(gòu)。順序映像借助元素在存儲(chǔ)器中的相對(duì)位置來(lái)表示數(shù)據(jù)元素之間的邏輯關(guān)系。非順序映像借助指示元素存儲(chǔ)位置的指針（pointer）來(lái)表示數(shù)據(jù)元素之間的邏輯關(guān)系。

3.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的運(yùn)算

一般認(rèn)為，一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是由數(shù)據(jù)元素依據(jù)某種邏輯聯(lián)系組織起來(lái)的。對(duì)數(shù)據(jù)元素間邏輯關(guān)系的描述稱為數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)；數(shù)據(jù)必須在計(jì)算機(jī)內(nèi)存儲(chǔ)，數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)形式，是其在計(jì)算機(jī)內(nèi)的表示；此外討論一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)必須同時(shí)討論在該類數(shù)據(jù)上執(zhí)行的運(yùn)算才有意義。一個(gè)邏輯數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以有多種存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，且各種存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)影響數(shù)據(jù)處理的效率。

在許多類型的程序的設(shè)計(jì)中，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的選擇是一個(gè)基本的設(shè)計(jì)考慮因素。許多大型系統(tǒng)的構(gòu)造經(jīng)驗(yàn)表明，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的困難程度和系統(tǒng)構(gòu)造的質(zhì)量都嚴(yán)重的依賴于是否選擇了最優(yōu)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。許多時(shí)候，確定了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)后，算法就容易得到了。有些時(shí)候事情也會(huì)反過來(lái)，我們根據(jù)特定算法來(lái)選擇數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與之適應(yīng)。不論哪種情況，選擇合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)都是非常重要的。
選擇了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，算法也隨之確定，是數(shù)據(jù)而不是算法是系統(tǒng)構(gòu)造的關(guān)鍵因素。這種洞見導(dǎo)致了許多種軟件設(shè)計(jì)方法和程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的出現(xiàn)，面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)語(yǔ)言就是其中之一。
計(jì)算機(jī)解決一個(gè)具體問題時(shí)，大致需要經(jīng)過下列幾個(gè)步驟：首先要從具體問題中抽象出一個(gè)適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)模型，然后設(shè)計(jì)一個(gè)解此數(shù)學(xué)模型的算法（Algorithm），最后編出程序、進(jìn)行測(cè)試、調(diào)整直至得到最終解答。
尋求數(shù)學(xué)模型的實(shí)質(zhì)是分析問題，從中提取操作的對(duì)象，并找出這些操作對(duì)象之間含有的關(guān)系，然后用數(shù)學(xué)的語(yǔ)言加以描述。當(dāng)人們用計(jì)算機(jī)處理數(shù)值計(jì)算問題是，所用的數(shù)學(xué)模型是用數(shù)學(xué)方程描述。所涉及的運(yùn)算對(duì)象一般是簡(jiǎn)單的整形、實(shí)型和邏輯型數(shù)據(jù)，因此程序設(shè)計(jì)者的主要精力集中于程序設(shè)計(jì)技巧上，而不是數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和組織上。然而，計(jì)算機(jī)應(yīng)用的