基本概念

1.数据

        数据是信息的载体，是描述客观事物属性的数字符及所有能输入到计算机中，并被计算机程序识别和处理的符号的集合。数据是计算机程序加工的原料。

2.数据元素

        数据元素是数据的基本单位，通常作为一个整体进行考虑和处理。一个数据元素可由若干数据项组成。数据项是构成数据元素的不可分割的最小单位。

3.数据对象

        数据对象是具有相同性质的数据元素的集合，是数据的一个子集。

4.数据类型

        数据类型是一个值的集合和定义。在此集合上的一组操作的总称。

• 原子类型，其值不可再分的数据类型。
• 结构类型，其值可以再分解为若干成分（分量）的数据类型。
• 抽象数据类型，一个数学模型及定义在该数学模型上的一组操作，它通常是对数据的某种抽象定义了数据的取值范围及其结构形式，以及对数据操作的集合。

 5.数据结构

        数据结构是相互之间存在一种或多种特定关系的数据元素的集合。在任何问题中，数据元素都不是孤立存在的，它们之间存在某种关系。这种数据元素相互之间的关系称为结构。数据结构包括三方面的内容：逻辑结构、存储结构和数据的运算。

        数据的逻辑结构和存储结构是密不可分的两个方面，一个算法的设计取决于所选定的逻辑结构，而算法的实现依赖于所采用的存储结构。

三要素

1.数据的逻辑结构

        逻辑结构是指数据元素之间的逻辑关系，即从逻辑关系上描述数据，它与数据的存储无关，是独立于计算机的数据的逻辑结构，分为线性结构和非线性结构，线性表是典型的线性结构，集合、数和图是典型的非线性结构。

        数据的逻辑结构分为线性结构和非线性结构。一般线性表受限，线性表线性表推广属于线性结构。栈、队列、串属于受限线性表。数组属于线性表推广。集合树形结构，图状结构属于非线性结构。一般树，二叉树属于树形结构。有向图无向图属于图状结构。

• 集合：结构中的数据元素之间，除同属一个集合外，别无其他关系。
• 线性结构：结构中的数据元素之间只存在一对一的关系。
• 树形结构：结构中的数据元素之间存在一对多的关系。
• 图状结构或网状结构：结构中的数据元素之间存在多对多的关系。

2.数据的存储结构

        存储结构是指数据结构在计算机中的表示，又称映像，也称物理结构。它包括数据元素的表示和关系的表示。数据的存储结构是用计算机语言实现的逻辑结构，它依赖于计算机语言数据的存储结构主要有顺序存储链式存储，索引存储和散列存储。

• 顺序存储：把逻辑上相邻的元素存储在物理位置上，也相邻的存储单元中，元素之间的关系由存储单元的邻接关系来体现。其优点是可以实现随机存储，每个元素占用最少的存储空间；缺点是只能使用相邻的一整块存储单元，因此可能产生较多的外部碎片。
• 链式存储：不要求逻辑上相邻的元素，在物理位置上也相邻，借助指示元素存储地址的指针来表示元素之间的逻辑关系，其优点是不会出现碎片现象，能充分利用所有存储单元，缺点是每个元素因存储指针而占用额外的存储空，且只能实现顺序存储。
• 索引存储：在存储元素信息的同时，建立附加的索引表。索引表中的每项称为索引项，索引项的一般形式是关键字和地址。其优点是检索速度快，缺点是附加的索引表，额外占用存储空间，另外增加和删除数据时也要修改索引表，会花费较多的时间。
• 散列存储：根据元素的关键字，直接计算出该元素的存储地址，又称哈希存储，其优点是检索、增加和删除节点的操作都很快。缺点是若散列函数不好，则可能出现元素存储单位的冲突，而解决冲突会增加时间和空间的开销。

3.数据的运算

        施加在数据上的运算，包括运算的定义和实现。运算的定义是针对逻辑结构的，指出运算的功能。运算的实现是针对存储结构的，指出运算的具体操作步骤。