电子科技大学软件技术基础课件 数据结构基本概念.ppt

数据结构 数据的逻辑结构 数据的存储结构 算法 数据结构 1 数据结构的概念 1.1 数据及数据元素的概念 数据是客观事物在计算机内的抽象描述 数据指一些事实，或一些数，或一些符号集合 组成数据的“事实”、“数值”或“符号”称为数据元素 数据元素可由若干个数据项组成 数据及数据元素 数据结构的概念 1.2、数据结构的概念 数据结构讨论计算机系统中数据的组织形式及其相互关系 是相互之间存在一种和多种特定关系的数据元素的集合 数据结构的概念 数据结构的概念 元素在计算机系统里的表示 字符？字串？整数？ 元素间的逻辑关系－－逻辑结构 元素在计算机系统中的存储方式，物理空间关系－－存储结构 操作指令的集合 －－算法 数据结构的概念 数据的逻辑结构与数据的存储结构 数据结构的概念 小结： 数据结构包括数据的逻辑结构，数据在计算机系统中的存储结构和数据操作的集合 把数据以一定的逻辑结构组织起来，以适当的方式存储在计算机系统的存储器里，其最终目的是为了有效处理数据，提高数据处理运算速度（教材P3) 数据的逻辑结构 2、数据的逻辑结构 数据元素之间关系的描述 2.1、描述法 二元组 关系：一般抽象为前驱与后继关系， 即表明结构中，一个元素的前一个元素是谁，它的后一个元素又是谁 数据的逻辑结构 2.2、图示法 图形要素： 结点和有向线段 结点：表示一个数据元素，一般以方形框代表 不管多么复杂的结点，都看作是一个结点 有向线段：表示元素之间的关系。 箭尾指向的结点是前驱。 箭头指向的结点是后继 数据的存储结构 3、数据的存储结构（物理结构） 是数据元素在计算机系统存储器中的存放方式 是数据逻辑结构在存储器中的存放方式 数据的存储结构 数据的存储结构 数据的存储结构 思考：为什么数据逻辑结构与物理结构没有完全统一？ 数据的存储结构 几种物理存储方式 3.1顺序存储方法 连续顺序地存放数据元素 若数据的逻辑结构也是顺序（线性）的，则逻辑结构和物理结构完全统一了 连续存放的数据元素可以在内存中容易找到 数据的存储结构 3.2、链接存储方法 元素在内存中不一定连续存放 在元素中附加指针项，通过指针可以找到关系元素 数据的存储结构 数据的存储结构 3.3索引存储方法 为放在内存中的元素建立索引表 元素可以离散存放 通过查索引表找到需要的元素 数据的存储结构 3.4、散列存储方法 结点中设一关键值，利用关键值和相应算式算出结点位置（地址） 数据的逻辑结构和存储结构 小结：数据的逻辑结构与物理结构 1、物理结构是元素在内存中的存储方式，与元素间固有的逻辑关系是相对独立的两个问题 物理结构着眼于结点在内存中的定位 2、简单的逻辑结构可能和物理结构一致 例：线性逻辑关系与顺序存储方法 3、利用物理结构在内存中找到一个结点，而为什么要找这个结点却由元素间的逻辑关系决定 任何一个算法的设计取决于选定的数据逻辑结构，而算法的实现依赖于采用的存储结构 4、逻辑结构与存储结构是一个问题的两个方面 数据的逻辑结构和存储结构 算法 4、算法 4.1、算法的概念及特点 算法是为解决某一特定类型问题规定的运算规则的有穷集合 有穷性 确定性 有效性 输入 输出 算法 4.2、算法与程序 相似：都是解决问题的方法和步骤，是指令的集合 区别： 有穷性 描述方法 联系：程序用某种程序设计语言来实现算法 算法 4.3、算法语言 算法应有严格的描述语言（确定性） 一般使用类PASCAL语言 在本课程中使用类C语言，即语言风格类似于C 要求描述一个算法时必须满足： 对输入和输出的描述 描述语句准确、无二义 保证算法的有穷性和有效性 算法 算法的写作规范 算法 4.4、在数据结构中常见的问题 创建、插入、删除、更新、检索、排序…… 注意：每个问题都有一种和多种算法 找到效率最高的 以最容易理解的方式设计 设计的算法不容易出错或出错情况较少 作业 教材P70 1 2 3 4 5 段景山 * * 段景山 软件技术基础 制作 主讲 段景山 段景山 数据结构的基本概念 第一篇 数据结构 第一章 数据结构的基本概念 例1、学生花名册 数据元素 数据 学生名字的集合 每个学生的名字 例2、学生成绩表 数据 数据元素 数据项 学生成绩的集合 每个学生的成绩 名字 成绩 例：大楼中的电梯 电梯在楼层中只能逐层移动 例：公司的组织关系 楼层间的关系是线性的 员工间形成树型关系 涉及 元素的集合 元素间的关系 在关系里的操作 电梯的运动 人员的管理 例：用数据结构描述整数I* 1、组成整数数据的全部元素的集合I I＝ {0，±1，±2，±3……} 2、I中元素的关系集合RE 3、I*的运算集合P，比如算术四则运算 4、P中诸运算的运算