什么是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)？數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基本概念

眾所周知，計(jì)算機(jī)的基本功能大多基于對(duì)數(shù)據(jù)的操作，但當(dāng)數(shù)據(jù)較多時(shí)，特別是在如今的數(shù)據(jù)時(shí)代，數(shù)據(jù)量越來越龐大，該如何組織這些數(shù)據(jù)，使之能被更高效地處理呢?例如，統(tǒng)計(jì)今年新入學(xué)的學(xué)生信息，包括姓名、年齡、學(xué)號(hào)、籍貫等，要想在這一大堆數(shù)據(jù)中高效地進(jìn)行插入、刪除、查找、修改等操作，就要將這些數(shù)據(jù)合理地組織起來，例如將這些數(shù)據(jù)制作成表，如圖1-1所示，這種表就可以稱為一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

圖1-1學(xué)生信息表

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，它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。在計(jì)算機(jī)中，數(shù)據(jù)元素并不是孤立的、雜亂無序的，而是按照一定的內(nèi)在聯(lián)系存儲(chǔ)起來的，這種數(shù)據(jù)之間的內(nèi)在聯(lián)系就是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的組織形式。例如圖1-1中的數(shù)據(jù)以企種線性表的形式組織起來。除此之外，數(shù)據(jù)還可以以其他方式組織起來，如圖書館藏書數(shù)據(jù)可以組織為索引表的形式，火車站排隊(duì)買票可以組織為隊(duì)列的形式，家庭族譜可以組織為樹的形式，同學(xué)、朋友之間的關(guān)系可以組織為圖的形式等等。這些所謂的索引表、隊(duì)列、樹、圖都是一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

在深入學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之前，先來學(xué)習(xí)其中的幾個(gè)基本概念和術(shù)語，學(xué)習(xí)這些概念術(shù)語對(duì)以后理解數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)會(huì)有幫助。

1.數(shù)據(jù)

數(shù)據(jù)是指能直接輸入計(jì)算機(jī)中，被計(jì)算機(jī)處理的符號(hào)和被計(jì)算機(jī)操作的對(duì)象。數(shù)據(jù)不僅包括整型、實(shí)型等數(shù)值數(shù)據(jù)，也包括聲音、視頻、圖像等非數(shù)值數(shù)據(jù)?？偟膩碚f，數(shù)據(jù)就是計(jì)算機(jī)處理的符號(hào)。要注意，數(shù)據(jù)有兩個(gè)必備條件：能直接輸入計(jì)算機(jī)，能被計(jì)算機(jī)直接處理。隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展，數(shù)據(jù)的范圍也在不斷地?cái)U(kuò)大。

2.數(shù)據(jù)元素

數(shù)據(jù)元素是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中基本的獨(dú)立單位，它也被叫作元素、結(jié)點(diǎn)、記錄等。如圖1-1中學(xué)生信息表的第一條記錄“001奧普男美國(guó)”即為表中的一個(gè)元素。在復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，數(shù)據(jù)元素往往由若干個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)組成，數(shù)據(jù)項(xiàng)是具有獨(dú)立含義的最小標(biāo)識(shí)單位，也稱為字段或域。如“001奧普男美國(guó)”這個(gè)數(shù)據(jù)元素由001(學(xué)生編號(hào))、奧普(姓名)、男(性別)、美國(guó)(國(guó)籍)4個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)組成。

3.數(shù)據(jù)對(duì)象

數(shù)據(jù)對(duì)象是性質(zhì)相同的數(shù)據(jù)元素的集合。所謂性質(zhì)相同是指數(shù)據(jù)元素具有相同數(shù)量和類型的數(shù)據(jù)項(xiàng)。數(shù)據(jù)對(duì)象是數(shù)據(jù)的一個(gè)子集。如圖1-1的學(xué)生信息表就是一個(gè)數(shù)據(jù)對(duì)象，這個(gè)數(shù)據(jù)對(duì)象中的數(shù)據(jù)元素都是由“學(xué)號(hào)”“姓名”“性別”“國(guó)籍”4個(gè)相同的數(shù)據(jù)項(xiàng)組成的;班級(jí)中全部女生的信息也是一個(gè)數(shù)據(jù)對(duì)象，它是班級(jí)學(xué)生信息的一個(gè)子集。通常簡(jiǎn)稱數(shù)據(jù)對(duì)象為數(shù)據(jù)，如圖1-1中的學(xué)生信息表可稱為一份數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以某種內(nèi)在聯(lián)系將由數(shù)據(jù)項(xiàng)組成的數(shù)據(jù)元素組織成為一個(gè)數(shù)據(jù)對(duì)象，在學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)時(shí)重在學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的組織形式以及相關(guān)運(yùn)算。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不但是計(jì)算機(jī)學(xué)科的理論基礎(chǔ)之一，也是軟件開發(fā)的必備基礎(chǔ)，因此，無論是從事計(jì)算機(jī)行業(yè)，還是希望在計(jì)算機(jī)方面繼續(xù)深造，都應(yīng)該好好學(xué)習(xí)這門課。