數據結構(計算機存儲、組織數據方式)

數據結構是計算機存儲、組織數據的方式。數據結構是指相互之間存在一種或多種特定關係的數據元素的集合。通常情況下，精心選擇的數據結構可以帶來更高的運行或者存儲效率。數據結構往往同高效的檢索算法和索引技術有關。

基本介紹

• 中文名：數據結構
• 外文名：data structure
• 解釋：計算機存儲、組織數據的方式
• 具體指向：特定關係的數據元素的集合
• 有關技術：檢索算法和索引技術

定義

數據結構(data structure)是帶有結構特性的數據元素的集合，它研究的是數據的邏輯結構和數據的物理結構以及它們之間的相互關係，並對這種結構定義相適應的運算，設計出相應的算法，並確保經過這些運算以後所得到的新結構仍保持原來的結構類型。簡而言之，數據結構是相互之間存在一種或多種特定關係的數據元素的集合，即帶“結構”的數據元素的集合。“結構”就是指數據元素之間存在的關係，分為邏輯結構和存儲結構。

數據的邏輯結構和儲存結構是數據結構的兩個密切相關的方面，同一邏輯結構可以對應不同的存儲結構。算法的設計取決於數據的邏輯結構，而算法的實現依賴於指定的存儲結構。

數據結構的研究內容是構造複雜軟體系統的基礎，它的核心技術是分解與抽象。通過分解可以劃分出數據的3個層次；再通過抽象，捨棄數據元素的具體內容，就得到邏輯結構。類似地，通過分解將處理要求劃分成各種功能，再通過抽象捨棄實現細節，就得到運算的定義。上述兩個方面的結合可以將問題變換為數據結構。這是一個從具體（即具體問題）到抽象（即數據結構）的過程。然後，通過增加對實現細節的考慮進一步得到存儲結構和實現運算，從而完成設計任務。這是一個從抽象（即數據結構）到具體（即具體實現）的過程。

研究對象

數據邏輯結構

指反映數據元素之間的邏輯關係的數據結構，其中的邏輯關係是指數據元素之間的前後間關係，而與他們在計算機中的存儲位置無關。邏輯結構包括：

1.集合：數據結構中的元素之間除了“同屬一個集合” 的相互關係外，別無其他關係；

2.線性結構：數據結構中的元素存在一對一的相互關係；

3.樹形結構：數據結構中的元素存在一對多的相互關係；

4.圖形結構：數據結構中的元素存在多對多的相互關係。

數據物理結構

數據的物理結構是數據結構在計算機中的表示（又稱映像），它包括數據元素的機內表示和關係的機內表示。由於具體實現的方法有順序、連結、索引、散列等多種，所以，一種數據結構可表示成一種或多種存儲結構。

數據元素的機內表示（映像方法）： 用二進制位（bit）的位串表示數據元素。通常稱這種位串為節點（node）。當數據元素有若干個數據項組成時，位串中與各個數據項對應的子位串稱為數據域（data field）。因此，節點是數據元素的機內表示（或機內映像）。

關係的機內表示（映像方法）：數據元素之間的關係的機內表示可以分為順序映像和非順序映像，常用兩種存儲結構：順序存儲結構和鏈式存儲結構。順序映像藉助元素在存儲器中的相對位置來表示數據元素之間的邏輯關係。非順序映像藉助指示元素存儲位置的指針（pointer）來表示數據元素之間的邏輯關係。