什么是数据结构?
数据结构是在整个计算机科学与技术领域上广泛被使用的术语。它用来反映一个数据的内部构成,即一个数据由哪些成分数据构成,以什么方式构成,呈什么结构。数据结构有逻辑上的数据结构和物理上的数据结构之分。逻辑上的数据结构反映成分数据之间的逻辑关系,而物理上的数据结构反映数据元素在计算机内部的存储安排。总之,数据结构是数据存在的形式。
数据结构是信息的一种组织方式,其目的是为了提高算法的效率,它通常与一组算法的集合相对应,通过这组算法集合可以对数据结构中的数据进行某种操作。
数据结构主要研究什么?
数据结构作为一门学科主要研究数据的各种逻辑结构和存储结构,以及对数据的各种操作。因此,主要有三个方面的内容:
数据的逻辑结构
数据的物理存储结构
对数据的操作(或算法)
通常,算法的设计取决于数据的逻辑结构,算法的实现取决于数据的物理存储结构。
一般来说,用计算机解决一个具体问题时,大致需要经过下列几个步骤:
l首先要从具体问题抽象出一个适当的数学模型;
l然后设计一个解此数学模型的算法;
l最后编出程序、进行测试、调整直至得到最终解答。
寻求数学模型的实质是分析问题,从中提取操作的对象,并找出这些操作对象之间含有的关系,然后用数学的语言加以描述。例如:预报人口增长情况的数学模型为微分方程。然而,更多的非数值计算问题无法用数学方程加以描述。
因此,数据结构是一门研究非数值计算的程序设计问题中计算机的操作对象以及它们之间的关系和操作等的学科。
“数据结构”在计算机科学中的地位
“数据结构”在计算机科学中是一门综合性的专业基础课。“数据结构”的研究不仅涉及到计算机硬件的研究范围,而且和计算机软件的研究有着更加密切的关系,无论是编译程序还是操作系统,都涉及到数据元素在存储器中的分配问题。在研究信息检索时也必须考虑如何组织数据,以便查找和存取数据元素更为方便。
因此,可以认为“数据结构”是介于数学、计算机硬件和计算机软件三者之间的一门核心课程。在计算机科学中,“数据结构”不仅是一般程序设计的基础,而且是设计和实现编译程序、操作系统、数据库系统及其他系统程序和 应用程序的重要基础。
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