浅谈数据结构

1.前言

数据结构，就是一种程序设计优化的方法论，研究数据的逻辑结构和物理结构以及他们之间的关系，并对这种结构定义相应的运算，目的是加快程序的执行速度，减少占用的内存空间.

2.研究对象1--数据间的逻辑关系

数据的逻辑结构指反应数据元素之间的逻辑关系，而与数据的存储无关.是独立与计算机的.

• 集合结构 : 数据结构中的元素除了同属一个集合的关系外，无其他关系.集合元素之间无逻辑关系.
• 线形结构 : 数据结构中的元素存在一对一的关系.除了首元素与末尾元素外(首元素有后继，尾元素有前驱)，其他元素都有前驱和后继.
• 树形结构 : 数据结构中的元素存在一对多的相互关系.比如家谱.
• 图形结构 : 数据结构中的元素存在多对多的相互关系.比如高铁网.

3.研究对象2--数据的存储结构

数据的存储结构包括数据元素的表示和关系的表示.数据的存储结构是逻辑结构用计算机语言的实现，依赖于计算机语言.

(1). 顺序结构 : 

• 顺序结构就是使用一组连续的存储单元依次存储逻辑上相邻的元素.
• 优点 : 只需要申请存放数据本身的内存空间即可.支持索引访问，也可以实现随机访问.
• 缺点 : 必须静态分配连续的内存空间，内存空间的利用率较低.删除与插入元素可能需要移动大量元素，效率较低.

(2). 链式结构 : 

• 不使用连续的存储空间存放结构的元素.而是为每个元素构建一个结点.结点中除了存放数据外(数据域)，还存放指向下一个节点的指针(指针域).
• 优点 : 不采用连续的存储空间，空间利用率较高，克服顺序存储结构预支元素个数的缺点.插入或删除元素时，不需要移动大量元素.只是改变指针的指向即可.
• 缺点 : 需要额外的空间来表达数据之间的逻辑关系.不支持下标访问和随机访问.只能从头到尾遍历访问.

(3). 索引结构 : 

• 除了建立存储结点的信息外，还需要建立附加的索引表来记录每个元素结点的地址.索引表由若干索引项构成.索引项一般格式(关键字 : 地址).
• 优点 : 用结点的索引号来确定结点的存储位置，检索速度较快.
• 缺点 : 增加了附加的索引表，会占用较多的内存空间.在增加和删除数据时需要修改索引表，因而会耗费较多时间.

(4). 散列结构 : 

• 根据元素的关键字直接计算该元素的存储地址，又称为哈希存储.
• 优点 : 检索，插入，删除结点速度快.
• 缺点 : 不支持排序，一般比用线性表存储需要更多的内存空间，并且记录的关键字不能重复.