数据结构 -- 基本概念和术语逻辑结构和物理结构（存储结构）存取结构（读写方式）
Posted CodeJiao
tags:
篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了数据结构 -- 基本概念和术语逻辑结构和物理结构（存储结构）存取结构（读写方式）相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
文章目录
程序设计 = 数据结构 + 算法
1. 基本概念和术语
1.1 数据（描述客观事物的符号）
数据：是描述客观事物的符号，是计算机中可以操作的对象，是能被计算机识别，并输入给计算机处理的符号集合。数据不仅仅包括整型、实型等数值类型，还包括字符及声音、图像、视频等非数值类型。
我们这里说的数据，其实就是符号，而且这些符号必须具备两个前提:
- 可以输入到计算机中。
- 可以被计算机程序处理。
- 对于整型、实型等数值类型，可以进行数值计算。
- 对于字符数据类型，就需要进行非数值的处理。而声音、图像、视频等其实是可以通过编码的手段变成字符数据来处理的。
1.2 数据元素（也被称为记录）
数据元素：是组成数据的、有一定意义的基本单位，在计算机中通常作为整体处理。也被称为记录。(比如森林的数据元素就是大树、小草…)
1.3 数据项（数据不可分割的最小单位）
数据项：一个数据元素可以由若干个数据项组成。
- 比如人这样的数据元素，可以有眼、耳、鼻、嘴、手、脚这些数据项，也可以有姓名、年龄、性别、出生地址、联系电话等数据项，具体有哪些数据项，要视你做的系统来决定。
- 数据项是数据不可分割的最小单位。在数据结构这门课程中，我们把数据项定义为最小单位，是有助于我们更好地解决问题。数据项是数据的最小单位。真正讨论问题时，数据元素才是数据结构中建立数据模型的着眼点。
1.4 数据对象（数据对象是数据的子集）
数据对象：是性质相同的数据元素的集合，是数据的子集。
- 性质相同是指数据元素具有相同数量和类型的数据项。比如树木都有树冠、树干、树根。
- 数据对象是数据的子集，在实际应用中，处理的数据元素通常具有相同性质，在不产生混绢的情况下，我们都将数据对象简称为数据。
1.5 数据结构
数据结构：是相互之间存在一种或多种特定关系的数据元素的集合。
tips:
在计算机中，数据元素并不是孤立、杂乱无序的，而是具有内在联系的数据集合。数据元素之间存在的一种或多种特定关系，也就是数据的组织形式。
2. 逻辑结构和物理结构（存储结构）
按照视点的不同,我们把数据结构分为逻辑结构和物理结构。
2.1 逻辑结构（数据元素之间的相互关系）
逻辑结构：是指数据对象中数据元素之间的相互关系。其实这也是我们今后最需要关注的问题。逻辑结构分为以下四种：集合结构、线性结构、树形结构、图形结构。
逻辑结构是针对具体问题的，是为了解决某个问题，在对问题理解的基础上，选择一个合适的数据结构表示数据元素之间的逻辑关系。
我们在用示意图表示数据的逻辑结构时，要注意两点:
- 将每一个数据元素看做一个结点，用圆圈表示。
- 元素之间的逻辑关系用结点之间的连线表示，如果这个关系是有方向的，那么用带箭头的连线表示。
2.1.1 集合结构（只有在一个集合内的关系）
2.1.2 线性结构（有序数据元素的集合）
线性结构是一个有序数据元素的集合。
2.1.3 树形结构（一对多的关系）
2.1.4 图形结构（多对多的关系）
2.2 物理结构（存储结构）
物理结构：是指数据的逻辑结构在计算机中的存储形式。
数据是数据元素的集合，那么根据物理结构的定义，实际上就是如何把数据元素存储到计算机的存储器中。
数据的存储结构应正确反映数据元素之间的逻辑关系，这是最为关键的，如何存储数据元素之间的逻辑关系，是实现物理结构的重点和难点。
逻辑结构是面向问题的，而物理结构就是面向计算机的，其基本的目标就是将数据及其逻辑关系存储到计算机的内存中。
2.2.1 顺序存储结构
顺序存储可以实现随机存取。
2.2.2 链式存储结构
链式存储是指在逻辑上相邻的元素，在物理存储位置上是不相邻的。
存放数据元素 a 的位置同时后面也存放了下一个元素的地址，通过这个地址来体现元素之间的关系达到一个指针的效果。
在链式存储当中，每一个数据元素存放的物理单元位置是不确定的，它们的距离可能很远也可能很近，无法通过顺序存储那样的手段来找到下一个元素的位置。但是在链式存储中，是通过指针来表示相邻元素的关系的。所以在存取手段上，要通过指针来找到下一个元素的位置。所以在链式存储中只能实现顺序存取而无法实现随机存取。
首先通过存放 a 元素的存储单元知道下一个存储单元的地址是 addr7 ，找到了 b 的位置之后，再通过 b 存储单元中 c 的指针，也就是 addr9 找到了 c，只有这样以此的查找才能找到 c 的位置。
2.2.3 索引存储
索引存储在内存中不仅仅要存放每一个数据元素，还要建立一张索引表。在索引表中有一个个索引项，每一个索引项都存放两个信息，一个是关键字，另一个是该关键字查找数据对应的地址。
例如，想要锁定 c 在存储单元中的位置，通过关键字 n 找到了 c 对应的存储单元地址是 addr8 。通过这样一个个索引项可以非常快速的找到对应存储数据的地址。
但是，索引存储有一个缺点，就是既要存放数据元素，又要存放索引表，在存放索引表的时候会消耗内存资源。
2.2.4 散列存储
散列存储也称为哈希存储，它是通过关键字的相应函数运算直接求得对应数据元素的地址。
例如，通过 f(n) 的这个函数运算直接求得数据元素 c 的存放地址 addr8 。它的查找速度也是非常快的。
3. 存取结构（读写方式）
- 随机存取就是直接存取，可以通过下标直接访问的那种数据结构，与存储位置无关，例如数组。(在知道第一个单元的位置时，通过简单运算，根据它相邻的特性也就知道其后所有元素的数据位置。数组底层保存的是数组第一个位置的指针，你想根据下标访问某个位置或者存某个位置，可以直接由首指针+下标
乘偏移位置的和得到目的地址)。 - 顺序存取（非随机存取）不能通过下标访问，只能按照存储顺序存取，也就是存取第N个数据时，必须先访问前(N-1)个数据。与存储位置有关，例如链表Q。
以上是关于数据结构 -- 基本概念和术语逻辑结构和物理结构（存储结构）存取结构（读写方式）的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章