【一】、什麼是數據結構

【一】、什麼是數據結構

前言

使人頭疼的書啊，一切盡在不言中。

對數據結構的理解

首先從定義上來講的話，好像對數據結構沒有什麼一個統一的、標準的答案，我找了好幾本書，挑了一個我認爲還計較好理解的定義：

數據結構是計算機中存儲、組織數據的方式。一般狀況下，精心選擇的數據結構能夠帶來最優效率的算法。

若是你沒接觸過數據結構，你看了定義能看懂嗎？若是你能看懂，我很佩服你，我反正是不行，不過如今由於接觸的東西比較多，聽得多了，看了也能理解。我以爲對於新手，應該先讓新手去理解，等有了本身的理解以後再看官方定義的話，效果會比較好，反正我是這麼認爲的。我用生活中的例子來解釋什麼是數據結構吧：
舉例：如何在書架上擺放圖書？
也就是說，如今有一些書架，還有一堆圖書，你要怎樣把它們放到書架上去呢？換言之說，有一堆數據，給了你一些存儲空間，你要怎麼把這些數據存起來呢？
其實這個問題問的不科學，由於你不知道所謂的書架是長什麼樣，多是下面圖片中的任意一種。

 

 

 

 

因此你就知道了，當有人問你一個數據怎麼組織的時候，實際上是跟這個數據的規模有關係的。不同規模的問題，它處理起來的難度就不同。難在什麼地方呢？難不在說你要把它怎麼放，而在於放這個書是爲了作事情用的，因此說圖書的擺放其實跟兩個操做直接相關：

操做一：新書怎麼插入
操做二：怎麼找到某本指定的書

方法一：我不知道大家是怎樣考慮的，我第一個感受就是隨便放，隨便放一個好處就是：新書怎麼插入，這個操做是很是簡單的，哪有空就放哪，最簡單的方法就是把全部的書一本一本挨着放，因此呢，全部的新書哪裏有空放哪裏，So easy！放起來簡單，但第二個操做怎麼辦，如何查找？那就會成爲一件很恐怖的事……累死你！何時累死呢，其實若是隻是一個很小的書架，倒也累不死，但若是是上面第三張那樣的書城，而後你想象，裏面全部的圖書都是隨便放的，而後有人問你，這個書城裏有沒有某一本書，其實那本書沒有，可是你忘了有沒有，那你怎麼能肯定它到底有沒有呢？你就只好從頭至尾把每一本書都過一遍，而後才能嘆一口氣說……唉，很差意思，沒有這本書。

方法二：那咱們有沒有稍微聰明一點的解決方法呢？就是怎樣讓我找書找的方便呢？第二個方法，就是按照書名的拼音字母順序排放，有了這個字母序之後，查找就方便多了。一個最聰明的方法是二分查找什麼是二分查找：好比說如今有一長排的書放在你面前，而後咱們找一本叫《數據結構》的以S開頭的書，那我先從這一排的中間找一本書出來看它的書名的首字母，假如說是《離散數學》，以L開頭的書，那咱們知道，S在L的後面，因此《離散數學》前面的書我就不用管它了，個人查找範圍縮小了一半，從L開始日後找，而後再找這一半的中間，好比找到的一本書是《網絡爬蟲》，以W開頭的，那S在L和W中間，《網絡爬蟲》後面的書我就不用管了，因而個人查找範圍又縮小了一半，以此類推，我能夠每次都找，而後跟中間這個比，很快就會把範圍縮小到一本書上，我就會知道這本書究竟是有仍是沒有。這個方法比前面的方法聰明多了，它很好的解決了查找的問題。可是，問題又來了，新書來了怎麼插入呢？它就會成爲新的使人頭疼的問題。好比說，我新買了一本書叫《阿Q正傳》，是以A開頭的，呃……慘了,那咱們得把幾乎全部的書日後一本一本的錯位，一直到前面留出一個空擋，把新書插進去，這個彷佛也很頭疼。

方法三：那如何找一個一箭雙鵰的方法呢？咱們來想一想，圖書館裏是怎樣來擺書的，咱們假如說去圖書館，找《數據結構》，要怎麼找，你不多是從第一本開始找，也不多是隨便中間摸一本找，你進到圖書館裏，第一件事情要找的是計算機類的書在哪裏對不對？圖書館裏的書一般是按照書的類別來分的，好比說咱們有社會科學類、文學類、藝術類、理科、工科等，而後工科下面可能還會分的再細一點，好比說咱們計算機類可能就分在工科的下面，這種分法有什麼好處呢？把書架劃分紅幾塊區域，每快區域指定擺放某種類別的圖書，在每種類別內，按照書名的拼音字母順序排放，這樣無論我在每個類裏作什麼樣的操做，總歸來講，圖書的規模小了不少，跟整個圖書館的規模相比，我是某一類的，不管是查找仍是插入，都是很是方便的。查找呢，就是在二分查找以前，咱們先定一個類別，而後在一個類的一個小範圍裏面作二分查找，就能夠更快的找到咱們要查找的書了。若是是插入，也是先定類別，用二分查找來肯定一下它應該被插在什麼位置，而後移空位這件事可能仍是要作的，可是總歸比咱們剛開始要移的書的數量少多了。

那如今問題又來了：

問題一：空間如何分配？
問題二：類別應該分多細？

咱們分的各類類別的書，它的藏書量是不同的，你是統一都給它分……仍是每一類都多少個書架，事先分好嗎？這也是一個很頭疼的問題，我太難了，你若是書架給多了，就會有一些空間始終空在那浪費着，你若是書架給小了，新書來的時候要不斷地加新櫃子，很討厭。還有分類別要分多細的問題，你要是分的比較粗，那麼同一類裏面的書就會有不少，那你的工做量仍是會很大，要是想減小工做量，最好仍是類別分的細一點，可是類別一分細，就會有反作用，類別太多了，圖書的量一多，也是麻煩。

說這些問題是想說明：

解決問題方法的效率，跟數據的組織方式是直接相關的

那我這介紹數據結構的組織方式的時候，其實有兩個概念：
1、關於數據對象的邏輯結構
好比說，咱們一開始把書架想象成簡單的一長條，這麼一層的架子，而後全部的書是一個一個挨着放的，除了一頭一尾的書之外，每一本書的前面和後面都只有一本書，若是每一本書都有一個編號的話，那麼這一個編號對應的就是一本書，那麼這種結構是一對一的結構，咱們管它叫線性結構。

另一種組織方式是上面說的第三種方法，就是先把圖書分類，若是我給每個類一個編號的話，那麼這一個類別的編號裏面對應着不少本書，那麼這是一個一對多的邏輯結構，這個結構有個名字叫作樹。

再說圖書館，假設咱們還統計這樣一些信息：這一本書都有那些人買過，買了這本書的人還買過其它的什麼書，因而呢，實際上是一本書對應着不少人，而一我的又對應了不少本書，這是一個多對多的、很複雜的一個關係網，那麼這個關係網對應的邏輯結構叫叫作圖
2、關於對象的物理存儲結構
除了邏輯結構以外，咱們還有數據對象再計算機裏面的物理存儲結構，也就是咱們說的這些邏輯結構在機器的內存裏到底要怎麼放，是連續放呢仍是東一個西一個隔開放呢？也就是說用一個數組來存它呢，仍是用一個鏈表來存它呢？這個就屬於物理存儲結構。

此篇完

以上這些就是我對數據結構的理解，我想應該說全面了吧，要是沒全面也沒關係，後面學了再繼續補充。
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