資料結構 的一些概念

資料：
程式的操作物件，用於描述客觀事物

• 可以輸入到計算機
• 可以被計算機程式處理

資料元素：
組成資料的基本單位

資料物件：
性質相同的資料元素的集合

資料項：
一個數據元素由若干資料項組成

如圖所示：

資料元素之間不是獨立的，存在特定的關係，這些關係即結構。

資料結構 指資料物件中資料元素之間的關係。

資料元素之間的 邏輯結構：
集合結構
資料元素之間沒有特別的關係，僅同屬相同集合

線性結構
資料元素之間是一對一的關係

樹形結構
資料元素之間存在一對多的層次關係

圖形結構
資料元素之間是多對多的關係

如圖所示：

資料元素的 物理儲存結構：

物理結構：
邏輯結構在計算機中的儲存形式。

順序儲存結構：
將資料儲存在地址連續的儲存單元裡。

鏈式儲存結構：
將資料儲存在任意的儲存單元裡，通過儲存地址的方式找到相關聯的資料元素。

如圖所示：

演算法的相關概念

資料結構只是靜態的描述了資料元素之間的關係。
高效的程式需要在資料結構的基礎上設計和選擇演算法。

演算法的定義：
演算法是特定問題求解步驟的描述
在計算機中表現為指令的有限序列

演算法是獨立語言而存在的一種解決問題的方法和思想。
對於演算法而言，語言並不重要，重要的是思想。
但是，對於程式開發而言，語言非常重要。

演算法的特性：
輸入：
演算法具有0個或多個輸入
輸出：
演算法至少有1個或多個輸出
有窮性：
演算法在有限的步驟之後會自動結束而不會無限迴圈
確定性：
演算法中的每一步都有確定的含義，不會出現二義性
可行性：
演算法的每一步都是可行的

演算法設計的準則：
正確性：
演算法對於合法資料必須能夠得到滿足要求的結果。
演算法必須能夠處理非法輸入，並得到合理的結果。

演算法儘量對於邊界資料和壓力資料都能得到滿足要求的結果，但是幾乎不能完全達到這點，極端的情況無法滿足。

注意：
正確性是演算法最需要滿足的基本的準則，但是作為計算機程式，不可能無限制的滿足這條準則。

可讀性：

健壯性：
演算法不應該產生莫名其妙的結果

高性價比：
利用最少的時間和資源得到滿足要求的結果

注意：
演算法可讀性是最容易被忽視的，程式是寫給人看的，而不是計算機。

小結

演算法是為了解決實際問題而設計的
資料結構是演算法需要處理的問題載體
資料結構與演算法相輔相成

程式 = 資料結構 + 演算法