第 1 章 绪 论 1.1 数据结构的兴起和发展数据结构ch01.doc

《数据结构的兴起和发展》 数据结构是计算机科学中的核心概念，它起源于程序设计的需求，特别是对于数据的组织和处理方式的探索。在早期的程序设计中，数据的组织方式并不受重视，随着技术的进步，数据结构逐渐成为独立的学科进入大学教育。这个过程反映了程序设计的三个主要阶段：无结构阶段、结构化阶段和面向对象阶段。每个阶段都伴随着数据结构的不同发展，从最初的简单数据处理到复杂的数据组织和算法设计。 数据结构的研究对象广泛，如学籍管理问题、人机对弈问题、教学计划编排问题等，这些都需要对数据进行有效的管理和操作。数据可以是数值型的，如科学计算中的数字，也可以是非数值型的，如学籍信息、课程关系等。在学籍管理问题中，学生的信息（如姓名、性别、出生日期等）构成了数据，而这些数据之间的关系（如学号关联姓名、性别等）则构成了数据结构。 数据结构的基本概念包括数据、数据元素、数据对象和数据结构。数据是计算机可识别和处理的符号集合，数据元素是数据的基本单位，由一个或多个不可分割的数据项组成。数据对象是具有相同性质的数据元素集合。数据结构则是数据元素之间存在特定关系的集合，分为逻辑结构和存储结构。逻辑结构关注数据元素的抽象关系，如集合、线性结构、树结构和图结构，而存储结构则关注这些逻辑结构在计算机内存中的实际表示，如顺序存储和链接存储。 顺序存储结构将数据元素存储在连续的内存位置，通过位置关系体现逻辑关系；而链接存储结构允许数据元素在内存中分散存放，通过指针链接数据元素，实现逻辑关系。这两种存储结构各有优势，适用于不同场景和需求。 数据结构的访问接口，即基本操作或运算，是实现数据结构功能的关键。例如，线性结构可能需要支持插入、删除和查找等操作，而树结构可能涉及遍历和搜索等操作。理解并掌握这些基本操作是设计高效算法的基础。 数据结构的发展与程序设计紧密相连，随着新的编程范式和应用领域的出现，数据结构会持续演进，满足不断变化的计算需求。面向特定领域的数据结构，如空间数据结构，也在不断发展和完善。因此，数据结构的学习不仅是理解算法的基础，也是解决现实问题的关键工具。