《数据结构(C语言版)》是计算机科学领域内一门非常重要的课程,尤其对于初学者而言,它提供了理解和掌握数据组织方式的基础。本课程由严蔚敏教授编著,主要聚焦于C语言环境下数据结构的教学,是学习数据结构理论与实践的优秀教材。
### 重要知识点
#### 1.1 什么是数据结构
数据结构指的是数据元素的集合以及它们之间的关系,这些关系决定了数据的逻辑结构和物理结构。数据结构不仅关注数据的存储,还涉及数据的组织和处理方式,直接影响算法的效率和程序的质量。例如,在电话号码查询系统中,如何存储和组织名字与电话号码的数据,直接影响查找算法的效率和系统的性能。
#### 1.2 基本概念和术语
- **数据**:用于表示信息的符号集合,是计算机处理的对象。
- **数据元素**:数据的基本单位,如单个数值或字符,在程序中通常作为一个整体处理。
- **数据项**:数据的最小单位,不可再分。
- **数据对象**:具有相同性质的数据元素的集合。
- **数据结构**:一组数据元素以及它们之间的关系,分为逻辑结构和物理结构。逻辑结构描述数据之间的关联,物理结构则是数据在计算机内存中的实际存储方式。
数据结构的基本类型包括:
- **集合结构**:数据元素之间无特定关系,仅共享同一属性。
- **线性结构**:数据元素之间存在一对一的关系,如链表、数组。
- **树型结构**:数据元素之间存在一对多的关系,如树结构。
- **图状结构**:数据元素之间存在多对多的关系,如图结构。
#### 1.3 抽象数据类型的表示与实现
抽象数据类型(ADT)是数据结构的高级抽象,它定义了数据的逻辑结构以及在该结构上可以执行的操作。ADT由数据对象的集合、关系的集合以及操作的集合构成,不涉及具体实现细节,为用户提供了一种清晰、独立于实现的接口。例如,栈和队列都是常见的ADT。
#### 1.4 算法和算法分析
- **算法**:解决特定问题的明确步骤和过程,是计算思维的核心。
- **算法设计的要求**:包括正确性、效率、健壮性和可读性等。
- **算法效率的度量**:通常采用时间复杂度和空间复杂度来衡量算法的效率,前者关注算法执行所需时间的增长率,后者关注算法执行所需的额外空间。
- **算法的存储空间需求**:算法的空间效率也是评价算法好坏的重要标准之一,特别是在资源受限的环境中更为关键。
### 存储结构
数据结构的存储实现有两种主要方式:
- **顺序存储结构**:利用连续的存储单元存储数据元素,数据元素之间的逻辑关系由它们在存储器中的相对位置决定。
- **链式存储结构**:通过附加的指针字段表示数据元素之间的逻辑关系,每个元素可能包含指向其他元素的链接,如链表。
### 结论
严蔚敏的《数据结构(C语言版)》讲义深入浅出地介绍了数据结构的基础概念、分类以及实现方式,强调了数据结构对于算法设计和程序优化的重要性。通过学习本课程,学生不仅可以掌握数据组织和处理的基本技能,还能培养出解决复杂问题的能力,为后续深入学习计算机科学的其他领域打下坚实的基础。