数据结构教学课件：chapter8.ppt

数据结构与算法是计算机科学的基础，它们在存储和处理大量信息时起着至关重要的作用。在第八章的数据结构教学课件中，主要讨论了主存（RAM）与辅助存储（如磁盘驱动器和磁带驱动器）之间的区别，以及在处理文件时的关键原则。 主存储，即RAM（随机存取内存），是一种临时存储，通常是非持久性的，意味着在电源断开后数据会丢失。然而，与磁盘相比，RAM的速度非常快，大约比磁盘快四百万倍。这使得RAM成为执行快速计算和存储当前运行程序的理想选择。在价格方面，从1996年到2000年，RAM的价格显著下降，而磁盘、软盘和磁带的价格也有所降低，这反映了存储技术的快速发展。 接着，课件提到了处理文件的黄金规则：尽量减少磁盘访问次数。为了实现这一目标，需要精心设计数据在磁盘上的组织方式，以确保获取所需信息时能减少磁盘读取。这种在磁盘上的数据组织形式称为文件结构。同时，通过压缩信息来减少磁盘访问，可以在时间和空间之间进行权衡，以提高处理效率。 磁盘驱动器是数据存储的主要设备之一。其中，扇区是I/O的基本单位，通常包含一个交错因子，这是一个物理距离，定义了同一轨道上逻辑相邻扇区之间的间隔。理解术语如“局部性原理”也很关键，它指出当从磁盘读取记录后，下一个请求很可能来自同一文件的附近位置。基于这个原理，文件可以被组织得更高效。 在磁盘操作中，簇是文件分配的最小单位，通常由几个扇区组成。如果记录大小与扇区大小不匹配，或者文件大小不是簇大小的倍数，就会产生内部碎片，导致空间浪费。扇区头包含了扇区地址和用于检测内容错误的校验码。 磁盘操作的性能受到多种因素的影响。寻道时间是指I/O头到达目标轨道所需的时间，这主要取决于I/O头与目标轨道之间的距离。从一条轨道移动到相邻轨道的最小时间称为轨道间时间。平均寻道时间是随机访问时到达轨道的平均时间。另一方面，旋转延迟或潜伏期是数据在I/O头下旋转所用的时间，通常等于半个旋转周期的一半。对于7200转每分钟的硬盘，这意味着大约4.15毫秒。 除此之外，还有其他影响磁盘性能的因素，例如磁盘的转速、传输速率等。这些因素共同决定了磁盘存取的总体速度和效率，对于优化系统性能和设计高效的数据处理策略至关重要。 第八章的数据结构教学课件深入探讨了内存与辅助存储的差异，以及如何通过有效的文件组织和磁盘操作策略来提升系统性能。这对于理解计算机系统的底层运作以及在实际编程和系统设计中选择合适的存储方案有着极其重要的指导意义。