数据结构：个体、元素与基本概念

数据结构是计算机科学中的一个重要概念，它关注的是如何组织和存储数据，以便有效地执行各种操作。数据结构通常被视为程序设计的基础，因为它们定义了数据在计算机内存中的布局方式和操作这些数据的方式。 1.1 数据结构讨论的范畴 Niklaus Wirth的观点强调了算法与数据结构之间的紧密联系，他认为算法加上数据结构就构成了程序。这个观点揭示了在程序设计中，解决问题时不仅需要设计解决问题的步骤（算法），还要考虑如何将这些步骤应用到实际的数据集合（数据结构）上。例如，线性代数方程组、全球天气预报等非数值计算问题，其解决方案往往依赖于适当的数据结构来高效地表示和操作数据。 1.2 基本概念 - 数据与数据结构：数据是指可以输入计算机并进行处理的一系列符号，包括数值、文本等，它是计算机操作的对象总称。数据结构则是对这些数据的组织方式，如列表、树、图等，它们描述了数据的内部组成和相互关系。 - 数据类型：数据类型是根据数据的性质和操作对其进行分类的方法，如整数、浮点数、字符等。不同的数据类型决定了数据的存储方式和可能的操作。 - 抽象数据类型（ADT）：这是一种更高层次的数据结构，它描述了一组操作和数据类型的接口，而不涉及其实现细节。例如，栈和队列就是抽象数据类型，它们提供了一套操作，如入栈、出栈和入队、出队，但具体如何实现这些操作可以有很多种方法。 数据元素是数据结构中的基本单位，它是数据项的集合，可以包含多个数据项，如运动员数据元素中包括年月日、姓名等信息。数据元素之间的关系，如次序关系，是数据结构设计的关键。例如，数组中的元素排列体现了行和列的顺序关系，而数字的组合表示也可能涉及到特定的顺序规则。 总结来说，数据结构是一门研究如何通过数学模型来描述现实世界的实体，并在计算机中高效表示和操作这些非数值计算问题的学科。理解并熟练运用数据结构能够显著提高编程效率和代码的可维护性。