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初识集合和数据结构

news 2026/3/27 18:27:27

目录

  • 初识集合框架
  • 数据结构基本概念和术语
    • 数据
    • 数据元素
    • 数据项
    • 数据对象
    • 前四者的关系
    • 数据结构
    • 逻辑结构和物理结构
      • 逻辑结构
      • 物理结构
  • 算法
    • 算法设计要求

初识集合框架

  1. Java的集合框架也可被称为容器，是定义在Java.util包下的一些接口和实现类。
  2. 其就是将多个元素存储到一个单元内，并对该单元内的元素进行增删改查（CRUD）
  3. 这些容器的背后都是对某种数据结构的封装，具体的后续慢慢介绍。
    在这里插入图片描述

数据结构基本概念和术语

数据

数据是描述客观事物的符号，是可以被计算机识可以操作的对象，能被计算机识别并可输入到计算机的符号集合

数据元素

数据元素是组成数据的，有一定意义的基本单位。在计算机中通常作为整体处理（也可称为记录）
比方说在畜类中，牛，马，羊等算是畜类的数据元素

数据项

一个数据元素可以由若干的数据项组成。数据项是不可分隔的最小单位。
比方说人这个数据元素可以包含嘴巴，鼻子，耳朵，电话，邮箱等数据项。

数据对象

数据对象是性质相同的数据元素的集合，是数据的子类。性质相同是指数据元素具有相同数量和类型的数据项。我们经常将数据对象简称为数据。

前四者的关系

在这里插入图片描述
查阅网上资料，我觉得举例子更好理解
在这里插入图片描述
以上是两张表，这两张表就是数据
每个表就是一个数据对象
每个表中的每一行就是数据元素
而每个表中的字段就表示数据项

数据结构

不同数据元素之间存在的关系，我们称为结构。数据结构指相互之间存在一种或多种特定关系的数据元素的集合。那么之间的关系究竟是什么呢？

逻辑结构和物理结构

逻辑结构

逻辑结构指的是数据对象中的数据元素的关系。逻辑结构分为下面这四种

  1. 集合结构
    集合中的数据元素除了同属于一个集合外没有什么别的关系，每个元素之间平等。
    在这里插入图片描述
  2. 线性结构
    线性结构的数据元素是一对一的关系。
    在这里插入图片描述
  3. 树形结构
    存在一对多的层次关系
    在这里插入图片描述
  4. 图形结构
    图形结构中数据元素的关系是多对多的
    在这里插入图片描述
    注意点：
  5. 画图时，每个数据元素要要看成一个结点，并用圆圈表示。
  6. 元素之间的逻辑关系用连线表示，如果有方向，则连线要带箭头。

物理结构

物理结构是指数据元素的逻辑结构在计算机中存储的方式。同时，物理结构也可以称为存储结构

  1. 顺序存储
    将数据元素存储到连续的存储单元中，数据间逻辑关系和物理关系一样。
    在这里插入图片描述

  2. 链式存储
    数据元素可以存放在不同的存储单元内，存储单元可以是连续的也可以是不连续的。
    在这里插入图片描述

算法

算法是解决特定问题求解步骤的描述，在计算机中表现为指令的有限序列，并且每条指令表示一个或多个操作。
算法有五个基本特性（输入，输出我合起来描述的，所以我下面就写了四个）

  1. 输入输出
    算法具有0个或者多个输入，至少有1个或多个输出。
  2. 有穷性
    算法在执行有限的步骤后会自动结束，而不会一直循环。当然，每个步骤还要在有限的时间内完成。
  3. 确定性
    算法的每个步骤都要有确定含义，不可出现二义。
  4. 可行性
    算法的每一步都是可行的。

算法设计要求

1.正确性
2.可读性
3.健壮性：输入数据不合法时，算法会进行相应处理，而不是产生异常或者产生出莫名其妙的结果。
4.时间效率高存储容量低

程序设计=数据结构 + 算法

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