数据结构绪论-逻辑结构与物理结构

悠悠 2022-07-12 10:54 174阅读 0赞

按照视点的不同，我们把数据结构分为逻辑结构和物理结构。  
**1.5.1 逻辑结构**  
**逻辑结构:是指数据对象中数据元素之间的相互关系。**其实这也是我们今后最需要关注的问题。 逻辑结构分为以下四种 :  
**1. 集合结构**  
集合结构:集合结构中的数据元素除了 同属于一个集合外，它们之间没有其他关系。 各个数据元素是"平等'的，它们的共同属性是"同属于一个集合"。数据结构中的集合关系就类似于数学中的集合(如图 1-5-1 所示)。

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**2. 线性结构**  
线性结构:线性结构中的数据元素之间是一对一的关系(如图1\-5\-2所示)。

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**3. 树形结构**  
树形结构:树形结构中的数据元素之间存在一种一对多的层次关系 (如图 1-5-3所示)。

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**4 . 图形结构**  
图形结构:图形结构的数据元素是多对多的关系 (如图 1-5-4 所示)。

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我们在用示意图表示数据的逻辑结构时，要注意两点:  
• 将每一个数据元素看做一个结点 ，用圈圈表示。  
• 元素之闯的逻辑关系用结点之间的连线表示.如果这个关系是有方向的，那么用带箭头的连续表示。  
从之前的例子也可以看出，逻辑结构是针对具体问题的，是为了解决某个问题，在对问题理解的基础上，选择一个合适的数据结构表示数据元素之间的逻辑关系。  
**1 . 5 . 2 物理结构**  
说完了逻辑结构，我们再来说说数据的物理结构 (很多书中也叫做存储结构，你只要在理解上把它们当一回事就可以了)。  
**物理结构:是指数据的逻辑结构在计算机中的存储形式。**  
数据是数据元素的集合，那么根据物理结构的定义，实际上就是如何把数据元素存储到计算机的存储器中**。存储器主要是针对内存**而言的，像硬盘、软盘、光盘等外部存俯器的数据组织通常用**文件结构**来描述。  
数据的存储结构应正确反映数据元素之间的逻辑关系，这才是最为关键的，如何存储数据元素之间的逻辑关系，是实现物理结构的重点和难点。  
数据元素的存储结构形式有两种:**顺序存储**和**链式存储**。  
**1 . 顺序存储结构**  
顺序存储结构:是把数据元素存放在地址连续的存储单元里，其数据间的逻辑关系和物理关系是一致的 (如图 1-5-5 所示)。

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这种存储结构其实很简单，说白了 ， 就是排队占位。大家都按顺序排好，每个人占一小段空间，大家谁也别插谁的队 。 我们之前学计算机语言时，数组就是这样的顺序存储结构。当你告诉计算机，你要建立一个有 9 个整型数据的数组时，计算机就在  
内存中找了片空地， 按照一个整型所占位置的大小乘以 9 ，开辟一段连续的空间，于是第一个数组数据就放在第一个位置，第二个数据放在第二个，这样依次摆放。  
**2. 链式存储结构**  
如果就是这么简单和有规律，一切就好办了 。可实际上 ，总会有人插队，也会有人要上厕所、有人会放弃排队。所以这个队伍当中会添加新成员，也有可能会去掉老元素，整个结构时刻都处于变化中。显然，面对这样时常要变化的结构，顺序存储是不科学的 。 那怎么办呢?  
现在如银行、医院等地方，设置了排队系统，也就是每个人丢了，先领一个号，等着叫号，叫到时去办理业务或者病。在等待的时候，你爱在哪在哪，可以坐着、站着或者走动，甚至出去逛一圈，只要及时回来就行 。 你关注的是前一个号有没有被叫到，叫到了，下一个就轮到了。  
**链式存储结构:是把数据元素存放在任意的存储单元里，这组存储单元可以是连续的，也可以是不连续的 。** 数据元素的存储关系并不能反映其逻辑关系，因此需要用一个指针存放数据元素的地址，这样通过地址就可以找到相关联数据元素的位置(如图 1-5-6 所示 ) 。

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显然，链式存储就灵活多了，数据存在哪里不重要，只要有一个指针存放了相应的地址就能找到它了 。  
前几年香港有部电影叫 《无间道)>，大陆还有部电视剧叫 《潜伏》，都很火，不知道大家有没有看过 。 大致说的是，某一方潜伏在敌人的内部，进行一些情报收集工作。为了不暴露每个潜伏人员的真实身份，往往都是单线联系，只有上线知道下线是谁，并且是通过暗号来联络。正常情况下，情报是可以顺利地上传下达的，但是如果某个链条中结点的同志牺牲了，那就麻烦了，因为其他人不知道上线或者下线是谁，后果就很严重. 比如在 《无间道》 中，梁朝伟是警方在黑社会中的卧底，一直是与黄秋生扮演的警官联络，可当黄遇害后，梁就无法证明自己是一个警察。所以影片的结尾， 当 梁朝伟用枪指着刘德华的头说，"对不起，我是警察 。 "刘德华马上反问道 "谁知道呢?"是呀，当没有人可以证明你身份的时候 ， 谁知道你是谁呢?影片看到这里，多少让人有些唏嘘感慨。 这其实就是链式关系的一个现实样例。

**逻辑结构是面向问题的，而物理结构就是面向计算机的，其基本的目标就是将数据及其逻辑关系存储到计算机的内存中** 。

引用《大话数据结构》 作者：程杰

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