# 数据结构三要素 ```mindmap root(数据结构三要素) 逻辑结构 存储（物理）结构 顺序存储 链式存储 索引存储 散列（Hash）存储 数据的运算 ``` ### 逻辑结构 数据元素之间的逻辑关系，从逻辑关系上描述数据，叫做数据的逻辑结构。 与数据的存储（物理）结构无关，是独立于计算机的。 可以分为： - 线性结构 - 非线性结构 线性表是典型的线性结构，衍生出的栈、队列、串、数组、广义表也都是线性结构； 非线性结构主要有：集合、树（一般树、二叉树）、图（有向图、无向图） 特别注意： - `集合`：结构中的数据元素之间**除了“同属于一个集合”的关系外，别无其他关系。** - `线性结构`：结构中的数据元素之间**只存在一对一的关系**。 - `树形结构`：结构中的数据元素之间**存在一对多的关系。** - `图状结构和网状结构`：结构中的数据元素之间**存在多对多的关系。** ### 存储（物理）结构 数据结构在计算机中的表示（映像）。包括数据`元素的表示`和`关系的表示`。 存储结构是逻辑结构用计算机语言实现的，依赖于计算机语言。 可以分为： - 顺序存储 - 链式存储 - 索引存储 - 散列（Hash）存储 **注意：存储和存取的概念不一样** #### 顺序存储 **逻辑上相邻的元素存储在物理位置上也相邻的存储单元里，元素之间的关系由存储单元的邻接关系来体现。** 优点： - 可以实现随机存取 - 元素占用最少的存储空间 缺点： - 只能使用相邻的一整块存储单元，依赖于物理结构相邻； - 容易产生`外部碎片` 什么是内外部碎片？ > 参考资料：https://blog.csdn.net/qq_22238021/article/details/80209062 - 外部碎片：`还没有分配出去`（不属于任何进程），但是**由于大小而无法分配给申请内存空间的新进程的内存空闲块。** - 内部碎片：`已经被分配出去`（能明确指出属于哪个进程）的**内存空间大于请求所需的内存空间，不能被利用的内存空间就是内部碎片。** #### 链式存储 与顺序存储不同，**链式存储不要求逻辑上相邻的元素在物理位置上也相邻。** 借助指示元素存储地址的`指针`表示元素之间的逻辑关系。 优点： - 不会出现碎片现象 - 充分利用所有存储单元 缺点： - 除了存储元素外，还需要额外存储指针，会占用额外的存储空间（结合数据库索引学习）。 - 链式存储，**只能实现`顺序存取`，不能实现`随机存取`（指针的遍历）** #### 索引存储 存放数据元素和元素间关系的存储方式，在存储元素信息的同时，还需要建立附加的`索引表`。 **索引表的每一项称为索引项，索引项的一般形式是：<关键字，地址>** 优点： - 检索快（就好比字典有了目录，查询就很快了） 缺点： - 增加了索引表，占用较多的存储空间（典型的空间换时间策略） - 增加、删除数据时，需要对应修改索引表，花费更多时间。 #### 散列（Hash）存储 根据元素的关键字直接通过散列（Hash）函数计算出元素的存储地址。 优点： - 检索快，添加、删除元素结点操作快（获取元素地址直接，整体时间就少了） 缺点： - 非常依赖于`散列函数` - 会出现`散列冲突`（主要依赖与散列函数，散列函数不好就很容易出现散列冲突） - 出现`散列冲突`时，解决冲突就会增加时间和空间上的开销 ### 数据的运算 数据上的运算包括：`运算的定义` 、`运算的实现` - `运算的定义`：针对逻辑结构，指出运算的功能 - `原酸的实现`：针对存储结构，指出运算的具体操作步骤 线性表既可以用顺序存储方式实现，也可以用链式存储方式实现。