學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的意義和作用

1、學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的意義和作用學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的意義和作用董建寅羅遠(yuǎn)（上海金融學(xué)院信息管理系，201209）引言引言為什么要學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)？數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是否是一門純數(shù)學(xué)課程？它在專業(yè)課程體系中起什么樣的作用？許多學(xué)生學(xué)完后也茫然一片，為此我們很有必要探討一下學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的意思和作用。眾所周知，計(jì)算機(jī)科學(xué)是一門研究數(shù)據(jù)表示和數(shù)據(jù)處理的科學(xué)。數(shù)據(jù)是計(jì)算機(jī)化的信息，它是計(jì)算機(jī)可以直接處理的最基本和最重要的對象。無論是進(jìn)行科學(xué)計(jì)算或數(shù)據(jù)處理、過程控制以及對文件

2、的存儲和檢索及數(shù)據(jù)庫技術(shù)應(yīng)用等，都是對數(shù)據(jù)進(jìn)行加工處理的過程。因此，要設(shè)計(jì)出一個(gè)結(jié)構(gòu)好效率高的程序，必須研究數(shù)據(jù)的特性及數(shù)據(jù)間的相互關(guān)系及其對應(yīng)的存儲表示，并利用這些特性和關(guān)系設(shè)計(jì)出相應(yīng)的算法和程序。1學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的意義學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的意義數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)、計(jì)算機(jī)信息管理與應(yīng)用專業(yè)，電子商務(wù)等專業(yè)的基礎(chǔ)課，是十分重要的核心課程。所有的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件都要用到各種類型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。因此，要想更好地運(yùn)用計(jì)算機(jī)來解決

3、實(shí)際問題，僅掌握幾種計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)語言是難以應(yīng)付當(dāng)前眾多復(fù)雜的課題。要想有效地使用計(jì)算機(jī)、充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)的性能，還必須學(xué)習(xí)和掌握好數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的有關(guān)知識。打好“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”這門課程的扎實(shí)基礎(chǔ)，對于學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)專業(yè)的其他課程，如操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、軟件工程、編譯原理、人工智能、圖視學(xué)等都是十分有益的。2為什么要學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)為什么要學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在計(jì)算機(jī)發(fā)展的初期，人們使用計(jì)算機(jī)的目的主要是處理數(shù)值計(jì)算問題。當(dāng)我們使用計(jì)算機(jī)來解決一個(gè)具體問題時(shí)

4、，一般需要經(jīng)過下列幾個(gè)步驟：首先要從該具體問題抽象出一個(gè)適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)模型，然后設(shè)計(jì)或選擇一個(gè)解此數(shù)學(xué)模型的算法，最后編出程序進(jìn)行調(diào)試、測試，直至得到最終的解答。例如，求解梁架結(jié)構(gòu)中應(yīng)力的數(shù)學(xué)模型的線性方程組，可以使用迭代算法來求解。由于當(dāng)時(shí)所涉及的運(yùn)算對象是簡單的整型、實(shí)型或布爾類型數(shù)據(jù)，所以程序設(shè)計(jì)者的主要精力是集中于程序設(shè)計(jì)的技巧上，而無須重視數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大和軟、硬件的發(fā)展，非數(shù)值計(jì)算問題越來越顯得重要。據(jù)統(tǒng)計(jì)，當(dāng)

5、今處理非數(shù)值計(jì)算性問題占用了85%以上的機(jī)器時(shí)間。這類問題涉及到的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜，數(shù)據(jù)元素之間的相互關(guān)系一般無法用數(shù)學(xué)方程式加以描述。因此，解決這類問題的關(guān)鍵不再是數(shù)學(xué)分析和計(jì)算方法，而是要設(shè)計(jì)出合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，才能有效地解決問題。下面所列舉的就是屬于這一類的具體問題。例1：圖書館信息檢索系統(tǒng)。當(dāng)我們根據(jù)書名查找某本書有關(guān)情況的時(shí)候；或者根據(jù)作者或某個(gè)出版社查找有關(guān)書籍的時(shí)候，或根據(jù)書刊號查找作者和出版社等有關(guān)情況的時(shí)候，只要我們建立

6、了相關(guān)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，按照某種算法編寫了相關(guān)程序，就可以實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)自動(dòng)檢索。由此，可以在圖書館信息檢索系統(tǒng)中建立一張按書刊號順序排列的圖書信息表和分別按作者、書名、出版社順序排列的索引表，如圖1.1所示。由這四張表構(gòu)成的文件的樹也是一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，它可以應(yīng)用在許多非數(shù)值計(jì)算的問題中。例3：教學(xué)計(jì)劃編排問題。一個(gè)教學(xué)計(jì)劃包含許多課程，在教學(xué)計(jì)劃包含的許多課程之間，有些必須按規(guī)定的先后次序進(jìn)行，有些則沒有次序要求。即有些課程之間有先修和后續(xù)的關(guān)系

7、，有些課程可以任意安排次序。這種各個(gè)課程之間的次序關(guān)系可用一個(gè)稱作圖的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來表示，如圖1.3所示。有向圖中的每個(gè)頂點(diǎn)表示一門課程，如果從頂點(diǎn)vi到vj之間存在有向邊，則表示課程i必須先于課程j進(jìn)行。由以上三個(gè)例子可見，描述這類非數(shù)值計(jì)算問題的數(shù)學(xué)模型不再是數(shù)學(xué)方程，而是諸如線性表、樹、圖之類的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。因此，可以說數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程主要是研究非數(shù)值計(jì)算的程序設(shè)計(jì)問題中所出現(xiàn)的計(jì)算機(jī)操作對象以及它們之間的關(guān)系和操作的學(xué)科。。。。。。。。。。