資料結構

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資料結構
一般而言,資料結構的選擇首先會從抽象數據類型的選擇開始。在許多類型的程序設計中,選擇适當的資料結構是一個主要的考慮因素。然而,不管是哪種情況,資料結構的選擇都是至關重要的。

正文

在計算機科學中,資料結構(data structure)是計算機中存儲、組織數據的方式。通常情況下,精心選擇的資料結構可以帶來最優算法效率的演算法。一般而言,資料結構的選擇首先會從抽象數據類型的選擇開始。一個設計良好的資料結構,應該在盡可能使用較少的時間與空間資源的前提下,為各種臨界狀态下的運行提供支持。資料結構可通過編程語言所提供的數據類型、引用及其他操作加以實現。

簡介

不同種類的資料結構适合於不同種類的應用,而部分甚至專門用于特定的作業任務。例如,當計算機網路依賴於路由表運作時,B樹高度适用於資料庫的封裝。

在許多類型的程序設計中,選擇适當的資料結構是一個主要的考慮因素。許多大型系統的構造經驗表明,封裝的困難程度與最終成果的質量與表現,都取決於是否選擇了最優的資料結構。在許多時候,确定了資料結構後便能很容易地得到演算法。而有些時候,方向則會颠倒過來:例如當某個關鍵作業需要特定資料結構下的演算法時,會反過來确定其所使用的資料結構。然而,不管是哪種情況,資料結構的選擇都是至關重要的。

系統構造的關鍵因素是資料結構而非演算法的這一深入理解,導緻了多種形式化的設計方法與程式語言的出現。絕大多數的語言都帶有某種程度上的模塊化思想,通過将資料結構的具體實現封裝隐藏於受限介面後方的方法,來讓不同的應用程序能夠安全地重用這些資料結構。C++、Java等物件導向的程序設計語言可使用類來完成這一功能。

因為資料結構的重要性毋庸置疑,現代程式語言及其運行環境在标準庫中都包含了多種的資料結構,例如C++标準模闆庫中的容器、java集合框架以及微軟的.NET Framework。

大多數資料結構都由數列、記錄、可辨識聯合、引用等基本類型構成。舉例而言,可空引用(nullable reference,一種可被置空的引用)是引用與可辨識聯合的結合體,而最簡單的鍊式結構鍊表則是由記錄與可空引用構成。

資料結構意味著:一個資料結構可被視為兩個函數之間的介面,或者是由數據類型聯合組成的存儲内容的訪問方法封裝。

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