一、數據庫系統的實現中采用的數據結構
線性表
線性表結構存儲的數據往往是可以依次排列的,就像小朋友手拉手,每位學生的前面和后面都僅有一個小朋友和他拉手,具備這種“一對一”關系的數據就可以使用線性表來存儲。
例如,存儲類似 {1,3,5,7,9} 這樣的數據時,各元素依次排列,每個元素的前面和后邊有且僅有一個元素與之相鄰(除首元素和尾元素),因此可以使用線性表存儲。
線性表并不是一種具體的存儲結構,它包含順序存儲結構和鏈式存儲結構,是順序表和鏈表的統稱。
1.順序表
順序表,簡單地理解,就是常用的數組,只是換了個名字而已,例如使用順序表存儲 {1,3,5,7,9}。
由于順序表結構的底層實現借助的就是數組,因此對于初學者來說,可以把順序表完全等價為數組,但實則不是這樣。數據結構是研究數據存儲方式的一門學科,它囊括的都是各種存儲結構,而數組只是各種編程語言中的基本數據類型,并不屬于數據結構的范疇。
2.鏈表
我們知道,使用順序表(底層實現靠數組)時,需要提前申請一定大小的存儲空間,這塊存儲空間的物理地址是連續的。
鏈表則完全不同,使用鏈表存儲數據時,是隨用隨申請,因此數據的存儲位置是相互分離的,換句話說,數據的存儲位置是隨機的。
為了給各個數據塊建立“依次排列”的關系,鏈表給各數據塊增設一個指針,每個數據塊的指針都指向下一個數據塊(最后一個數據塊的指針指向 NULL),就如同一個個小學生都伸手去拉住下一個小學生的手,這樣,看似毫無關系的數據塊就建立了“依次排列”的關系,也就形成了鏈表。
3.棧和隊列
棧和隊列隸屬于線性表,是特殊的線性表,因為它們對線性表中元素的進出做了明確的要求。
棧中的元素只能從線性表的一端進出(另一端封死),且要遵循“先入后出”的原則,即先進棧的元素后出棧。
像一個木桶,棧中含有 3 個元素,分別是 A、B 和 C,從在棧中的狀態可以看出 A 非常先進的棧,然后 B 進棧,最后 C 進棧。根據“先進后出”的原則,3 個元素出棧的順序應該是:C 最先出棧,然后 B 出棧,最后才是 A 出棧。
隊列中的元素只能從線性表的一端進,從另一端出,且要遵循“先入先出”的特點,即先進隊列的元素也要先出隊列。
隊列中有 3 個元素,分別是 A、B 和 C,從在隊列中的狀態可以看出是 A 先進隊列,然后 B 進,最后 C 進。根據“先進先出”的原則,3 個元素出隊列的順序應該是 A 最先出隊列,然后 B 出,最后 C 出。
樹存儲結構
樹存儲結構適合存儲具有“一對多”關系的數據。
如張平只有一個父親,但他卻有兩(多)個孩子,這就是“一對多”的關系,滿足這種關系的數據可以使用樹存儲結構。
圖存儲結構
圖存儲結構適合存儲具有“多對多”關系的數據。
從 V1 可以到達 V2、V3、V4,同樣,從 V2、V3、V4 也可以到達 V1,這就是“多對多”的關系,滿足這種關系的數據可以使用圖存儲結構。
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二、什么是數據結構
數據結構,直白地理解,就是研究數據的存儲方式。
我們知道,數據存儲只有一個目的,即為了方便后期對數據的再利用,就如同我們使用數組存儲 {1,2,3,4,5} 是為了后期取得它們的加和值,無緣由的數據存儲行為是對存儲空間的不負責任。
因此,數據在計算機存儲空間的存放,決不是胡亂的,這就要求我們選擇一種好的方式來存儲數據,而這也是數據結構的核心內容。