1.3 认识数据结构　课件　 2022—2023学年粤教版（2019）高中信息技术选修1

1.3 认识数据结构 第一章 认识数据和数据结构 1 实践探究 利用表格的形式为下面生活用品分一个类： 毛巾、洗衣粉、方便面、食用油、大米、洗发水、牙刷、牙膏、面包 1.3.1 数据结构 编号 商品 001 毛巾 002 洗衣粉 003 方便面 004 食用油 … … 102 洗发水 103 牙刷 … … 127 牙膏 … … 种类 分类号 洗漱用品 01 食品 02 洗洁用品 03 编号 商品 01001 毛巾 01002 洗衣粉 01003 方便面 01004 食用油 … … 02001 洗发水 02002 牙刷 … … 03001 牙膏 … … （a）随机排列数据 （b）分类组织数据 数据以及数据的“结构”，与加工和处理这些数据的方法密切相关。为了描述和处理越来越复杂的数据关系，人们需要研究数据结构。数据结构是信息技术学科的核心内容之一、对培养信息意识与计算思维、深入理解及掌握信息技术学科知识与实践方法、形成学科核心素养，具有非常重要的作用。 前 言 4 CONTENTS 目 录 1.3.1 数据结构 1.3.2 数据类型 1.3.3 数据结构的重要作用 5 1.3.1 数据结构 通过以上探究活动可知，当数据组织的方式、数据之间的关系不同时，实现同一功能的数据处理的过程就不同，数据处理的效率也不同。也就是说，在用计算机程序解决问题时，数据之间的关系会影响解决问题的步骤设计和程序执行效率。为了描述和处理越来越复杂的数据关系，人们需要研究数据结构。 1、数据的组织方式 1.3.1 数据结构 在计算机世界中，把数据元素以及数据元素之间的关系构成的集合称为数据结构(Data Structure)。 数据元素之间的关系包括： (1)数据元素之间的逻辑关系，即数据的逻辑结构(Logical Structure)。 (2)数据元素及其关系在计算机存储器中的存储方式，即数据的存储结构(StorageStructure)，也称为数据的物理结构。 1.3.1 数据结构 2.数据的逻辑结构 根据数据元素之间逻辑关系的不同，数据结构有以下四种基本结构，如图1-14所示。 (1)集合结构：数据元素除同属于一个集合之外，没有其他关系。 (2)线性结构：数据元素之间存在前后有序的一对一的关系。 (3)树形结构：数据元素之间存在一对多的关系。 (4)图形结构：数据元素之间存在多对多的关系 因为数据的逻辑结构是由事物本身的逻辑关系确定的，与计算机存储器中具体如何存储这些数据无关，所以，我们所说的数据结构，一般指的就是数据的逻辑结构。 1.3.1 数据结构 3.数据的存储结构 1.3.1 数据结构 3.数据的存储结构 数据结构在计算机存储器中的存储方式称为数据的存储结构，又称物理结构。它包括数据元素的存储和数据元素之间关系的存储。 二进制的一位是计算机存储器的最小单位，数据在计算机中的存储形式都是二进制位串。可以把这些位串看成数据元素在计算机中的存储形式。 1.3.2 数据类型 计算机通过执行程序进行数据处理。对于不同的数据，能执行的操作不尽相同。对于大多数编写程序的人来说，只需要关心数据的取值范围、数据元素间的关系、施加在数据上的操作规则。至于某种操作在计算机中如何实现，对程序员来说并不重要。例如，对于求和操作，程序员注重的仅仅是其“数学上求和”的抽象特性，而不是其在计算机硬件上究竟如何实现。于是，封装了数据操作的数据类型就被引入程序设计语言中。 1.3.2 数据类型 数据类型是与数据结构密切相关的一个概念，是对数据的取值范围、数据元素之间的结构以及允许施加操作的一种总体描述。 与数据结构相比，数据类型增加了对施加在数据元素上的操作的定义，即对数据的运算规则的定义。常用的运算有检索、插入、删除、更新、排序等，这些 运算实质上是在抽象的数据上所施加的一系列的抽象的操作。 每种程序设计语言都会定义自己的数据类型，用于表示常用的数据结构以及在其上的操作。在用高级程序语言编写的程序中，每个变量、常量或表达式都有一个确定的数据类型。当我们定义某种类型的变量时，就是规定了这个变量的取值范围以及确定的操作(运算)规则。 如图1-17所示的为C++语言中的短整型数据类型。短整型数据类型的值集为整数的一个子集(取值范围为-32768-32767)，可进行的操作有加、减、乘、除和取模等算术运算。 1.数据类型 1.3.2 数据类型 一种确定的数据类型有以下特点： (1)所有数据元素都具有相同的取值范围。 (2)所有数据之间都具有相同的关系。 (3)一般地，数据元素经过元素运算、操作之后所得的结果，其值依然落在原来的取值范围内；