Структуры и типы данных языка программирования. Классификация структур данных.

Структура данных — программная единица, позволяющая хранить и обрабатывать множество однотипных и/или логически связанных данных в вычислительной технике. Для добавления, поиска, изменения и удаления данных структура данных предоставляет некоторый набор функций, составляющих её интерфейс. Структура данных часто является реализацией какого-либо абстрактного типа данных.

Структуры данных формируются с помощью типов данных, ссылок и операций над ними в выбранном языке программирования.

Понятие " ФИЗИЧЕСКАЯ структура данных" отражает способ физического представления данных в памяти машины и называется еще структурой хранения, внутренней структурой или структурой памяти. Рассмотрение структуры данных без учета ее представления в машинной памяти называется абстрактной или ЛОГИЧЕСКОЙ структурой.

Классификация структур данных может быть выполнена по различным признакам.

1) По сложности: простые и интегрированные. Простые (базовые, примитивные) структуры - это такие, которые не могут быть распределены на составные части. Структурированные (интегрированные, композитные, сложные) - такие структуры данных, составными частями которых есть другие структуры данных - простые ли, в свою очередь, интегрированные.

2) По способу представления: физическая и логическая. Физическая структура данных - это способ физического представления данных в памяти компьютера. Логическая или абстрактная структура - это рассмотрение структуры данных без учета его представления в машинной памяти. В зависимости от отсутствия или наличия явно заданных связей между элементами данных следует различать на: -НЕСВЯЗНЫЕ структуры (векторы, массивы, строки, стеки, очереди); - СВЯЗНЫЕ структуры (связные списки). По признаку изменчивости различают структуры: СТАТИЧЕСКИЕ; ПОЛУСТАТИЧЕСКИЕ; ДИНАМИЧЕСКИЕ.

3) По наличию связей между элементами данных: несвязные и связные. Несвязные структуры характеризуются отсутствием связей между элементами структуры. Связные структуры характеризуются наличием связи. Примерами несвязных структур есть векторы, массивы, строки, стеки, очереди; примеры связных структур - связные списки.

4) По изменчивости: статические, полустатические, динамические. Изменчивость, то есть изменение числа элементов и (или) связей между элементами структуры. Статические - к этой группе относят 2 массивы, множества, записи, таблицы. Полустатические - это стеки, очереди, деки, дерева. Динамические - линейные и разветвленные связные списки, графы, дерева.

5) По характеру упорядоченности элементов в структуре: линейные и нелинейные. Линейные структуры в зависимости от характера взаимного расположения элементов в памяти разделяют на структуры с последовательным распределением элементов в памяти (векторы, строки, массивы, стеки, очереди) и структуры с произвольным связным распределением элементов в памяти (односвязные и двусвязные линейные списки). Нелинейные структуры - многосвязные списки, дерева, графы.

6) По виду памяти, используемой для сохранности данных: структуры данных для оперативной и для внешней памяти.

ПРОСТЫМИ (базовыми, примитивными) структурами (типами) данных называются такие, которые не могут быть расчленены на составные части, большие, чем биты.

ИНТЕГРИРОВАННЫМИ (структурированными, композитными, сложными) называются такие структуры данных, составными частями которых являются другие структуры - простые или в свою очередь интегрированные.

В зависимости от отсутствия или наличия явно заданных связей между элементами данных принято различать НЕСВЯЗНЫЕ и СВЯЗНЫЕ структуры. Весьма важный признак структуры данных - ее изменчивость - изменение числа элементов и (или) связей между элементами структуры. В определении изменчивости структуры не отражен факт изменения значений элементов данных, поскольку в этом случае все структуры данных имели бы свойство изменчивости.

По признаку изменчивости различают структуры СТАТИЧЕСКИЕ, ПОЛУСТАТИЧЕСКИЕ и ДИНАМИЧЕСКИЕ.

Важный признак структуры данных - характер упорядоченности ее элементов. По этому признаку структуры можно делить на ЛИНЕЙНЫЕ И НЕЛИНЕЙНЫЕ структуры. В языках программирования понятие "структуры данных" тесно связано с понятием "типы данных". Любые данные, т.е. константы, переменные, значения функций или выражения, характеризуются своими типами. Информация по каждому типу однозначно определяет: 1. структуру хранения данных указанного типа, т.е. выделение памяти и представление данных в ней, с одной стороны, и интерпретацию двоичного представления, с другой; 2. множество допустимых значений, которые может иметь тот или иной объект описываемого типа; 3. множество допустимых операций, которые применимы к объекту описываемого типа.