逻辑结构和存储结构
逻辑结构知识点总结图
逻辑结构知识点总结图一、逻辑结构的基本概念1. 逻辑结构的定义逻辑结构是指数据元素之间的相互关系，它独立于数据的存储结构。
逻辑结构反映了数据元素之间的逻辑关系，包括集合结构、线性结构、树形结构和图形结构四种基本类型。
2. 逻辑结构的分类（1）集合结构：集合结构中的数据元素之间没有明显的层次关系，元素之间的关系是相互独立的。
（2）线性结构：线性结构中的数据元素之间存在一对一的关系，即每个元素都只有一个直接前驱和一个直接后继。
（3）树形结构：树形结构中的数据元素之间存在一对多的关系，即每个元素可以有多个直接后继，但只能有一个直接前驱。
（4）图形结构：图形结构中的数据元素之间不存在明显的层次关系，元素之间的关系是任意的。
二、线性结构1. 线性表的定义线性表是n个数据元素的有限序列，每个元素最多只有一个直接前驱和一个直接后继。
2. 线性表的顺序存储结构线性表的顺序存储结构是把线性表的元素按其逻辑顺序依次存放在一块连续的存储空间中。
3. 线性表的链式存储结构线性表的链式存储结构是通过一组以地址存放的数据元素来表示线性关系。
4. 线性表的应用线性表常被用于实现各种常见的数据结构，如栈、队列和串等。
三、树形结构1. 树的定义树是n(n≥0)个结点的有限集合，该集合满足以下条件：（1）有且仅有一个特定的结点称为根结点；（2）其余的结点可以分为m(m≥0)个互不相交的、且每个集合本身又是一棵树的子集合。
2. 二叉树的定义二叉树是每个结点最多只有两个子结点的树。
3. 树的存储结构树的存储结构可以使用顺序存储结构或链式存储结构。
4. 树的遍历树的遍历分为前序遍历、中序遍历和后序遍历三种方式。
5. 树的应用树结构常被用于实现各种数据结构，如二叉搜索树、平衡二叉树和哈夫曼树等。
四、图形结构1. 图的定义图是一个包含顶点集合V和边集合E的数据结构，其中每条边都连接一对顶点。
2. 图的存储结构图的存储结构可以使用邻接矩阵或邻接表两种方式。
数据结构的逻辑结构、存储结构及数据运算的含义及其相互关系
2007 C C C 语言的特点，简单的C 程序介绍，C 程序的上机步骤。
1 、算法的概念2、简单的算法举例3、算法的特性4、算法的表示（自然语言、流程图、N-S 图表示） 1 、 C 的数据类型、常量与变星、整型数据、实型数据、字符型数据、字符串常量。
2、 C 的运算符运算意义、优先级、结合方向。
3、算术运算符和算术表达式，各类数值型数据间的混合运算。
4、赋值运算符和赋值表达式。
5、逗号运算符和逗号表达式。
1 、程序的三种基本结构。
2、数据输入输出的概念及在C 语言中的实现。
字符数据的输入输出，格式输入与输出。
1 、关系运算符及其优先级，关系运算和关系表达式。
2、逻辑运算符及其优先级，逻辑运算符和逻辑表达式。
3、if语句。
if语句的三种形式，if语句的嵌套，条件运算符。
4、switch 语句. 1 、while 语句。
2、do/while 语句。
3、for 语句。
4、循环的嵌套。
5、break 语句和continue 语句。
1 、一维数组的定义和引用。
2、二维数组的定义和引用。
3、字符数组。
4、字符串与字符数组。
5、字符数组的输入输出。
6、字符串处理函数1 、函数的定义。
2、函数参数和函数的值，形式参数和实际参数。
3、函数的返回值。
4、函数调用的方式，函数的声明和函数原型。
5、函数的嵌套调用。
6、函数的递归调用。
7、数组作为函数参数。
8、局部变量、全局变量的作用域。
9、变量的存储类别，自动变星，静态变量。
1 、带参数的宏定义。
2、“文件包含”处理。
1 、地址和指针的概念。
2、变量的指针和指向变量的指针变量。
3、指针变量的定义和引用。
4、指针变量作为函数参数。
5、数组的指针和指向数组的指针变量。
6、指向数组元素的指针。
7、通过指针引用数组元素。
8、数组名作函数参数。
9、二维数组与指针。
1 0、指向字符串的指针变星。
字符串的指针表示形式，字符串指针作为函数参数。
11 、字符指针变量和字符数组的异同。
计算机的五大工作原理
计算机的五大工作原理计算机作为现代科技的重要产物，其背后有着精密的工作原理。
本文将从硬件和软件层面，分别介绍计算机的五大工作原理：冯·诺伊曼结构、布尔逻辑、存储器层次结构、操作系统和算法。
一、冯·诺伊曼结构冯·诺伊曼结构是计算机的基本工作原理，它由冯·诺伊曼在20世纪40年代提出。
该结构包括五个主要组成部分：输入设备、输出设备、运算器（ALU）、控制器和存储器。
数据通过输入设备输入到计算机，经过运算器和控制器进行处理后，再通过输出设备输出结果。
冯·诺伊曼结构的优点是具备通用性和可编程性，使得计算机能够根据不同的需求进行灵活的运算。
同时，通过存储器的引入，计算机实现了数据的持久保存，提高了计算效率和存储能力。
二、布尔逻辑布尔逻辑是计算机内部处理信息的基础。
它是基于布尔代数的数学理论，在计算机中应用了与、或、非等逻辑运算符。
通过这些运算符，计算机能够实现逻辑判断和逻辑运算，从而实现复杂的数据处理和计算。
例如，逻辑门电路（如与门、或门、非门等）可以将多个输入信号进行逻辑运算，输出结果表示特定的逻辑判断结果。
布尔逻辑在计算机中的应用非常广泛，不仅用于逻辑电路的设计和实现，也用于算法的设计和程序的编写。
在计算机科学领域，布尔逻辑是理解和分析计算机工作原理的重要基础。
三、存储器层次结构存储器层次结构是计算机实现数据存储和访问的重要原理。
现代计算机通过不同层次的存储器（如寄存器、缓存、内存、硬盘等）进行数据的存储和读写操作。
存储器层次结构按照速度和容量进行分层，速度越快的存储器容量越小，速度越慢的存储器容量越大。
存储器层次结构的设计能够有效提高计算机的性能和效率。
高速缓存（Cache）作为位于CPU和内存之间的存储器层次，能够提供快速的数据访问速度，减少存储器访问的延迟时间。
同时，存储器层次结构也通过数据块的预读和预存等策略，提高了数据的访问命中率，减少了对慢速存储器的访问次数。
数据结构中常用的逻辑结构和存储结构
数据结构中常用的逻辑结构和存储结构一、概念数据是指由有限的符号（比如，"0"和"1"，具有其自己的结构、操作、和相应的语义）组成的元素的集合。
结构是元素之间的关系的集合。
数据结构是在整个计算机科学与技术领域上广泛被使用的术语。
数据结构是信息的一种组织方式，其目的是为了提高算法的效率，它通常与一组算法的集合相对应，通过这组算法集合可以对数据结构中的数据进行某种操作。
它用来反映一个数据的内部构成，即一个数据由那些成分数据构成，以什么方式构成，呈什么结构。
数据结构有逻辑上的数据结构和物理上的数据结构之分。
逻辑上的数据结构反映成分数据之间的逻辑关系即逻辑结构，而物理上的数据结构反映成分数据在计算机内部的存储安排即存储结构。
数据结构是数据存在的形式。
数据结构作为一门学科主要研究数据的各种逻辑结构和存储结构，以及对数据的各种操作。
因此，主要有三个方面的内容：数据的逻辑结构；数据的物理存储结构；对数据的操作（或算法）。
通常，算法的设计取决于数据的逻辑结构，算法的实现取决于数据的物理存储结构。
因而研究数据结构的逻辑结构与存储结构显得十分重要。
二、结构分析（一）逻辑结构数据的逻辑结构是对数据之间关系的描述，有时就把逻辑结构简称为数据结构。
逻辑结构形式地定义为（K，R）（或（D，S）），其中，K是数据元素的有限集，R是K上的关系的有限集。
逻辑结构元素决定输入、存储、发送、处理和信息传递的基本操作功能，常将逻辑结构元素称为逻辑模块。
逻辑结构元素可以是计算机操作系统、终端模块、通信程序模块等。
逻辑结构元素还可以是相关的几个逻辑模块联合起来的更复杂的实体。
分析逻辑结构元素的相互作用，应考虑整个系统的操作，研究处理与信息流有关的进程（操作系统中的一个概念，表示程序的一次执行），并决定系统的逻辑资源。
逻辑结构有四种基本类型：集合结构、线性结构、树状结构和网络结构。
表和树是最常用的两种高效数据结构，许多高效的算法能够用这两种数据结构来设计实现。
数据的逻辑结构
数据的逻辑结构数据的逻辑结构是指数据元素之间的关系、组织方式以及相互之间的依赖关系等。
它是对数据集合在逻辑上的组织和排列方式进行描述，从而使得数据能够被有效地存储、检索和处理。
不同的数据逻辑结构适用于不同的应用场景和问题，合理选择和使用适当的数据逻辑结构是保证数据处理效率和准确性的关键。
一、线性结构线性结构是最简单的一种数据逻辑结构，它是一种有序排列的数据元素集合，每个数据元素只有一个前驱和一个后继。
常见的线性结构包括线性表、栈和队列等。
1. 线性表线性表是由n(n>=0)个数据元素组成的有限序列，它包括线性表的长度和具体的数据元素。
线性表常用的实现方式有顺序存储和链式存储两种。
（这里可以根据具体情况展开讨论与说明）2. 栈栈是一种特殊的线性表，它只能在一端进行插入和删除操作，这一端称为栈顶。
栈遵循"先进后出"（LIFO）的原则，常用于函数调用、表达式求值和括号匹配等场景。
（可以举例说明栈的应用）3. 队列队列也是一种特殊的线性表，它在一端进行插入操作，另一端进行删除操作。
队列遵循"先进先出"（FIFO）的原则，常用于模拟排队、任务调度和消息传递等场景。
（可以举例说明队列的应用）二、非线性结构非线性结构是指数据元素之间存在多对多的关系，数据元素之间并不是简单的前驱和后继关系。
常见的非线性结构包括树和图等。
1. 树树是一种节点之间呈现"一对多"的关系的非线性结构。
树的基本特点是有且仅有一个根节点，每个节点可以有多个子节点，但每个节点最多只有一个父节点。
树的应用广泛，例如文件系统、组织结构和数据库索引等领域。
（可以介绍树的基本概念和特点）2. 图图是由顶点和边组成的一种数据结构，顶点表示数据元素，边表示元素之间的关系。
图可以分为有向图和无向图，有向图中的边带有方向性，而无向图中的边不带方向。
图的应用包括网络拓扑、社交网络和路径规划等方面。
试举一个数据结构的例子、叙述其逻辑结构、存储结构、运算三个方面的内容。
数据结构复习笔记作者: 网络转载发布日期: 无数据就是指能够被计算机识别、存储和加工处理的信息的载体。
数据元素是数据的基本单位，有时一个数据元素可以由若干个数据项组成。
数据项是具有独立含义的最小标识单位。
如整数这个集合中，10这个数就可称是一个数据元素.又比如在一个数据库(关系式数据库)中，一个记录可称为一个数据元素，而这个元素中的某一字段就是一个数据项。
数据结构的定义虽然没有标准，但是它包括以下三方面内容：逻辑结构、存储结构、和对数据的操作。
这一段比较重要，我用自己的语言来说明一下，大家看看是不是这样。
比如一个表(数据库)，我们就称它为一个数据结构，它由很多记录(数据元素)组成，每个元素又包括很多字段(数据项)组成。
那么这张表的逻辑结构是怎么样的呢? 我们分析数据结构都是从结点(其实也就是元素、记录、顶点，虽然在各种情况下所用名字不同，但说的是同一个东东)之间的关系来分析的，对于这个表中的任一个记录(结点)，它只有一个直接前趋，只有一个直接后继(前趋后继就是前相邻后相邻的意思)，整个表只有一个开始结点和一个终端结点，那我们知道了这些关系就能明白这个表的逻辑结构了。
而存储结构则是指用计算机语言如何表示结点之间的这种关系。
如上面的表，在计算机语言中描述为连续存放在一片内存单元中，还是随机的存放在内存中再用指针把它们链接在一起，这两种表示法就成为两种不同的存储结构。
(注意，在本课程里，我们只在高级语言的层次上讨论存储结构。
)第三个概念就是对数据的运算，比如一张表格，我们需要进行查找，增加，修改，删除记录等工作，而怎么样才能进行这样的操作呢? 这也就是数据的运算，它不仅仅是加减乘除这些算术运算了，在数据结构中，这些运算常常涉及算法问题。
弄清了以上三个问题，就可以弄清数据结构这个概念。
--------------------------------------------------------------------------------通常我们就将数据的逻辑结构简称为数据结构，数据的逻辑结构分两大类：线性结构和非线性结构(这两个很容易理解)数据的存储方法有四种：顺序存储方法、链接存储方法、索引存储方法和散列存储方法。
数据结构题集及答案
判断题1.数据的逻辑结构与数据元素本身的内容和形式无关。
(√）2.一个数据结构是由一个逻辑结构和这个逻辑结构上的一个基本运算集构成的整体。
（√）3.数据元素是数据的最小单位。
(√）4.数据的逻辑结构和数据的存储结构是相同的。
（×）5.程序和算法原则上是没有区别的，所以在讨论数据结构时可以通用。
(×）6.从逻辑关系上讲,数据结构主要分为线性结构和非线性结构。
（√）7.数据的存储结构是数据的逻辑结构的存储映像。
(×）8.数据的物理结构是指数据在计算机内实际的存储形式。
（√）9.数据的逻辑结构是依赖于计算机的。
（×)10.算法是对解题方法和的描述步骤。
(√）填空题：1.数据有逻辑结构和存储结构两种结构.2.数据逻辑结构除了集合以外,还包括线性结构、树形结构和图形结构。
3.数据结构按逻辑结构可分为两大类，它们是线性结构和非线性结构。
4.树形结构和图形结构合称为非线性结构。
5.在树形结构中,除了树根结点以外，其余每个结点只有1个前驱结点。
6.在图形结构中,每个结点的前驱结点数和后继结点数可以任意多个。
7.数据的存储结构又叫物理结构.8.数据的存储结构形式包括顺序存储、链式存储、索引存储和散列存储。
9.线性结构中的元素之间存在一对一的关系。
10.树形结构中的元素之间存在一对多的关系。
11.图形结构的元素之间存在多对多的关系。
12.数据结构主要研究数据的逻辑结构、存储结构和算法（或运算）3个方面的内容。
13.数据结构被定义为(D，R）,其中D是数据的有限集合,R是D上的关系的有限集合。
14.算法是一个有穷指令的集合.15.算法效率的度量可以分为事先估算和事后统计法.16.一个算法的时间复杂性是算法输入规模的函数.17.算法的空间复杂度是指该算法所耗费的存储空间，它是该算法求解问题规模n的函数.18.若一个算法中的语句频度之和为T（n）=6n+3nlog2n，则算法的时间复杂度为O（nlog2n) .若一个算法中的语句频度之和为T(n）=3n+nlog2n+n2，则算法的时间复杂度为 ___O（n*n）_______ .数据结构是一门研究非数值计算的程序设计总是中计算机的操作对象，以及它们之间的关系和运算的学科。
计算机系统的逻辑组成结构
计算机系统的逻辑组成结构计算机系统是由硬件和软件两部分组成的。
其中，硬件是指计算机的物理设备，而软件是指运行在计算机上的程序和数据。
计算机系统的逻辑组成结构是指计算机系统中各个组成部分之间的逻辑关系和功能划分。
一、中央处理器（Central Processing Unit，简称CPU）中央处理器是计算机系统的核心，负责执行各种指令和进行数据处理。
它由控制器和运算器两部分组成。
控制器负责指令的解析和执行，运算器负责数据的运算和处理。
中央处理器通过控制总线、数据总线和地址总线与其他硬件设备进行通信。
二、存储器存储器是计算机系统中用于存储数据和程序的设备。
根据存取方式的不同，存储器可以分为随机存取存储器（Random Access Memory，简称RAM）和只读存储器（Read-Only Memory，简称ROM）。
RAM用于存储临时数据和程序，而ROM用于存储固定的程序和数据。
三、输入设备输入设备用于将外部数据或指令输入到计算机系统中。
常见的输入设备有键盘、鼠标、扫描仪、摄像头等。
输入设备将输入的数据转化为计算机可以识别和处理的形式，并通过输入接口传输给计算机系统。
四、输出设备输出设备用于将计算机系统处理后的数据或结果输出到外部环境中。
常见的输出设备有显示器、打印机、投影仪等。
输出设备将计算机系统的输出信号转化为人类可以理解的形式，并通过输出接口传输给外部环境。
五、外部存储器外部存储器用于扩展计算机系统的存储容量，可以独立于计算机系统进行数据的存储和读取。
常见的外部存储器有硬盘、光盘、U盘等。
外部存储器通过接口与计算机系统进行数据的传输和交换。
六、总线总线是计算机系统中各个硬件设备之间传输数据和信号的通道。
根据功能和传输速率的不同，总线可以分为数据总线、控制总线和地址总线。
数据总线用于传输数据，控制总线用于传输控制信号，地址总线用于传输设备地址。
七、操作系统操作系统是计算机系统的核心软件，负责管理和控制计算机系统的各个硬件和软件资源。
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数据处理流图
在需求分析中，通过自顶向下、逐步分解的 方法分析系统。任何一个系统都可以抽象为 数据流图的形式。
数据源
处理
数据输出
数据存储
3 数据库结构设计
• 3.1 概念结构设计 • 3.2 逻辑结构设计 • 3.3 物理结构设计
数据库设计分类
• 数据库设计分为：数据库结构设计和 数据库行为设计。
局部E-R图
产品 m 产品号 性能参数
组成 零件个数
n 零件
零件号
价格
材料 m
材料号 材料类型 库存量
使用 使用量
n 产品
零件号
规格
合并示例
产品号 性能参数
零件号
产品 m
组成
• 新奥尔良（New Orleans）方法
需求 分析
需求说明
概念结 构设计
概念结构
逻辑结 构设计
逻辑结构
物理 设计
物理结构 结构
• 数据库设计方法从本质上看仍然是手工设计 方法，其基本思想是过程迭代和逐步求精。
1.3 数据库设计的基本步骤
• 需求分析 • 结构设计 • 行为设计 • 数据库实施 • 数据库运行和维护
在。 • 冲突主要有三类：
• 属性冲突：属性域冲突、属性取值单位冲突 • 命名冲突：同名异义和异名同义 • 结构冲突：同一对象在不同应用中具有不同的
抽象、同一实体在不同的局部E-R图中所包含 的属性个数和属性的排列次序不完全相同。
优化全局E-R模型
• 实体个数尽可能少； • 实体所包含的属性尽可能少； • 实体间联系无冗余。
出与DBMS有关的逻辑模型 。
概念结构设计的策略
• 自底向上。先定义局部应用的概念结构，然 后按一定的规则把它们集成起来，从而得到 全局概念模型。
• 自顶向下：先定义全局概念模型，然后再逐 步细化。
• 由里向外：先定义最重要的核心结构，然后 再逐步向外扩展。
• 混合策略。将自顶向下和自底向上结合起来 使用。
• 结构设计包括设计数据库的概念结构、 逻辑结构和存储结构。
• 行为设计包括设计数据库的功能组织 和流程控制。
数据库结构设计过程
应用需求1 应用需求2
…
外模式1 外模式2 外模式m
概念设计
逻辑设计
内模式
应用需求n 综合与抽象
表示转换
逻辑映象
数据库结构设计包含内容
• 概念结构设计：形成DB概念模式，用语 义层模型描述，如E－R图 。
人为处理，抽取所关心的共同特性，忽略非 本质细节，并把这些特性用各种概念准确的 加以描述。 • 一般有三种抽象方法：
• 分类 • 概括 • 聚集
分类
（1）在相似的个体之间提取共性，建立“类”的概念 （集合）。
• 个体与个体之间：具有相似的状态与行为，有相同的 描述结构，相互用主码值区分。
• 个体与类之间：个体Is a member of 类（子类有且仅 有一个超类）。
• 逻辑结构设计：形成DB逻辑模式与外模 式，用结构层模型描述，例基本表、视 图等。
• 物理结构设计：形成DB内模式，用文件 级术语描述。例DB文件或目录、索引。
3.1 概念结构设计
• 概念结构设计的任务是产生反映企 业组织信息需求的数据库概念结构， 即概念模型。
概念模型的特点
• 有丰富的语义表达能力。 • 易于交流理解。 • 易于更改。 • 易于向各种数据模型转换，易于导
• 动态行为设计是指应用程序设计（动作操纵： 功能组织、流程控制）
数据库设计的特点
• 数据库的结构设计在模式或外模式中定义。 • 数据库的行为设计在存取数据库的应用程
序中设计和实现。 • 程序和数据不易结合。 • 数据库设计较为复杂。 • 结构设计和行为设计是分离进行的。
1.2 数据库设计方法概述
采用E-R模型方法的概念结构设计
• 设计局部E-R模型
E-R模型的设计内容包括确定局部E-R模型 的范围、定义实体、联系以及它们的属 性。
• 设计全局E-R模型
将所有局部E-R图集成为一个全局E-R图， 即全局E-R模型。
• 优化全局E-R模型
设计局部E-R模型
• 概念结构是对现实世界的一种抽象。 • 所谓抽象是对实际的人、物、事和概念进行
1 数据库设计概述
• 1.1 数据库设计的特点 • 1.2 数据库设计方法概述 • 1.3 数据库设计的基本步骤
1.1数据库设计的特点
（1）综合性
• 涉及面广，需包含计算机专业知识及业务系 统专业知识；
• 要解决技术及非技术两方面的问题；
（2）静态结构设计与动态行为设计是分离的
• 静态结构设计是指数据库的模式框架设计（包 括语义结构（概念）、数据结构（逻辑）、存 储结构（物理））；
数据库设计全过程
需求分析
数据分析
功能分析
概念结构设计
功能设计
逻辑结构设计
事务设计
物理结构设计
程序设计
加载数据
调试运行
运行和维护
2 数据库需求分析
• 2.1 需求分析的任务 • 2.2 需求调查
2.1需求分析的任务
• 需求分析阶段的主要任务是对现实世界要处 理的对象（公司，部门，企业）进行详细调 查，在了解现行系统的概况、确定新系统功 能的过程中，收集支持系统目标的基础数据 及其处理方法。
• 需求分析是在用户调查的基础上，通过分析， 逐步明确用户对系统的需求，包括数据需求 和围绕这些数据的业务处理需求。
2.2 需求调查
• 用户调查的重点是“数据”和“处理”。
• 信息需求 定义未来数据库系统用到的所有信息，明确用户将 向数据库中输入什么样的数据，从数据库中要求获得哪些内 容，将要输出哪些信息。同时还要描述数据间的联系等。
学生
class
张三 李四 王五 … Is a member of
概括
学生
本科生
研究生
超类 Is a subset of 子类
聚集
学号
学生
姓名
…
性别
实体型 Is a part of
属性
设计全局E-R模型
• 将局部E-R图集成为全局E-R图； • 需消除各分E-R图合并时产生的冲突； • 解决冲突是合并E-R图的主要工作和关键所
• 处理需求 定义了系统数据处理的操作功能，描述操作的优先 次序，包括操作的执行频率和场合，操作与数据间的联系。 处理需求还要明确用户要完成哪些处理功能，每种处理的执 行频度，用户需求的响应时间以及处理的方式，比如是联机 处理还是批处理，等等。
• 安全性与完整性要求 描述了系统中不同用户对数据库的使用 和操作情况，完整性要求描述了数据之间的关联关系以及数 据的取值范围要求。