СТАТИЧЕСКИЕ СТРУКТУРЫ ДАННЫХ - раздел Образование, СТАТИЧЕСКИЕ СТРУКТУРЫ ДАННЫХ Статические Структуры Относятся К Разряду Непримитивных
Структур, Ко...
Статические структуры относятся к разряду непримитивных
структур, которые, фактически, представляют собой структурирован-
ное множество примитивных, базовых, структур. Например, вектор
может быть представлен упорядоченным множеством чисел. Поскольку
по определению статические структуры отличаются отсутствием из-
менчивости, память для них выделяется автоматически - как прави-
ло, на этапе компиляции или при выполнении - в момент активизации
того программного блока, в котором они описаны. Ряд языков прог-
раммирования (PL/1, ALGOL-60) допускают размещение статических
структур в памяти на этапе выполнения по явному требованию прог-
раммиста, но и в этом случае объем выделенной памяти остается не-
изменным до уничтожения структуры. Выделение памяти на этапе ком-
пиляции является столь удобным свойством статических структур,
что в ряде задач программисты используют их даже для представле-
ния объектов, обладающих изменчивостью. Например, когда размер
массива неизвестен заранее, для него резервируется максимально
возможный размер.
Каждую структуру данных характеризуют её логическим и физи-
ческим представлениями. Очень часто говоря о той или иной струк-
туре данных, имеют в виду её логическое представление. Физическое
представление обычно не соответствует логическому, и кроме того,
может существенно различаться в разных программных системах. Не-
редко физической структуре ставится в соответствие дескриптор,
или заголовок, который содержит общие сведения о физической
структуре. Дескриптор необходим, например, в том случае, когда
граничные значения индексов элементов массива неизвестны на этапе
компиляции, и, следовательно, выделение памяти для массива может
быть выполнено только на этапе выполнения программы (как в языке
PL/1, ALGOL-60). Дескриптор хранится как и сама физическая струк-
тура, в памяти и состоит из полей, характер, число и размеры ко-
торых зависят от той структуры, которую он описывает и от приня-
тых способов ее обработки. В ряде случаев дескриптор является со-
вершенно необходимым, так как выполнение операции доступа к
структуре требует обязательного знания каких-то ее параметров, и
эти параметры хранятся в дескрипторе. Другие хранимые в дескрип-
торе параметры не являются совершенно необходимыми, но их исполь-
зование позволяет сократить время доступа или обеспечить контроль
правильности доступа к структуре. Дескриптор структуры данных,
поддерживаемый языками программирования, является "невидимым" для
программиста; он создается компилятором и компилятор же, формируя
объектные коды для доступа к структуре, включает в эти коды ко-
манды, обращающиеся к дескриптору.
Статические структуры в языках программирования связаны со
структурированными типами. Структурированные типы в языках прог-
раммирования являются теми средствами интеграции, которые позво-
ляют строить структуры данных сколь угодно большой сложности. К
таким типам относятся: массивы, записи (в некоторых языках -
структуры) и множества (этот тип реализован не во всех языках).
Все темы данного раздела:
Векторы
ЛОГИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА. Вектор (одномерный массив) - структура
данных с фиксированным числом элементов одного и того же типа ти-
па. Каждый элемент вектора имеет уникальный в рамках
Логическая структура
Массив - такая структура данных, которая характеризуется:
- фиксированным набором элементов одного и того же типа;
- каждый элемент имеет уникальный набор значений индексов;
Физическая структура
Физическая структура - это размещение элементов массива в
памяти ЭВМ. Для случая двумерного массива, состоящего из
(k1-n1+1) строк и (k2-n2+1) столбцов физическая структура предс-
Адресация элементов с помощью векторов Айлиффа
Из выше приведенных формул видно, что вычисление адреса эле-
мента многомерного массива может потребовать много времени, пос-
кольку при этом должны выполняться операции сложения
Специальные массивы
На практике встречаются массивы, которые в силу определенных
причин могут записываться в память не полностью, а частично. Это
особенно актуально для массивов настолько больших раз
МАССИВЫ С МАТЕМАТИЧЕСКИМ ОПИСАНИЕМ МЕСТОПОЛОЖЕНИЯ НЕФОНОВЫХ
ЭЛЕМЕНТОВ. К данному типу массивов относятся массивы, у которых
местоположения элементов со значениями отличными от фонового, мо-
гут быть математически описаны,
ПРЕДСТАВЛЕНИЕ РАЗРЕЖЕННЫХ МАТРИЦ МЕТОДОМ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОГО
РАЗМЕЩЕНИЯ. Один из основных способов хранения подобных разрежен-
ных матриц заключается в запоминании ненулевых элементов в одно-
мерном массиве и идентификации
ПРЕДСТАВЛЕНИЕ РАЗРЕЖЕННЫХ МАТРИЦ МЕТОДОМ СВЯЗАННЫХ СТРУКТУР.
Методы последовательного размещения для представления разреженных
матриц обычно позволяют быстрее выполнять операции над матрицами
и более эффективно использовать память, чем мето
Множества
ЛОГИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА. Множество - такая структура, которая
представляет собой набор неповторяющихся данных одного и того же
типа. Множество может принимать все зн
Числовые множества
Стандартный числовой тип, который может быть базовым для
формирования множества - тип byte.
Множество хранится в памяти как показано в таблице 3.3.
Таблица 3.3
&
Множество из элементов перечислимого типа
Множество, базовым типом которого есть перечислимый тип,
хранится также, как множество, базовым типом которого является
тип byte. Однако, в памяти занимает место, которое зависит
Множество от интервального типа
Множество, базовым типом которого есть интервальный тип,
хранится также, как множество, базовым типом которого является
тип byte. Однако, в памяти занимает место, которое зависит
Логическое и машинное представление записей
Запись - конечное упорядоченное множество полей, характери-
зующихся различным типом данных. Записи являются чрезвычайно
удобным средством для представления программных моделей ре
Таблицы
Когда речь шла о записях, было отмечено, что полями записи
могут быть интегрированные структуры данных - векторы, массивы,
другие записи. Аналогично и элементами векторов и массив
Структурами. Поиск
В этом и следующих разделах представлен ряд алгоритмов поис-
ка данных и сортировок, выполняемых на статических структурах
данных, так как это характерные операции логического уро
Последовательный или линейный поиск
Простейшим методом поиска элемента, находящегося в неупоря-
доченном наборе данных, по значению его ключа является последова-
тельный просмотр каждого элемента набора, который про
Бинарный поиск
Другим относительно простым методом доступа к элементу явля-
ется метод бинарного (дихотомического, двоичного) поиска, который
выполняется в заведомо упорядоченной последовательно
Структурами. Сортировка
Для самого общего случая сформулируем задачу сортировки та-
ким образом: имеется некоторое неупорядоченное входное множество
ключей и должны получить выходное множество тех же клю
Сортировки выборкой
СОРТИРОВКА ПРОСТОЙ ВЫБОРКОЙ. Данный метод реализует практи-
чески "дословно" сформулированную выше стратегию выборки. Порядок
алгоритма простой выборки
Еще одна модификация пузырьковой сортировки носит название
шейкер-сортировки. Суть ее состоит в том, что направления прос-
мотров чередуются: за просмотром от начала к концу следует прос-
мотр от конца к началу входного м
Сортировки включением
СОРТИРОВКА ПРОСТЫМИ ВСТАВКАМИ. Этот метод - "дословная" реа-
лизации стратегии включения. Порядок алгоритма сортировки просты-
ми вставками - O(N^2), ес
Сортировки распределением.
ПОРАЗРЯДНАЯ ЦИФРОВАЯ СОРТИРОВКА.Алгоритм требует представ-
ления ключей сортируемой последовательности в виде чисел в неко-
торой системе счисления P. Число прохо
Таблицы прямого доступа
Простейшей организацией таблицы, обеспечивающей идеально
быстрый поиск, вляется таблица прямого доступа. В такой таблице
ключ является адресом записи в таблице или может быть прео
Таблицы со справочниками
Одним из способов устранения этого недостатка является метод
справочников. Основная таблица содержит записи в произвольном по-
рядке. В дополнение к основной строится справочная и
Хешированные таблицы и функции хеширования
Как отмечалось выше, в каждой реальной таблице фактическое
множество ключей является лишь небольшим подмножеством множества
всех теоретически возможных ключей. Поскольку память яв
Новости и инфо для студентов