怎樣理解算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系？

計(jì)算機(jī)軟件的最終成果都是以程序的形式體現(xiàn)的，一個(gè)程序應(yīng)當(dāng)包含以下兩方面的內(nèi)容：

(1)對(duì)數(shù)據(jù)的描述。在程序中指定用到哪些數(shù)據(jù)以及這些數(shù)據(jù)的類型和數(shù)據(jù)的組織形式，也就是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

(2)對(duì)數(shù)據(jù)操作的描述。即操作步驟，也就是算法。

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是算法的基礎(chǔ)，算法是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的靈魂。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和算法分析的目的是設(shè)計(jì)更好的程序，程序的本質(zhì)是為要處理的問題選擇好的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，同時(shí)在此結(jié)構(gòu)上施加一種好的算法。

對(duì)于一個(gè)程序來(lái)說(shuō)，數(shù)據(jù)是原料。一個(gè)程序所要進(jìn)行的計(jì)算或處理總是以某些數(shù)據(jù)為對(duì)象，將這些松散無(wú)組織的數(shù)據(jù)組織成一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，算法操作的就是這些數(shù)據(jù)結(jié)的設(shè)計(jì)和選擇要結(jié)合數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)單地說(shuō)，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)就是選擇存儲(chǔ)方式，如確定問題中的信息是用數(shù)據(jù)存儲(chǔ)還是普通的變量存儲(chǔ)或其他更加復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)。算法設(shè)計(jì)的實(shí)質(zhì)是為實(shí)際問題要處理的數(shù)據(jù)選擇一種恰當(dāng)?shù)拇鎯?chǔ)結(jié)構(gòu)，并在選定的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)上設(shè)計(jì)一個(gè)好的算法，因?yàn)橐粋€(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)會(huì)對(duì)應(yīng)多種不同的算法，此時(shí)就要利用時(shí)間復(fù)雜度與空間復(fù)雜度來(lái)選擇一個(gè)最優(yōu)算法。不同的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)將對(duì)應(yīng)差異很大的算法。

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)會(huì)影響算法的好壞，因此在選擇存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)時(shí)，也要考慮其對(duì)算法的影響。例如，如果存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)能力較強(qiáng)，則可以存儲(chǔ)較多的信息，算法將會(huì)好設(shè)計(jì)一些。反之，對(duì)于過(guò)于簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，于該結(jié)構(gòu)的算法設(shè)計(jì)可能會(huì)比較復(fù)雜一些。另外，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是算法操作的基礎(chǔ)，其選擇要充分考慮算法的各種操作，與算法的操作相適應(yīng)。

算法通常是決定程序效率的關(guān)鍵，但一切算法最終都要在相應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)上實(shí)現(xiàn)，許多算法的精髓就是在于選擇了合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)作為基礎(chǔ)。在程序設(shè)計(jì)中，不但要注重算法設(shè)計(jì)，也要正確選擇數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，這樣往往能夠事半功倍。