在計算機科學中,資料結構(data structure)是計算機中存儲、組織數據的方式。通常情況下,精心選擇的資料結構可以帶來最優算法效率的演算法。一般而言,資料結構的選擇首先會從抽象數據類型的選擇開始。一個設計良好的資料結構,應該在儘可能使用較少的時間與空間資源的前提下,為各種臨界狀態下的運行提供支持。資料結構可通過程式語言所提供的數據類型、引用及其他操作加以實現。
簡介
不同種類的資料結構適合於不同種類的套用,而部分甚至專門用於特定的作業任務。例如,當計算機網路依賴於路由表運作時,B樹高度適用於資料庫的封裝。
在許多類型的程式設計中,選擇適當的資料結構是一個主要的考慮因素。許多大型系統的構造經驗表明,封裝的困難程度與最終成果的質量與表現,都取決於是否選擇了最優的資料結構。在許多時候,確定了資料結構後便能很容易地得到演算法。而有些時候,方向則會顛倒過來:例如當某個關鍵作業需要特定資料結構下的演算法時,會反過來確定其所使用的資料結構。然而,不管是哪種情況,資料結構的選擇都是至關重要的。
系統構造的關鍵因素是資料結構而非演算法的這一深入理解,導致了多種形式化的設計方法與程式語言的出現。絕大多數的語言都帶有某種程度上的模組化思想,通過將資料結構的具體實現封裝隱藏於受限介面後方的方法,來讓不同的應用程式能夠安全地重用這些資料結構。C++、Java等物件導向的程式設計語言可使用類來完成這一功能。
因為資料結構的重要性毋庸置疑,現代程式語言及其運行環境在標準庫中都包含了多種的資料結構,例如C++標準模板庫中的容器、java集合框架以及微軟的.NET Framework。
大多數資料結構都由數列、記錄、可辨識聯合、引用等基本類型構成。舉例而言,可空引用(nullable reference,一種可被置空的引用)是引用與可辨識聯合的結合體,而最簡單的鏈式結構鍊表則是由記錄與可空引用構成。
資料結構意味著:一個資料結構可被視為兩個函式之間的介面,或者是由數據類型聯合組成的存儲內容的訪問方法封裝。