為什麼要從資料結構開始？

任何一堂程式語言課程，在 Tutorial 時常常會讓學習者實作出 Hello World 來體會到程式的奧妙之處，接著會接觸到 Number、Boolean。完成之後開始學習 Array、Object。那為什麼要這樣設計學習路徑呢？從 JS 來分析會顯得卡卡的，這邊更適合用 C 來分析。

除此之外，讓觀點可以放得更遠一點，這些資料可以分類成：

• 基本資料型態。
• 結構化資料型態。
• 抽象化資料型態。

基本資料型態，Primitive Data Type

不論學習什麼語言，這四個幾乎是一開始要接觸學習的概念。JS 沒有字元的概念，而是直接提供進階的型態 String。

結構化資料型態，Structured Data Type

使用上述結構的原因，在於能夠有效地將相關資料組織在一起，除了讓記憶體的使用可以更為有效率之外，對於工程師來說減輕開發時的困難度。

抽象資料型態，Abstract Data Tye

如何運用結構化資料型態，不同的需求造就出不同的組合，目的永遠只有一個，讓執行的程式可以持續優化。而資料如何運作也算是一種抽象資料型態。

從記憶體方面可以用另一種看法

• 基本資料型態，可以看成佔用一格的記憶體
• 如何組織資料？
  • 圈起一大塊記憶體來儲存資料，那可以使用 Array 與 Struct。
  • 記憶體無法提供連續的區段，只有不連續的區塊可以使用，那可以用 Pointer 來製作 Linked List，減少記憶體浪費的情況。
  • Array 與 Linked List 只能指向一組資料，那能不能同時指向兩組資料呢？於是開發出 Tree。
  • 指向兩組資料不滿足，想要指向多組資料，B Tree 為此而生。
  • 除了指向多組資料之外，探討每個節點之間的聯繫，所以有了 Graph。

結論

今天快速介紹常見的資料結構，針對結構化資料型態與抽象資料型態，該思考的地方在於：

• 為什麼要這樣設計？
• 為什麼這樣的設計大家都心服口服？
• 優點在哪？
• 缺點在哪？

舉例來說，Tree 的使用，如果還停留在 Array 與 Linked List 的情況，在搜尋特定資料的效率在抵達一個階段後就無法提升。為了有更快的速度才會開發出 Tree 的結構。同理，開發出 B Tree 的原因是要在更大級距的資料內，快速找尋資料。

科技始終來自人性，人性則來自於惰性。

人類的生活永遠在追求更舒適的環境、更快速的裝置，從資料結構的發展史來看，似乎印證這項道理。