Формализованное описание структур данных — как?

Строго говоря, это пост-вопрос к хабражителям, которые увлекаются алгоритмами и структурами данных. Существует внушительное количество структур данных, с которыми приходится работать программистам и математикам.

Для каждой разновидности структур данных человечество уже придумало множество способов формализованного описания конкретной модели данных, начиная от XML-схемы и SQL DDL, и заканчивая JSON. Однако, как математически определить саму структуру так, чтобы это было грамотно и понятно читателю — решительно непонятно. Как показать, что данные будут организованы в стек или красно-черное дерево, кроме того, что написать эти термины или нарисовать картинку?

Буду благодарен за любые идеи или наводки, где подобные описания используются.