Java数据结构与算法全资料简介1精品PPT课件
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• 根据数据的结构（逻辑结构和存储结构）特性在数据的 生存期间的变动情况，将数据结构分为静态结构和动态 结构。静态结构是指在数据存在期不发生任何变动，例 如高级语言中的静态数组；而动态结构是指在一定范围 内结构的大小可以发生变动，如使用的堆栈。
1.1 什么是数据结构
• 总之，数据结构所要研究的主要内容简单 归纳为以下三个方面：
1.1 什么是数据结构
• 数据之间既要考虑存储，又要考虑数据单 位之间的关系，在确定了存储结构后，根 据存储的结构再来确定相应操作的实现方 法。
• 简单说数据结构是研究数据的存储、数据 之间的关系和对数据实现各种操作的一门 学科。
1.1 什么是数据结构
• 数据结构的定义可以记作： • Data-Structure=（D，R） • 其中D是数据元素的有限集合，R是D上的
1.1 什么是数据结构
• 数据的非顺序存储结构除包括链式存储结构（简称链表） 以外，还有散列存储结构、索引存储结构等。
• 链式存储结构是利用指针直接表示数据元素之间的关系。 • 散列结构的基本思想是根据结点的关键字，利用散列函
数直接计算出该结点的存储地址。
• 索引存储结构是指在存储结点信息的同时，还建立附加 的索引表。索引表的每一项称为索引项，索引项的一般 形式是：（关键字，地址）。关键字：能够惟一标识一 个结点的那些数据项集合；索引存储结构分为稠密索引 和稀疏索引，其中稠密索引是指每个结点在索引表中都 有一个索引项的索引表；而稀疏索引是指一组结点在索 引表中对应一个索引项的索引表。
– 数据项（数据元素）是指具有独立含义的最小识别单 位（数据中不可分割的最小单位）。数据项又称项或 字段。
1.2 基本概念和术语
• 1.2.2 数据结构的基本概念和术语
1.2 基本概念和术语
• 1.2.2 数据结构的基本概念和术语
– 数据结构是指数据之间的相互形式，即数据的组织形 式。数据结构分为逻辑结构和存储结构。逻辑结构是 指数据元素之间的逻辑关系；存储结构是指数据元素 及其关系在计算机内的表示。
– 数据是对客观事物的符号表示，在计算机科学中是指 输入到计算机中并能够被计算机识别、存储和加工处 理的符号的总称。数据由数据项组成。
1.1 什么是数据结构
• 针对存储结构，数据元素存储在计算机中，应对每个数 据元素确定其取值范围属性就是数据类型。数据类型是 和数据结构密切相关的一个概念，用以刻画（程序）操 作对象的特征。
• 数据类型根据是否允许分解分为原子类型和结构类型， 其中原子类型是指其值不可再分的数据类型，例如整型、 字符型等；而结构类型是指其值可以再分解为若干成分 （分量）的数据类型，例如数组的值由若干分量组成。
关系。 • 一般情况下，“关系”是指数据元素之间
存在的逻辑关系，也称为数据的逻辑结构。 数据在计算机内的存储表示（或映象）称 为数据的存储结构或物理结构。
1.1 什么是数据结构
• 逻辑结构体现的是数据元素之间的逻辑关 系，换句话说就是从操作对象中抽象出来 的数学模型，因此又称为抽象结构，通常 习惯说的数据结构一般就是指的逻辑结构。 然而讨论数据结构的目的是为了在计算机 中实现对数据的操作，因此还需要研究数 据的存储结构。
– ⑴ 研究数据元素之间的客观联系（逻辑结 构）；
– ⑵ 研究数据在计算机内部的存储方法（存储 结构）；
– ⑶ 研究如何在数据的各种结构（逻辑的和物 理的）上实施有效的操作或处理（算法）。
– 所以数据结构是一门抽象地研究数据之间的关 系的学科。
1.2 基本概念和术语
• 1.2.1 数据结构的发展
– 数据结构作为一门独立的课程始于1968年， 在我国数据结构作为一门独立课程在80年代 初，早期的数据结构对课程的范围没有明确的 规定，数据结构的内容几乎和图论、树的理论 是相同的，在60到70年代随着大型程序的出 现，软件也相对独立，结构程序设计逐步成为 程序设计方法学的主要内容，人们已经认识到 程序设计的实质就是对所确定的问题选择一种 好的结构，从而设计一种好的算法。
• 数据的存储结构要能够正确反映数据元素之间的 逻辑关系。也就是说数据的逻辑结构和数据的存 储结构是密不可分的两个方面，任何一个算法的 设计取决于选定的逻辑结构，而算法的实现则依 赖于采用的存储结构。
1.1 什么是数据结构
• 顺序映象（顺序存储结构）是借助元素在 存储器中位置表示数据元素之间的逻辑关 系，或逻辑上相邻的结点存储在物理位置 上相邻的存储单元里，结点的逻辑关系由 存储单元的邻接关系来体现；而非顺序映 象（链式存储结构）是借助元素存储地址 的指针表示元素之间的逻辑关系，或逻辑 上相邻的结点在物理位置上可相邻，可不 相邻，逻辑关系由附加的指针段表示。
• 存储结构是数据在计算机内的表示（映 象），又称物理结构。它包括数据元素的 表示和关系的表示。
1.1 什么是数据结构
• 由于映象的方法不同，所以同一种的逻辑结构可 以映象成两种不同的存储结构：顺序映象（顺序 存储结构）和非顺序映象（非顺序存储结构）。
• 顺序映象的特点是在顺序存储结构（一般用一维 数组）中体现数据之间的关系；而非顺序存储结 构则一般采用指针实现数据之间的关系，包括链 式存储结构（链表）和散列结构等。
• 一般说来，使用计算机解决具体问题时，通常需 要几个步骤：分析具体问题得到数学模型，设计 解决数学模型的算法，编制程序并调试，最后得 到最终答案。
• 在数据结构中数据之间的关系主要有两种，它们 分别是ห้องสมุดไป่ตู้性关系和非线性关系，其中非线性关系 又可以分为树型关系和图关系。
• 数据的逻辑结构和存储结构是密不可分的两个方 面，在实现算法时，首先应解决数据的存储问题。
第1章 数据结构概论
1.1 什么是数据结构 1.2 基本概念和术语
1.2.1 数据结构的发展 1.2.2 数据结构的基本概念和术语 1.3 抽象数据类型和数据结构 1.4 学习数据结构的意义 1.5 算法 1.5.1 算法及其性质 1.5.2 算法描述的分析
1.1 什么是数据结构
• 信息中的各个数据元素并不是孤立存在的，它们 之间存在着一定的结构关系。
1.1 什么是数据结构
• 总之，数据结构所要研究的主要内容简单 归纳为以下三个方面：
1.1 什么是数据结构
• 数据之间既要考虑存储，又要考虑数据单 位之间的关系，在确定了存储结构后，根 据存储的结构再来确定相应操作的实现方 法。
• 简单说数据结构是研究数据的存储、数据 之间的关系和对数据实现各种操作的一门 学科。
1.1 什么是数据结构
• 数据结构的定义可以记作： • Data-Structure=（D，R） • 其中D是数据元素的有限集合，R是D上的
1.1 什么是数据结构
• 数据的非顺序存储结构除包括链式存储结构（简称链表） 以外，还有散列存储结构、索引存储结构等。
• 链式存储结构是利用指针直接表示数据元素之间的关系。 • 散列结构的基本思想是根据结点的关键字，利用散列函
数直接计算出该结点的存储地址。
• 索引存储结构是指在存储结点信息的同时，还建立附加 的索引表。索引表的每一项称为索引项，索引项的一般 形式是：（关键字，地址）。关键字：能够惟一标识一 个结点的那些数据项集合；索引存储结构分为稠密索引 和稀疏索引，其中稠密索引是指每个结点在索引表中都 有一个索引项的索引表；而稀疏索引是指一组结点在索 引表中对应一个索引项的索引表。
– 数据项（数据元素）是指具有独立含义的最小识别单 位（数据中不可分割的最小单位）。数据项又称项或 字段。
1.2 基本概念和术语
• 1.2.2 数据结构的基本概念和术语
1.2 基本概念和术语
• 1.2.2 数据结构的基本概念和术语
– 数据结构是指数据之间的相互形式，即数据的组织形 式。数据结构分为逻辑结构和存储结构。逻辑结构是 指数据元素之间的逻辑关系；存储结构是指数据元素 及其关系在计算机内的表示。
– 数据是对客观事物的符号表示，在计算机科学中是指 输入到计算机中并能够被计算机识别、存储和加工处 理的符号的总称。数据由数据项组成。
1.1 什么是数据结构
• 针对存储结构，数据元素存储在计算机中，应对每个数 据元素确定其取值范围属性就是数据类型。数据类型是 和数据结构密切相关的一个概念，用以刻画（程序）操 作对象的特征。
• 数据类型根据是否允许分解分为原子类型和结构类型， 其中原子类型是指其值不可再分的数据类型，例如整型、 字符型等；而结构类型是指其值可以再分解为若干成分 （分量）的数据类型，例如数组的值由若干分量组成。
关系。 • 一般情况下，“关系”是指数据元素之间
存在的逻辑关系，也称为数据的逻辑结构。 数据在计算机内的存储表示（或映象）称 为数据的存储结构或物理结构。
1.1 什么是数据结构
• 逻辑结构体现的是数据元素之间的逻辑关 系，换句话说就是从操作对象中抽象出来 的数学模型，因此又称为抽象结构，通常 习惯说的数据结构一般就是指的逻辑结构。 然而讨论数据结构的目的是为了在计算机 中实现对数据的操作，因此还需要研究数 据的存储结构。
– ⑴ 研究数据元素之间的客观联系（逻辑结 构）；
– ⑵ 研究数据在计算机内部的存储方法（存储 结构）；
– ⑶ 研究如何在数据的各种结构（逻辑的和物 理的）上实施有效的操作或处理（算法）。
– 所以数据结构是一门抽象地研究数据之间的关 系的学科。
1.2 基本概念和术语
• 1.2.1 数据结构的发展
– 数据结构作为一门独立的课程始于1968年， 在我国数据结构作为一门独立课程在80年代 初，早期的数据结构对课程的范围没有明确的 规定，数据结构的内容几乎和图论、树的理论 是相同的，在60到70年代随着大型程序的出 现，软件也相对独立，结构程序设计逐步成为 程序设计方法学的主要内容，人们已经认识到 程序设计的实质就是对所确定的问题选择一种 好的结构，从而设计一种好的算法。
• 数据的存储结构要能够正确反映数据元素之间的 逻辑关系。也就是说数据的逻辑结构和数据的存 储结构是密不可分的两个方面，任何一个算法的 设计取决于选定的逻辑结构，而算法的实现则依 赖于采用的存储结构。
1.1 什么是数据结构
• 顺序映象（顺序存储结构）是借助元素在 存储器中位置表示数据元素之间的逻辑关 系，或逻辑上相邻的结点存储在物理位置 上相邻的存储单元里，结点的逻辑关系由 存储单元的邻接关系来体现；而非顺序映 象（链式存储结构）是借助元素存储地址 的指针表示元素之间的逻辑关系，或逻辑 上相邻的结点在物理位置上可相邻，可不 相邻，逻辑关系由附加的指针段表示。
• 存储结构是数据在计算机内的表示（映 象），又称物理结构。它包括数据元素的 表示和关系的表示。
1.1 什么是数据结构
• 由于映象的方法不同，所以同一种的逻辑结构可 以映象成两种不同的存储结构：顺序映象（顺序 存储结构）和非顺序映象（非顺序存储结构）。
• 顺序映象的特点是在顺序存储结构（一般用一维 数组）中体现数据之间的关系；而非顺序存储结 构则一般采用指针实现数据之间的关系，包括链 式存储结构（链表）和散列结构等。
• 一般说来，使用计算机解决具体问题时，通常需 要几个步骤：分析具体问题得到数学模型，设计 解决数学模型的算法，编制程序并调试，最后得 到最终答案。
• 在数据结构中数据之间的关系主要有两种，它们 分别是ห้องสมุดไป่ตู้性关系和非线性关系，其中非线性关系 又可以分为树型关系和图关系。
• 数据的逻辑结构和存储结构是密不可分的两个方 面，在实现算法时，首先应解决数据的存储问题。
第1章 数据结构概论
1.1 什么是数据结构 1.2 基本概念和术语
1.2.1 数据结构的发展 1.2.2 数据结构的基本概念和术语 1.3 抽象数据类型和数据结构 1.4 学习数据结构的意义 1.5 算法 1.5.1 算法及其性质 1.5.2 算法描述的分析
1.1 什么是数据结构
• 信息中的各个数据元素并不是孤立存在的，它们 之间存在着一定的结构关系。