ch1

ADT的一般定义形式是：
ADT <抽象数据类型名>{ 数据对象： <数据对象的定义>
数据关系： <数据关系的定义>
基本操作： <基本操作的定义> } ADT <抽象数据类型名>
2015-5-17
23
1.2 基本概念和术语


其中数据对象和数据关系的定义用伪码描述。
基本操作的定义是：
<基本操作名>(<参数表>)
2015-5-17 6
1.1 什么是数据结构
例2 工厂的组织管理。某工厂的组织机构如下所 示。
2015-5-17
7
1.1 什么是数据结构
例3 最短路径问题。从油田铺设管道，把 原油运到加工厂，求使管道总长最短的铺设 方案。
2015-5-17
8
1.1 什么是数据结构
例4 图书馆的书目检索系统自动化问题 例5 计算机与人对弈问题 例6 多叉路口交通灯的管理问题
2015-5-17 12
1.2 基本概念和术语
数据 数据元素 数据对象 数据结构
逻辑结构 物理结构
数据类型 抽象数据类型
2015-5-17 13
1.2 基本概念和术语
数据(Data):是对客观事物的符号表示。在计算机 科学中是指所有能输入到计算机中并被计算机程序 处理的符号的总称。 数据元素(Data Element):是数据的基本单位， 在计算机程序中通常作为一个整体进行考虑和处理。 一个数据元素可由若干个数据项组成。数据项 是数据的不可分割的最小单位。
2015-5-17 17
1.2 基本概念和术语
例2：设有数据结构（D，R），其中 D={d1,d2,d3,d4}，R={r}， r={(d1,d2),(d2,d3),(d3,d4)}，试 画出其逻辑结构图，并说出是哪种数据结构。
2015-5-17
18
1.2 基本概念和术语
注意： （1）上述结构中定义的“关系”描述的是元 素之间的逻辑关系，因此又称为逻辑结构； （2）数据结构在计算机中的表示称为数据的 物理结构，又称为存储结构。 （3）存储结构有两种：顺序存储结构和链式 存储结构
初始条件： <初始条件描述> 操作结果： <操作结果描述>
若参数以&打头，除可提供输入值外，还将返回操作结 果。 初始条件：描述操作执行之前数据结构和参数应满足的 条件；若不满足，则操作失败，返回相应的出错信息。 操作结果：描述操作正常完成之后，数据结构的变化状 况和应返回的结果。
2015-5-17 24
2015-5-17
21
1.2 基本概念和术语
抽象数据类型实际上就是对该数据结构的定义。因 为它定义了一个数据的逻辑结构以及在此结构上的 一组算法。 可用三元组描述如下： （Ｄ，Ｓ，Ｐ） 其中： D是数据对象，S是D上的关系集，P是对D的 基本操作集。
2015-5-17
22
1.2 基本概念和术语
2015-5-17
10
1.1 什么是数据结构
简单来说，数据结构是一门研究非数值计算 的程序设计问题中计算机的操作对象以及它 们之间的关系和操作等的学科。 对非数值性程序设计需解决如下问题：
数据间的结构关系如何表示； 数据在计算机内如何存储； 处理这些数据(或叫数据运算)有哪些技巧。
2015-5-17 28
（2）另外有一点不能直接看出的区别是， malloc 只管分配内存，并不能对所得的内 存进行初始化，所以得到的一片新内存中， 其值将是随机的。 除了分配及最后释放的方法不一样以外，通 过malloc或new得到指针，在其它操作上 保持一致。
2015-5-17
29
Free函数
2015-5-17
9
1.1 什么是数据结构
从以上的例子可以看到： 首先，描述这类问题的数学模型不再是数值方程， 而是诸如表、树和图等非数值性数据。如何表示这 些数据？如何存储这些数据？ 其次，求解这类问题不再是数值计算，而是要：
对一些信息表进行插入、删除、排序、查找； 对树进行遍历； 对图作较为复杂的非数值计算等。
如：某班同学，若按学号排序，则是线性结构 若讨论好友关系，则是网状结构
2015-5-17 16
1.2 基本概念和术语
数据结构的形式定义为： 数据结构是一个二元组 Data-Structure=(D，S) 其中：D是数据元素的有限集，S是D上关系的有 限集。 例1：复数的数据结构定义如下 Complex=(C，R) 其中：C是含两个实数的集合﹛c1，c2﹜，分别 表示复数的实部和虚部。R={P}，P是定义在集 合C上的一种关系{<c1，c2>}，其中 c1是复数 的实部，c2是复数的虚部 。
2015-5-17
34
1.4 算法与算法分析
算法效率的度量（即时间复杂度）
算法执行时间需通过依据该算法编制的程序在计算机上 运行所消耗的时间来度量，其方法分为事先分析和事后 统计。 事后统计 收集此算法的执行时间和实际占用空间的统 计资料。 事先分析 求出该算法的一个时间界限函数
2015-5-17
35
1.4 算法与算法分析
与“事先分析”相关的因素有：
算法选用何种策略； 问题的规模；


程序设计的语言；
编译程序所产生的机器代码的质量； 机器执行指令的速度；
如：学生（学号、姓名、性别、年龄、籍贯）
2015-5-17
14
1.2 基本概念和术语
数据对象(Data Object)：是性质相同的数据元 素的集合。是数据的一个子集。 如：整数数据对象，某班全体学生等。 数据结构(Data Structure)：是相互之间存在 一种或多种特定关系的数据元素的集合。
在C语言中，当程序员动态申请内存空间的 时候，如果没有用free()来释放，那么这个 内存空间一直处于锁定状态，即使程序结束 了也不可被使用，用free()就可解决该问题， 将锁定的内存空间释放掉。 但是要注意，此时原本指向刚刚释放掉了空 间的指针p仍然指向了该内存空间，所以 free(p)之后一定要将p = NULL;，这样就 万无一失了。
2015-5-17
15
1.2 基本概念和术语
通常分为四类基本结构：
集合 结构中的数据元素除了同属于一种类型外，别无 其它关系。 线性结构 结构中的数据元素之间存在一对一的关系 （记为1：1）。 树形结构 结构中的数据元素之间存在一对多的关系 （记为1：n）。 图状结构或网状结构 结构中的数据元素之间存在多对 多的关系（记为m：n）。
2015-5-17 27
而 malloc 则必须由我们计算要的字节数，并且在 返回后强行转换为实际类型的指针。 如：int *p; p = (int *) malloc (sizeof(int)*128);//分配 128个整型存储单元，并将这128个连续的整型存 储单元的首地址存储到指针变量p中 或： double *pd=(double *) malloc (sizeof(double)*12);//分配12个double型存储 单元，并将首地址存储到指针变量pd中
2015-5-17 32
1.4 算法与算法分析
例：判断下面计算过程是否是一个算法。
（1）开始； （2）n=0; （3）n=n+1; （4）重复（3）； （5）结束。
虽然过程只有5个步骤，但该过程一开始执 行就永无休止，因此它不具备算法的有穷 性，故不是一个算法。
2015-5-17
33
1.4 算法与算法分析
1.3 抽象数据类型的表示与实现
抽象数据类型的实现需要借助于高级程序设 计语言。 本书采用类C语言来描述。 见P10
2015-5-17
25
Malloc函数
Malloc 向系统申请分配指定size个字节的 内存空间。返回类型是 void* 类型。 void* 表示未确定类型的指针。C,C++规 定，void* 类型可以强制转换为任何其它 类型的指针。 函数声明：
void *malloc(int size);
2015-5-17
26
malloc 和 new 的区别
（1）new 返回指定类型的指针，并且可以自 动计算所需要大小。 如：int *p; p = new int; //返回类型为int* 类型(整 数型指针)，分配大小为 sizeof(int); 或： int *parr; parr = new int [100]; //返回类型为 int* 类型，分配大小为 sizeof(int) * 100;
2015-5-17 5
1.1 什么是数据结构
例1 电话号码查询系统 设有一个电话号码薄，它记录了N个人的名字和 其相应的电话号码，假定按如下形式安排： (a1，b1)(a2，b2)…(an，bn) 其中ai，bi(i=1，2…n) 分别表示某人的名字和对应 的电话号码，要求设计一个算法，当给定任何一个 人的名字时，该算法能够打印出此人的电话号码， 如果该电话簿中根本就没有这个人，则该算法也能 够报告没有这个人的标志。
2015-5-17
19
1.2 基本概念和术语
（4）任何一个算法的设计取决于数据（逻辑） 结构，而算法的实现依赖于存储结构。 如：同一个线性结构可以有线性表、栈、队列 等不同的表示方法（逻辑结构），而每种都 可以用顺序和链式两种存储结构来实现。
2015-5-17
20
1.2 基本概念和术语
数据类型(Data Type)：指的是一个值的集合和 定义在该值集上的一组操作的总称。可分为原子类 型和结构类型。 如：整型、实型、枚举类型、数组 抽象数据类型(Abstract Data Type ，简称 ADT)：是指一个数学模型以及定义在该模型上的 一组操作。