Java数据结构 ppt课件

1.1 什么是数据结构 众所周知，计算机的程序是对信息进行处理。在大
多数情况下，这些信息并不是没有组织的，信息（数 据）之间往往具有重要的结构关系，这就是数据结构 的内容。什么是数据结构呢？ 例子： 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：
1.3.2 算法设计的要求
设计算法时，通常应考虑达到以下目标：
1、正确性 2、可读性 3、健壮性 4、高效率与低存储量需求
1．正确性
首先，算法应当满足以特定的“规格说 明”方式给出的需求。
其次，对算法是否“正确”的理解可以 有以下四个层次：
a．程序中不含语法错误；
b．程序对于几组输入数据能够得出 满足要求的结果；
c．程序对于精心选择的、典型、苛刻且 带有刁难性的几组输入数据能够得出满足 要求的结果；
d．程序对于一切合法的输入数据都能得 出满足要求的结果；
通常以第 c 层意义的正确性作为衡 量一个算法是否合格的标准。
2. 可读性
算法主要是为了人的阅读与交流， 其次才是为计算机执行，因此算法应该易 于人的理解；另一方面，晦涩难读的程序 易于隐藏较多错误而难以调试。
1.2 有关概念和术语
数据: 所有能被输入到计算机中，且能被计算机处
理的符号的集合。 是计算机操作的对象的总称。
是计算机处理的信息的某种特定的符号表示 形式。
数据元素:
是数据（集合）中的一个“个体” 是数据结构中讨论的基本单位
数据结构主要指逻辑结构和物理结构 数据之间的相互关系称为逻辑结构。通常分
3．健壮性
当输入的数据非法时，算法应当恰当 地作出反映或进行相应处理，而不是产 生莫名奇妙的输出结果。并且，处理出 错的方法不应是中断程序的执行，而应 是返回一个表示错误或错误性质的值， 以便在更高的抽象层次上进行处理。
4．高效率与低存储量需求
通常，效率指的是算法执行时间； 存储量指的是算法执行过程中所需的 最大存储空间，两者都与问题的规模 有关。
(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 有这个人的信息。
数据结构含义：
就是研究数据的逻辑结构和物理结构以及它们之 间相互关系，并对这种结构定义相应的运算，而且 确保经过这些运算后所得到的新结构仍然是原来的 结构类型。
1.3.3 算法效率的度量
通常有两种衡量算法效率的方法:
事后统计法
缺点：1．必须执行程序 2．其它因素掩盖算法本质
事前分析估算法
和算法执行时间相关的因素：
1．算法选用的策略 2．问题的规模 3．编写程序的语言 4．编译程序产生的机器代码的质量 5．计算机执行指令的速度
一个特定算法的“运行工作量” 的大小，只依赖于问题的规模（ 通常用整数量n表示），或者说， 它是问题规模的函数。
…} 英文字符类型的数据对象是{A，B，C，D，E，F，
…}
1.3 算法和算法分析
1.3.1 算法：
是对特定问题求解步骤的一种描述，是指令的有限序列，其中 每一条指令表示一个或多个操作。 算法具有以下五个特性： （1）有穷性 一个算法必须总是在执行有穷步之后结束，且每 一步都在有穷时间内完成。 （2）确定性 算法中每一条指令必须有确切的含义。不存在二义 性。 （3）可行性 一个算法是可行的。即算法描述的操作都是可以通 过已经实现的基本运算执行有限次来实现的。 （4）输入 一个算法有零个或多个输入，这些输入取自于某个特 定的对象集合。 （5）输出 一个算法有一个或多个输出，这些输出是同输入有着 某些特定关系的量。
数据结构
第一章 绪 论
1.1 什么是数据结构 1.2 有关概念和术语 1.3 算法和算法分析
1.3.1 算法 1.3.2 算法设计的要求 1.3.3 算法效率的度量 1.3.4 算法的存储空间的需求
第一章 绪 论
计算机学科一直处于高速发展中,而且这种发展速度还会持续。 计算机科学已经难以完全覆盖学科新的发展，因此扩展后的 学科称为计算学科。
数据在计算机中的表示称为数据的物理结 构，又称为存储结构。
数据对象可以是有限的，也可以是无限的。 数据结构不同于数据类型，也不同于数据对 象，它不仅要描述数据类型的数据对象，而且 要描述数据对象各元素之间的相互关系。
数据类型：在一种程序设计语言中，变量所具有的数 据种类。 例1、 在FORTRAN语言中，变量的数据类型有整型、 实型、和复数型 例2、在C++语言中 数据类型：基本类型和构造类型 基本类型：整型、浮点型、字符型 构造类型：数组、结构、联合、指针、枚举型、自定 义 数据对象：某种数据类型元素的集合。 例3、整数的数据对象是{…-3，-2，-1，0，1，2，3，
假如，随着问题规模 n 的增长，算 Baidu Nhomakorabea执行时间的增长率和 f(n) 的增长率 相同，则可记作：
包括：计算机科学、计算机工程、软件工程、信息系统
关键问题：利用计算机进行信息表示和处理的涉及： • 信息的表示 • 信息的处理
而信息的表示和组织又直接关系到处理信息的程序的效率。随 着计算机的普及，信息量的增加，信息范围的拓宽，使许多系统 程序和应用程序的规模很大，结构又相当复杂。因此，为了编写 出一个“好”的程序，必须分析待处理的对象的特征及各对象之 间存在的关系，这就是数据结构这门课所要研究的问题。
为四类基本结构： 一、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。 二、线性结构 结构中的数据元素之间存在一对 一的关系。 三、树型结构 结构中的数据元素之间存在一 对多的关系。 四、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。
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。 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。 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。