数据结构C语言版Data Structure.ppt
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数据结构C语言版ppt课件-PPT精品文档
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an-1,0 an-1,1
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an-1,n-1
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…
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Ann
a0,0 a1,0
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Ann
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…
…
an-1,n-1
对称阵
中国网页设计 xin126
下三角矩阵
第5章 数组和广义表
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数据结构
（C语言版）
严蔚敏、吴伟民编著 清华大学出版社 学习网站：xin126/list.asp?id=301
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第5章 数组和广义表
主要内容：
一、数组的定义 二、数组的表示和实现 三、矩阵的压缩存储 四、广义表的定义 五、广义表的存储结构
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第5章 数组和广义表
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第5章 数组和广义表
(2) 稀疏矩阵的存储： 若按常规方法进行存储，零值元素会占了很大空间 因此对于稀疏矩阵的存储通常采用以下两种方式： 三元组表和十字链表进行存储。
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第5章 数组和广义表
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第5章 数组和广义表
以行序为主序的求址公式：
假设每个数据元素占L个存储单元，则二维 数组A中任一元素aij的存储位置可由下式确定： LOC(i, j) = LOC(0, 0) + (n×i + j)*L 式中，LOC(i, j)是aij的存储位置，LOC(0, 0)是a00的存储位置，即二维数组A的起始存储 位置，也称为基地址或基址。b2是数组第二维 的长度，即数组A(m×n)中的列数n。
《数据结构C语言》课件
堆排序
总结词
比较型时间复杂度最快的排序算法之一
详细描述
堆排序是一种树形选择排序，是对直接选择排序的有 效改进。堆排序的基本思想是：将一个无序数组构建 成一个大顶堆（或小顶堆），然后将堆顶元素（最大 值或最小值）与堆尾元素互换，之后将剩余元素重新 调整为大顶堆（或小顶堆），以此类推，直到整个数 组有序。堆排序的平均时间复杂度为O(nlogn)，最坏 情况下时间复杂度也为O(nlogn)，其空间复杂度为 O(1)。
详细描述
数据结构是计算机科学中一个重要的概念，它涉及到如何有效地组织和存储数据 ，以便能够高效地进行数据的检索、插入、删除和更新等操作。数据结构不仅决 定了数据在计算机中的表示方式，还影响了程序设计的效率。
数据结构的分类
总结词
数据结构可以根据不同的分类标准进行划分，如数据的逻辑结构和物理结构、静态和动态数据结构等 。
图论的应用
图论是研究图的结构和性质的一门学科，图论中的图是由节点和边组成的 数据结构。
图论在计算机科学中有着广泛的应用，例如社交网络分析、搜索引擎、路 由协议等。
在图论中，常见的算法包括最短路径算法、最小生成树算法、拓扑排序算 法等。
哈希表的应用
哈希表是一种基于哈希函数的数据结构，它能 够通过哈希函数将键映射到桶中，从而快速地 查找和插入数据。
详细描述
根据数据的逻辑结构和物理结构，数据结构可以分为线性结构和非线性结构。线性结构如数组、链表 、栈和队列等，非线性结构如树、图和集合等。此外，数据结构还可以根据是否在运行时动态分配内 存分为静态数据结构和动态数据结构。
数据结构的基本操作
总结词
数据结构的基本操作包括创建和销毁数据结构、插入和删除元素、查找和修改元素等。
Data Structure.ppt
n->+∞， T(n)的数量级称为渐进时间复杂
度，记作
T(n)=O(f(n))
渐进时间复杂度是算法的时间性能主要评价 标准
例２ {temp=i;j=j;j=temp} 语句频度为１，即时间复杂度为Ｏ(1)
例３、for(i=1;i<n+1;++i) {++x;s+=x;}
语句频度为：2n 其时间复杂度为：O(n) 即时间复杂度为线性阶。
数据结构在各种软件系统中所起的作用
程序=算法+数据结构★
选择合适的数据结构是解决应用问题的关 键步骤
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
数据结构的逻辑结构，简称数据结构
数据之间的相互关系称为逻辑结构。通常分为2 类基本结构： 一、线性结构 结构中的数据元素之间存在一 对一的关系。（1-4章） 二、非线性结构 结构中的数据元素之间存 在一对多的关系（5-7章）
学生成绩表数据结构
直接前趋 直接后趋 开始结点 终端结点
结点间的关系构成了逻辑结构 计算机如何表示各结点间的关系？ 如何进行查找、删除、插入等数学运算？
主要内容
1.2 数据结构及计算机系统中作用 （记） 1.1 基本概念和术语（记） 1.3 算法描述和分析 （领会）
重点：数据结构的逻辑结构、存储结构及数 据运算的概念和关系
难点：算法复杂度分析
1.2数据结构
计算机是一门研究用计算机进行信息表示和 处理的科学。这里面涉及到两个问题：
数据结构(C语言版上)清华大学出版社PPT课件
算法+数据结构=程序
18
数据结构是计算机专业的专业基础 课。它主要讨论在软件开发中如何 进行数据的组织、数据的表示和数 据的处理。它不仅为操作系统、编 译原理、数据库系统、计算机网络 等后续课提供必要的知识，而且也 为学习者提供必要的技能训练。
19
1.2.2 数据结构的应用举例
例1.2 电话号码的查询问题。 要求编写一个电话号码的查询程序。对于任 意给出的一个姓名，如果该人留有电话号码， 那么就找出他的电话号码；否则就指出该人 没有电话号码。
学号
04081101 04081102 04081103 04081104
┆ 04081150
姓名
陈小洁 马丽丽 林春英 王澄娟
┆ 张吉祥
计算机 导论 80 75 82 90 ┆
70
高等数 学 90 68 78 85 ┆
88
普通物 理 85 78 66 93 ┆
75
平均成 绩 85 74 75 89 ┆
11
12
⑵数据的物理结构： 又称存储结构。是 数据的逻辑结构在计算机存储器内的表 示（又称映象）。它属于具体实现的视 图，是面向计算机的。
⑶ 数据元素之间的运算（关系）：对数 据元素施加的操作，有时也直接称为数 据的运算或操作。
13
例1.1 学生成绩表（表1.1）是一个数据结构。 表1.1 学生成绩表(每行是一个数据元素)
数据——在计算机科学中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。如图像、数、字符、声音、 视频等都可以通过编码而由计算机处理，因此它们也属于 数据的范畴。
4
数据元素（data element）：
是数据的基本单位。通常在计算机程序 中作为一个整体进素可以由若干个数据项（也称字段、 域）组成，数据项是数据不可分割的最 小单位。
18
数据结构是计算机专业的专业基础 课。它主要讨论在软件开发中如何 进行数据的组织、数据的表示和数 据的处理。它不仅为操作系统、编 译原理、数据库系统、计算机网络 等后续课提供必要的知识，而且也 为学习者提供必要的技能训练。
19
1.2.2 数据结构的应用举例
例1.2 电话号码的查询问题。 要求编写一个电话号码的查询程序。对于任 意给出的一个姓名，如果该人留有电话号码， 那么就找出他的电话号码；否则就指出该人 没有电话号码。
学号
04081101 04081102 04081103 04081104
┆ 04081150
姓名
陈小洁 马丽丽 林春英 王澄娟
┆ 张吉祥
计算机 导论 80 75 82 90 ┆
70
高等数 学 90 68 78 85 ┆
88
普通物 理 85 78 66 93 ┆
75
平均成 绩 85 74 75 89 ┆
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⑵数据的物理结构： 又称存储结构。是 数据的逻辑结构在计算机存储器内的表 示（又称映象）。它属于具体实现的视 图，是面向计算机的。
⑶ 数据元素之间的运算（关系）：对数 据元素施加的操作，有时也直接称为数 据的运算或操作。
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例1.1 学生成绩表（表1.1）是一个数据结构。 表1.1 学生成绩表(每行是一个数据元素)
数据——在计算机科学中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。如图像、数、字符、声音、 视频等都可以通过编码而由计算机处理，因此它们也属于 数据的范畴。
4
数据元素（data element）：
是数据的基本单位。通常在计算机程序 中作为一个整体进素可以由若干个数据项（也称字段、 域）组成，数据项是数据不可分割的最 小单位。
数据结构c语言版教学PPT
数据结构：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。
12
Section 1 Introduction
2.
Algorithm A problem is a task to be performed.
1.
Data Structure
A data structure is any data representation and its associated operations. A data structure is meant to be an organization or structuring for a collection of data items.
5
Solution
public int getRabitNumber(long i){ if (i == 1 || i == 2){ return 1; } else{return getRabitNumber(i - 1)+ getRabitNumber(i - 2);} }
程序流程简单、程序效率一般
Section 1 Introduction
1. 2. 3.
4.
What is Data Structure What is Algorithm & Programing What is Abstract Data Type (ADT) How to analyze Algorithm
Section 1 Introduction
13
Section 1 Introduction
12
Section 1 Introduction
2.
Algorithm A problem is a task to be performed.
1.
Data Structure
A data structure is any data representation and its associated operations. A data structure is meant to be an organization or structuring for a collection of data items.
5
Solution
public int getRabitNumber(long i){ if (i == 1 || i == 2){ return 1; } else{return getRabitNumber(i - 1)+ getRabitNumber(i - 2);} }
程序流程简单、程序效率一般
Section 1 Introduction
1. 2. 3.
4.
What is Data Structure What is Algorithm & Programing What is Abstract Data Type (ADT) How to analyze Algorithm
Section 1 Introduction
13
Section 1 Introduction
数据结构(C语言版)DataStructu
数据结构(c语言版)datastructu
目录
• 引言 • 线性表 • 栈和队列 • 树和二叉树 • 图和网 • 查找和排序
01 引言
目的和背景
掌握常用数据结构
通过学习数据结构，掌握线性表、栈、队列、串、数组、广义表、 树和二叉树、图等常用数据结构。
培养算法设计能力
数据结构与算法相辅相成，通过学习数据结构，培养解决实际问题 的算法设计能力。
后序遍历
若二叉树为空，则空操作返回，否则从左到右先 叶子后节点的方式遍历访问左右子树，最后是访 问根节点。
中序遍历
若二叉树为空，则空操作返回，否则从根节点开 始（注意并不是先访问根节点），中序遍历根节 点的左子树，然后是访问根节点，最后中序遍历 右子树。
层序遍历
若二叉树为空，则空操作返回，否则从树的第一 层，也就是根节点开始访问，从上而下逐层遍历 ，在同一层中，按从左到右的顺序对结点逐个访 问。
基本操作
栈的基本操作包括入栈（push）、出栈（pop）、查看栈顶元素（top）以及判断栈是否为空（empty）。
栈的存储结构
顺序栈
使用一维数组来表示栈，栈底固定在数组的一端，栈顶随着元素的插入和删除而移动。
链式栈
使用链表来表示栈，链表的一端作为栈顶，另一端作为栈底。插入和删除操作都在链表 的一端进行。
用一段地址连续的存储单 元依次存储线性表的数据 元素。
优点
可以随机存取表中任一元 素，且逻辑上相邻的元素 物理上也相邻，便于进行 插入和删除操作。
缺点
插入和删除操作需要移动 大量元素，且预先分配存 储空间可能造成浪费。
线性表的链式存储结构
存储方式
用一组任意的存储单元存 储线性表的数据元素，这 组存储单元可以是连续的， 也可以是不连续的。
目录
• 引言 • 线性表 • 栈和队列 • 树和二叉树 • 图和网 • 查找和排序
01 引言
目的和背景
掌握常用数据结构
通过学习数据结构，掌握线性表、栈、队列、串、数组、广义表、 树和二叉树、图等常用数据结构。
培养算法设计能力
数据结构与算法相辅相成，通过学习数据结构，培养解决实际问题 的算法设计能力。
后序遍历
若二叉树为空，则空操作返回，否则从左到右先 叶子后节点的方式遍历访问左右子树，最后是访 问根节点。
中序遍历
若二叉树为空，则空操作返回，否则从根节点开 始（注意并不是先访问根节点），中序遍历根节 点的左子树，然后是访问根节点，最后中序遍历 右子树。
层序遍历
若二叉树为空，则空操作返回，否则从树的第一 层，也就是根节点开始访问，从上而下逐层遍历 ，在同一层中，按从左到右的顺序对结点逐个访 问。
基本操作
栈的基本操作包括入栈（push）、出栈（pop）、查看栈顶元素（top）以及判断栈是否为空（empty）。
栈的存储结构
顺序栈
使用一维数组来表示栈，栈底固定在数组的一端，栈顶随着元素的插入和删除而移动。
链式栈
使用链表来表示栈，链表的一端作为栈顶，另一端作为栈底。插入和删除操作都在链表 的一端进行。
用一段地址连续的存储单 元依次存储线性表的数据 元素。
优点
可以随机存取表中任一元 素，且逻辑上相邻的元素 物理上也相邻，便于进行 插入和删除操作。
缺点
插入和删除操作需要移动 大量元素，且预先分配存 储空间可能造成浪费。
线性表的链式存储结构
存储方式
用一组任意的存储单元存 储线性表的数据元素，这 组存储单元可以是连续的， 也可以是不连续的。
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构 并按一定的存储表示 方式把它们存储在计算
的 机的存储器中，并在其上定义了一个运算的
概 集合。
念
22
数据结构的三个方面的含义：
第 逻辑结构---
一
数据元素间抽象化的相互关系（简称为数据结 构）。
章
与数据的存储无关，独立于计算机，它是从具 体问题抽象出来的数学模型。
-----
绪 存储结构（物理结构）----
构造类型：数组、结构、联合、指针、枚举 型、自定义
19
第 一 章
-----
绪
论
数 据
结
构
的
概 念
什么是数据结构？
几个概念： 抽象数据类型(Abstract Data Type简称ADT）
抽象数据类型是用户在数据类型基础上 新定义的数据类型
抽象数据类型定义包括数据组成 和对数据的处理操作
抽象数据类型是数据和数据的使用者的一个接口
1 A，C 2 B，D
3E
4F
14
第 一
求解非数值计算的问题：
章
主要考虑的是设计出合适的数据结构
绪
论
数 据
-----
及相应的算法。
即：首先要考虑对相关的各种信息如 何表示、组织和存储？
结 构 的
因此，可以认为：数据结构是一门研 究非数值计算的程序设计问题中计算
概 机的操作对象以及它们之间的关系和 念 操作的学科。
11
第 一 章
-----
绪
论
数 据
结 构
的
概
念
非数值计算问题：
例1.2 田径赛的时间安排问题（无向 图的着色问题） ：
设有六个比赛项目，规定每个选手至多可 参加三个项目，有五人报名参加比赛 （如下表所示）设计比赛日程表，使得 在尽可能短的时间内完成比赛。
姓名 丁一 马二
项目 1 跳高 标枪
项目 2 跳远 铅球
绪
论
数 据
结
构 的
概
念
算法的概念和描述： 什么是算法？ 所谓算法（Algorithm)是描述计算机 解决给定问题的操作过程（解题方 法），即为解决某一特定问题而由若 干条指令组成的有穷序列。
28
数据结构的三个方面的含义之：
第 一 章
-----
绪
论
数 据
结
构 的
概
念
算法的概念和描述： 一个算法必须满足以下五个准则： （1）有穷性---执行了有限条指令后 一定要终止。 例1.3、例1.4 （2）确定性（无二义）--算法的每一步操作都必须有确切定义， 不得有任何歧义性。
一 （1）数据的逻辑结构、存储结构和数据的运
章
算（算法）构成了数据结构三个方面的含
义。
-----
绪 （2）程序设计的实质是对实际问题选择一个
论
数 据
结
构
好的数据结构，加之设计一个好的算法。 而好的算法在很大程度上取决于描述实际 问题的数据结构。
的
概
念
27
数据结构的三个方面的含义之：
第 一 章
-----
-----清华大学出版社
2
课程重要性
编程基础 考研课程 计算机等级考试课程 程序员考试课程
3
参考书目
计算机及软件技术丛书—— 现代计算机常用数据结构和算法 潘金贵 编著 南京大学出版社 数据结构习题解析
4
本课程的体系结构
第一章 绪论
介绍数据、数据结构和抽象数据类型的概念。
第二章 ~ 第七章 基本数据结构
结
构 的
概
念
-----
一个后继。 例如：线性表、栈、队列、串 （2）非线性结构----
一个结点可能有多个直接前趋和直接 后继。 例如：树、图、多维数组、广义表等。
24
数据结构的三个方面的含义之：
第 逻辑结构---划分方法二
一 章
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
35
算法的简单分析之：
--------算法效率的度量
第
2.问题的规模（size)---
一 章
算法求解问题的输入量（或初始数据量）。
3.不考虑机器软硬件环境时算法的时间耗费： 设：执行每条语句所需时间为单位时间，则：
一个算法耗费的时间=所有语句的频度之和。
-----
绪
时间复杂度T(n)---
绪
-----
（方程）？
论 数 程序设计人员比较关注程序设计的技巧。
据 结
非数值计算问题：
构 的 概
数据元素之间的相互关系一般无法用数学 方程加以描述
念
10
第 一 章
-----
绪
论
数 据
结 构
的
概
念
非数值计算问题：
例1.1 电话号码查询问题：
（1）按顺序存储方式：须遍历表 （2）按姓氏索引方式：索引 要写出好的查找算法，取决于这张表的结 构及存储方式。 电话号码表的结构和存储方式决定了查找 （算法）的效率。
-----
一对一的关系。
绪数 论据
三、树型结构 结构中的数据元素之间存在 一对多的关系。
结 四、图状结构或网状结构 结构中的数据元
构 的
素之间存在多对多的关系。
概
念
25
数据结构的三个方面的含义之：
第 存储结构
一 章
存储结构两方面的内容：
（1）数据元素自身值的表示（数据域） （2）该结点与其它结点关系的域（链域）
四种基本的存储方法：
-----
绪
（1）顺序存储方法（结构）
论
数 据
结
构
的
概
念
（2）链接存储方法（链式存储结构）
（3）索引存储方法
（4）散列存储方法
同一种逻辑结构可采用不同的存储方法（以上四 种之一或组合），这主要考虑的是运算方便及算 法的时空要求。
26
数据结构的三个方面的含义之：
第
逻辑结构存储结构小结：
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。
18
第 一 章
-----
绪
论
数 据
结 构
的
概
念
什么是数据结构？
几个概念：
数据类型（Data Type)：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
6
第一章 绪论
数据结构的概念 算法的概念和描述 算法的简单分析
7
第 一 章
-----
绪
论
数 据
结 构
的
概
念
为什么要学习数据结构？
什么是程序、软件？
N.沃思（Niklaus Wirth)教授提出： 程序=算法+数据结构
以上公式说明了如下两个问题： （1）数据上的算法决定如何构造和组织数据 （算法→数据结构）。 （2）算法的选择依赖于作为基础的数据结构 （数据结构→算法）。
一 算法设计的要求：正确性、可读性、
章
健壮性、高效率、低存储量需求
算法的效率指算法的执行时间，也称作算法的
-----
绪
时间复杂度
论 数 算法的存储量需求指算法执行过程中所需的最 据 大存储空间，也称作算法的空间复杂度 结 构 的 概 念
33
算法的简单分析之：
--------算法效率的度量
思考：算法与程序有何区别？
31
数据结构的三个方面的含义之：
第 算法的描述和实现
一
描述---可采用自然语言、数学语言或
章
约定的符号语言。
实现---必须借助程序设计语言提供的
-----
绪
数据类型及其运算。
论
数 据
本课的描述---采用类C语言
结
（P9-13 §1.3）。
构
的 概 念
32
第 算法的简单分析：
16
第 《数据结构课程》所处的地位： 一 章
-----
绪
论
数 据
结
构
的
概
念
17
第 一 章
-----
绪
论
数 据
结
构
的 概
念
什么是数据结构？
几个概念：
数据(Data):是对信息的一种符号表示。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。
（P9 例 1-6）
21
什么是数据结构？
第 定义1---一 是相互之间存在一种或多种特定关系的数据 章 元素的集合。 Data_Structure = (D,S)
D：数据对象 ，S：D上的关系集。
-----
绪数 论据
定义2----
按某种逻辑关系组织起来的一批数据（或称
结 带结构的数据元素的集合）应用计算机语言
不能同时进行比赛的项目之间连上一条边。
（3）某选手比赛的项目必定有边相 连（不能同时比赛）。
13
第 一 章
-----
绪
论
数 据
结 构
的
概
念
姓名 丁一 马二 张三 李四 王五
项目1 A C C D B
项目2 B D E F F