全套课件 数据结构(C语言版)(第三版)-库波

1.1 引言
• 众所周知，二十世纪四十年代，电子数字计算机问世的直接原因是解 决弹道学的计算问题。早期，电子计算机的应用范围，几乎只局限于 科学和工程的计算，其处理的对象是纯数值性的信息，通常，人们把 这类问题称为数值计算。
• 近三十年来，电子计算机的发展异常迅猛，这不仅表现在计算机本身 运算速度不断提高、信息存储量日益扩大、价格逐步下降，更重要的 是计算机广泛地应用于情报检索、企业管理、系统工程等方面，已远 远超出了科技计算的范围，而渗透到人类社会活动的一切领域。与此 相应，计算机的处理对象也从简单的纯数值性信息发展到非数值性的 和具有一定结构的信息。
1.2 数据结构的发展简史及其 在计算机科学中所处的地位
• 发展史： 1、 “数据结构”作为一门独立的课程在国外是从1968年才开始设
立的。 2、 1968年美国唐·欧·克努特教授开创了数据结构的最初体系，他所
著的《计算机程序设计技巧》第一卷《基本算法》是第一本较 系统地阐述数据的逻辑结构和存储结构及其操作的著作。
可以表示成数组，存放在内存中；也可以表示成文件，存放在磁 盘上，等等。
5．数据处理
• 数据处理是指对数据进行查找、插入、删除、合并、排序、统计 以及简单计算等的操作过程。在早期，计算机主要用于科学和工 程计算，进入八十年代以后，计算机主要用于数据处理。据有关 统计资料表明，现在计算机用于数据处理的时间比例达到80%以 上，随着时间的推移和计算机应用的进一步普及，计算机用于数 据处理的时间比例必将进一步增大。
第一章 绪论
教学要求 1．了解：数据结构这门学科发展历史以及 在计算机科学中所处的地位。 2．掌握：与数据结构有关的概念和术语。 3．掌握：如何评价一个算法的好坏。
主要内容
➢1.1 引言 ➢1.2 数据结构的发展简史及其在计算机科
学中所处的地位 ➢1.3 什么是数据结构 ➢1.4 基本概念和术语 ➢1.5 算法和算法的描述
• 计算机解决一个具体问题时，大致需要经过下列几个步骤：首先 要从具体问题中抽象出一个适当的数学模型，然后设计一个解此 数学模型的算法（Algorithm），最后编出程序、进行测试、调整 直至得到最终解答。寻求数学模型的实质是分析问题，从中提取 操作的对象，并找出这些操作对象之间含有的关系，然后用数学 的语言加以描述。
• 因此，再把电子数字计算机简单地看作是进行数值计算的工具， 把数据仅理解为纯数值性的信息，就显得太狭隘了。现代计算机 科学的观点，是把计算机程序处理的一切数值的、非数值的信息， 乃至程序统称为数据（Data），而电子计算机则是加工处理数据 （信息）的工具。
• 由于数据的表示方法和组织形式直接关系到程序对数据的处理效 率，而系统程序和许多应用程序的规模很大，结构相当复杂，处 理对象又多为非数值性数据。因此，单凭程序设计人员的经验和 技巧已难以设计出效率高、可靠性强的程序。于是，就要求人们 对计算机程序加工的对象进行系统的研究，即研究数据的特性以 及数据之间存在的关系——数据结构（Date Structure）。
1.4 基本概念和术语
1．数据
数据是人们利用文字符号、数字符号以及其他规定的符号对现 实世界的事物及其活动所做的描述。在计算机科学中，数据的含义非 常广泛，我们把一切能够输入到计算机中并被计算机程序处理的信息， 包括文字、表格、图象等，都称为数据。例如，一个个人书库管理程 序所要处理的数据可能是一张如表1-1所示的表格。
表 1-1 个人书库
2．结点
• 结点也叫数据元素，它是组成数据的基本单位。在程序中通常把 结点作为一个整体进行考虑和处理。例如，在表1-1所示的个人书 库中，为了便于处理，把其中的每一行（代表一本书）作为一个 基本单位来考虑，故该数据由10个结点构成。
• 一般情况下，一个结点中含有若干个字段（也叫数据项）。例如， 在表1-1所示的表格数据中，每个结点都有登录号、书号、书名、 作者、出版社和价格等六个字段构成。字段是构成数据的最小单 位。
来自百度文库
3．逻辑结构 • 结点和结点之间的逻辑关系称为数据的逻辑结构。 • 在表1-1所示的表格数据中，各结点之间在逻辑上有一种线性关系，
它指出了10个结点在表中的排列顺序。根据这种线性关系，可以 看出表中第一本书是什么书，第二本书是什么书，等等。
4．存储结构 • 数据在计算机中的存储表示称为数据的存储结构。 • 在表1-1所示的表格数据在计算机中可以有多种存储表示，例如，
• 计算机算法与数据的结构密切相关，算法无不依附于具体的数据 结构，数据结构直接关系到算法的选择和效率。
• 运算是由计算机来完成，这就要设计相应的插入、删除和修改的 算法 。也就是说，数据结构还需要给出每种结构类型所定义的各 种运算的算法。
• 直观定义：数据结构是研究程序设计中计算机操作的对象以及它 们之间的关系和运算的一门学科。
• 地位： 1、“数据结构”在计算机科学中是一门综合性的专业基础课。
2、数据结构是介于数学、计算机硬件和计算机软件三者之间 的一门核心课程。
3、数据结构这一门课的内容不仅是一般程序设计（特别是非 数值性程序设计）的基础，而且是设计和实现编译程序、 操作系统、数据库系统及其他系统程序的重要基础。
1.3 什么是数据结构
7．数据类型
• 数据类型是指程序设计语言中各变量可取的数据种类。数据类型是高 级程序设计语言中的一个基本概念，它和数据结构的概念密切相关。
• 一方面，在程序设计语言中，每一个数据都属于某种数据类型。类型 明显或隐含地规定了数据的取值范围、存储方式以及允许进行的运算。 可以认为，数据类型是在程序设计中已经实现了的数据结构。
6．数据结构（Data Structure）
• 数据结构是研究数据元素（Data Element）之间抽象化的相互关系 和这种关系在计算机中的存储表示（即所谓数据的逻辑结构和物 理结构），并对这种结构定义相适应的运算，设计出相应的算法， 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。
• 为了叙述上的方便和避免产生混淆，通常我们把数据的逻辑结构 统称为数据结构，把数据的物理结构统称为存储结构（Storage Structure）。