数据结构电子教案

时数
讲课 4 6 4 实验 6 2
12 10 12 12 10 2 80
6 6 6 8 6 46
6 4 6 4 4 32
教学建议
1．教学手段，应采用先进的形象化教学手段 。 2．教学模式，采用实例（案例）教学法。 3．加强实践教学，除规定实验课时外，还应安排1~2周 的实训教学，以提高学生对算法的理解和程序设计的 能力。
1．插入算法
线性表的插入是指在线性表的第i-1个数据元素和第i个数据元素 之间插入一个新的数据元素（如：b)，使长度为n的线性表
（a1 ,…, ai , ai+1 , … , an ） 变成长度为n+1 的线性表： （a1 ,…, ai , b, ai+1 , … , an ）
实现算法的函数如下：
● 1.3.1 什么是算法 ● 1.3.2 算法的描述 ● 1.3.3 算法的复杂度
● 本章小结 ● 本章实训
● 1.1 数据结构在程序设计中的作用 要想成为一个专业的开发人员，至少需要以下三个条件： (1) 能够熟练地选择和设计各种数据结构和算法。 (2) 至少要能够熟练地掌握一门程序设计语言。 (3) 熟知所涉及的相关应用领域的知识。 瑞士著名的计算机科学家沃思（N· Wirth）提出了： 算法 + 数据结构 = 程序
数据结构研究数据的逻辑结构和物理结构，并在这种结构上定义相 关的运算，设计实现这些运算的算法，分析算法的效率。
● 1.2.2
数据结构分类
根据数据结构中，各数据元素之间的关系，常用的有以下三种基
本数据结构：
1．线性结构
线性结构中的数据元素之间存在一对一的前后次序关系。 如一年四季中的春、夏、秋、冬。
● 1.3 算法及其描述 算法(Algorithm)是程序设计的精髓，程 序设计的实质就是构造解决问题的算法，将 其解释为计算机语言。 算法的设计取决于数 据的逻辑结构，算法的实现取决于数据的物 理存储结构。
● 1.3.1
什么是算法
算法是对解决某个特定问题而采取的方法和步骤的准确而完整 的描述。一个算法应该具有以下五个重要的特征：
2．删除算法
与线性表插入运算相对，将线性表的第i个元素删除 的操作是使长度为n的线性表
（a1 ,…,ai-1 ,ai , ai+1 , … , an ）
变成长度为n-1的线性表 （a1 ,…,ai-1 ,ai+1 , … , an-1 ）
实现算法的函数如下：
datatype del_list (datatype v[ ] , int i ) /* v 存放线性表的数组 */ { int j; datatype x; if ( i<1 | | i>n ) { printf(“ i 值不符合规定\ ”) ; return (empty ) ；} else { x=v[ i ]; for (j=i+1 ; j<=n ; j++) v[j-1]=v[j]; n=n-1; return ( x ); } }
正说明了数据结构和算法的重要性。
● 1.2 数据结构概述
数据结构主要研究和讨论以下三方面的问题： (1)数据集合中各数据元素之间的固有关系，即数据 和逻辑结构； (2)在对数据进行处理时，各数据元素在计算机中的 存储关系，即数据的存储结构； (3)针对数据的存储结构所进行的运算。
● 1.2.1
数据结构基本概念
2．树形结构
树形结构中的数据元素之间存在一对多的关系。 如上级单位与多个下级单位的关系、家庭成员中的父亲与子女之间 的关系等，就需要用所谓的“树结构”来表示。
3．图状或网状结构
图结构中的数据元素之间存在多对多的关系。 如各城市之间的交通网络中各站点之间的关系、计算机网络中各 节点之间的关系、一个大的工程项目的施工进度等，都要用复杂的 “图结构”来表示。
第1章 数据结构与程序
第2章 线性表
第3章 数组与字符串
第4章 栈和队列
第5章 查找技术 第6章 排序技术 第7章 树型结构 第8章 图结构
第1章 数据结构与程序
● 1.1 数据结构在程序设计中的作用 ● 1.2 数据结构概述
● 1.2.1 数据结构基本概念 ● 1.2.2 数据结构分类
● 1.3 算法及其描述
● 2.2 线性表的顺序存储及运算
● 2.2.1 顺序存储结构
用一组地址连续的存储单元依次存储线性表的数 据元素，这种存储方式称为线性表的顺序存储结构。 它以元素在计算机内“物理位置相邻”来表示线性表 中数据元素之间的逻辑关系，即逻辑上相邻的数据元 素在物理位置上也是相邻的。 线性表的顺序存储结构具有以下两个基本特点： (1) 线性表中所有数据元素所占的存储空间是连续的；
● 本章小结
本章主要介绍了数据结构的基本概念、作用及算法的描 述及分析。通过本章的学习，首先要对数据结构在程序设 计中的重要作用有一个充分的认识，从而为学好本课程奠 定决心与信心；掌握数据结构的基本概念，了解数据结构 的分类及算法的设计、描述方法。 为了更好地完成后续课程的学习，请在进入下一章学习 之前，充分复习C语言的相关知识,特别是函数、数组及指 针部分。
void ins_list ( datatype v[ ] , datatype b , int i ) { int j; if ( i<1 | | i>n+1 ) printf(“ i 值不符合规定\n ”); else if (maxlen= =n) printf(“表已满\n ”); else {for (j=n ; j>=i ; j--) v[j+1]=v[j]; v[i]=b; n=n+1; } }
● 2.3.1 链式存储结构 ● 2.3.2 链式存储结构下的运算
● 2.4 循环链表及双向链表
● 2.4.1 循环链表 ● 2.4.2 双向链表
● 2.5 线性表的应用 ● 本章小结 ● 本章实训
● 2.1 线性表的定义及运算
● 2.1.1 线性表的定义
一个线性表是n (n≥0)个同类型数据元素a1 , a2 , a3 , … ，an的有 限序列。记作： （a1 , a2 , a3 , … , an ） 从定义可以看出，线性表强调两个特性： （1）任何数据元素ai (i=1 , … ，n) 必须是同类型的数据，例如， 如果是记录，则必须是含有相同数据项的记录；如果是整数， 则必须都是整数，不能将不同性质的数据列在一个线性表内。 （2）另一个是数据元素的有序性，数据元素在表中的位置决定 了它的序号。按照这个次序，元素ai-1 称为 ai 的直接前趋，ai 称为ai-1 的直接后继（i=2,3,…，n）。 a1 是表中第一个元素， 它没有前趋；an 是表中最后一个元素，它没有后继。 表中数据元素的个数n称为线性表的长度。长度为0的线性表称 为空表。
1．有穷性：一个算法应包含有限个操作步骤。 2．确定性：算法中的每一步都必须有确切的含义，不能是含
糊的、模棱两可的。
3．可行性：算法中的每一个步骤都应该是能够有效执行，并得
到确定结果的操作。
4．输入：所谓输入是指在算法执行时，从外界取得必要的数据。
一个算法中可以有零个或多个输入。
5．输出：一个算法有一个或多个输出，没有输出的算法是毫无
课程教学目标
通过本课程的学习，应达到以下目标： 1. 深刻理解数据结构中线性表、栈、队和链的概念、算法及其基本应用。 2. 理解树的基本概念，学会建立二叉树，并在二叉树上进行查找、插入和删除 等各种运算。 3. 理解图和串的基本结构和算法，了解图的路径问题。
4. 熟练掌握几种重要的内部排序和查找技术，了解外部排序的一般过程。
● 本章实训
一、熟悉Turbo C环境 二、上机实现习题1.3和1.4中的两个算法。
第2章 线性表
● 2.1 线性表的定义及运算
● 2.1.1 线性表的定义 ● 2.1.2 线性表的运算
● 2.2 线性表的顺序存储及运算
● 2.2.1 顺序存储结构 ● 2.2.2 顺序存储结构下的运算
● 2.3 线性表的链式存储及运算
2．用N-S图表示算法
1973年美国学者Nassi和Shneiderman提出了一种符合结构化程序设计 原则的图形描述工具——N-S图。它完全去掉了流程图中引起麻烦的流程 线，全部算法写在一个矩形框内，在该框内还可以包含其他的从属于它的 框，所以也称为盒图。
3．用计算机语言描述算法
一个真正能上机运行的算法，必须是严格按照语法规则采用某种编程 语言编写的。在本教材中，为了便于大家对算法的理解和调用，所有算法 都是严格按照C语言的语法规则进行编写。
1. 数据
数据(Data)是能输入到计算机中并能被计算机处理的一切 对象。它是对客观事物的符号表示。
2．数据元素
数据元素(Data Element) 是数据处理的基本单位，在计 算机程序中要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”（Data Item）组成， 这种由多个数据项组成的数据元素，通常又称为记录 （Record）。
(2) 线性表中各数据元素在存储空间上是按逻辑顺序依 次存放的。
只要知道了线性表的起始存储位置b（也就是线性表第一个元 素a1的开始地址），表中任一元素ai 的存储位置LOC（ai ）就 可用以下公式算出： LOC(ai )=LOC(a1 )+( i-1 )*L
● 2.2.2 顺序存储结构下的运算
意义的。
●
1.3.2算法的描述
为了描述一个算法，可以用多种不同的表示方法。例如有自然语言表示法、 流程图、N-S图、伪代码、PAD图等。
1．用流程图表示算法
流程图是算法的图形描述工具，它用一些几何图形表示各种类型的操 作。美国国家标准化协会ANSI规定了一些常用的流程图符号，这些符号 已为世界各国程序设计人员普遍采用。