数据结构课程介绍 ppt课件

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《数据结构》课件

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查找操作
顺序查找
二分查找
链表查找
在顺序存储结构的线性表中,查找操 作需要从线性表的第一个节点开始, 逐个比较节点的数据域,直到找到目 标数据或遍历完整个线性表。时间复 杂度为O(n)。
在有序的顺序存储结构的线性表中, 查找操作可以采用二分查找算法。每 次比较目标数据与中间节点的数据域 ,如果目标数据大于中间节点,则在 右半部分继续查找;否则在左半部分 查找。时间复杂度为O(log n)。
数据结构是算法的基础。许多算法的实现需要依赖于特定的数据结构, 因此掌握常见的数据结构是编写高效算法的关键。
数据结构在解决实际问题中具有广泛应用。无论是操作系统、数据库系 统、网络通信还是人工智能等领域,数据结构都发挥着重要的作用。
数据结构的分类
根据数据的逻辑关系,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 构如树形结构和图形结构等。
04
数据结构操作
插入操作
顺序插入
在顺序存储结构的线性表中,插入操作 需要找到插入位置的前驱节点,修改前 驱节点的指针,使其指向新节点,然后 让新节点指向后继节点。如果线性表的 第一个节点是空节点,则将新节点作为 第一个节点。
VS
链式插入
在链式存储结构的线性表中,插入操作需 要找到插入位置的前驱节点,修改前驱节 点的指针,使其指向新节点。如果线性表 的第一个节点是空节点,则将新节点作为 第一个节点。

01
02
03
04
图是一种非线性数据结构,由 节点和边组成,其中节点表示 数据元素,边表示节点之间的
关系。
图具有网络结构,节点之间的 关系可以是任意复杂的,包括
双向、单向、无向等。

(2024年)《数据结构》全套课件

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30
树形数据结构的查找算法
二叉排序树的查找
从根节点开始,若查找值小于当前节点 值,则在左子树中查找;若大于当前节 点值,则在右子树中查找。
VS
平衡二叉树的查找
在保持二叉排序树特性的基础上,通过旋 转操作使树保持平衡,提高查找效率。
2024/3/26
31
散列表的查找算法
散列函数的设计
将关键字映射为散列表中位置的函数。
过指针来表示。
链式存储的特点
逻辑上相邻的元素在物理位置上 不一定相邻;每个元素都包含数
据域和指针域。
链式存储的优缺点
优点是插入和删除操作不需要移 动元素,只需修改指针;缺点是
存储密度小、空间利用率低。
2024/3/26
11
线性表的基本操作与实现
插入元素
在线性表的指定位 置插入一个元素。
查找元素
在线性表中查找指 定元素并返回其位 置。
自然语言处理的应用
在自然语言处理中,需要处理大量的文本数据,数据结构中的字符 串、链表、树等可以很好地支持文本的处理和分析。
41
数据结构在计算机网络中的应用
2024/3/26
路由算法的实现
计算机网络中的路由算法需要大量的数据结构支持,如最短路径 树、距离向量等。
网络流量的控制
在计算机网络中,需要对网络流量进行控制和管理,数据结构中的 队列、缓冲区等可以很好地支持流量的控制。
37
06
数据结构的应用与拓展
2024/3/26
38
数据结构在算法设计中的应用
01
作为算法设计的基 础
数据结构为算法提供了基本操作 和存储方式,是算法实现的重要 基础。
02
提高算法效率

数据结构说课ppt课件

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(1)数据的逻辑结构:数据的逻辑结构是指数据元素之间存在的固有逻辑关系,常称为数
基本概念与术语
据结构。
数据的逻辑结构是从数据元素之间存在的逻辑关系上描述数据与数据的存储无关,是独立于计算机的。
依据数据元素之间的关系,可以把数据的逻辑结构分成以下几种:
1.集合:数据中的数据元素之间除了“同属于一个集合“的关系以外,没有其他关系。
单链表
链表操作算法:初始化、插入、输出、删除、遍历
8. 在一个单链表中删除q所指结点时,应执行如下操作:
q=p->next;
p->next=( p->next->next );
free(q);//这种题目靠一根指针是没有办法完成的,必须要借助第二根指针。
9. 在一个单链表中p所指结点之后插入一个s所指结点时,应执行:
(2) 若表的总数基本稳定,且很少进行插入和删除,但要求以最快的速度存取表中的元
问答题
素,这时,应采用哪种存储表示?为什么?
应采用顺序存储表示。因为顺序存储表示的存取速度快,但修改效率低。若表的总数基本稳定,且很少进行插入和删除,但要求以最快的速度存取表中的元素,这时采用顺序存储表示较好。
03
栈和队列
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演讲人
数据结构概述
01
线性表
02
栈和队列
03
目录
01
数据结构概述
基本概念与术语
2.数据元素:数据元素是数据的基本单位,是数据这个集合中的个体,也称之为元素,结点,顶点记录。
(补充: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。)
在右侧编辑区输入内容
顺序表的存储效率高,存取速度快。此,不易扩充。同时,由于在插入或删除时,为保持原有次序,平均需要移动一半(或近一半)元素,修改效率不高。

数据结构ppt课件

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数据结构的定义数据结构是计算机中存储、组织数据的方式,它定义了数据元素之间的逻辑关系以及如何在计算机中表示这些关系。

提高算法效率合适的数据结构可以显著提高算法的执行效率,降低时间复杂度和空间复杂度。

简化程序设计数据结构为程序设计提供了统一的抽象层,使得程序员可以更加专注于问题本身,而不是底层的数据表示和访问细节。

便于数据管理和维护良好的数据结构设计可以使得数据的管理和维护变得更加方便和高效。

数据结构的定义与重要性线性数据结构中的元素之间存在一对一的关系,如数组、链表、栈和队列等。

线性数据结构非线性数据结构中的元素之间存在一对多或多对多的关系,如树、图等。

非线性数据结构静态数据结构在程序运行期间不会发生改变,如数组、静态链表等。

静态数据结构动态数据结构在程序运行期间可以动态地添加或删除元素,如链表、动态数组等。

动态数据结构数据结构的分类01020304在计算机科学中,数据结构是算法设计和分析的基础,广泛应用于操作系统、编译原理、数据库等领域。

计算机科学在软件工程中,数据结构是软件设计和开发的重要组成部分,用于实现各种软件功能和性能优化。

软件工程在人工智能中,数据结构用于表示和处理各种复杂的数据和知识,如神经网络、决策树等。

人工智能在大数据处理中,数据结构用于高效地存储、管理和分析海量数据,如分布式文件系统、NoSQL 数据库等。

大数据处理数据结构的应用领域0102线性表是具有n个数据元素的有限序列创建、销毁、清空、判空、求长度、获取元素、修改元素、插入元素、删除元素等线性表的定义线性表的基本操作线性表的定义与基本操作03用一段地址连续的存储单元依次存储线性表的数据元素顺序存储结构的定义可以随机存取,即可以直接通过下标访问任意元素;存储密度高,每个节点只存储数据元素顺序存储结构的优点插入和删除操作需要移动大量元素;空间利用率不高,需要提前分配存储空间顺序存储结构的缺点链式存储结构的定义01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,也可以是不连续的链式存储结构的优点02插入和删除操作不需要移动大量元素,只需要修改指针;空间利用率高,不需要提前分配存储空间链式存储结构的缺点03不能随机存取,只能通过从头节点开始遍历的方式访问元素;存储密度低,每个节点除了存储数据元素外,还需要存储指向下一个节点的指针0102定义栈(Stack)是一种特殊的线性数据结构,其操作只能在一端(称为栈顶)进行,遵循后进先出(LIFO)的原则。

数据结构ppt课件完整版

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针对有序数据集合,每次通过中间元素将 待查找区间缩小为之前的一半,直到找到 元素或区间为空。
哈希查找
树形查找
通过哈希函数将数据映射到哈希表中,实 现快速查找。
如二叉搜索树、平衡树等,通过树形结构实 现高效查找。
排序算法分类及实现原理
插入排序
将待排序元素逐个插入到已排序序列中,直到所有元素均插入完毕。
由n(n>=0)个具有相同类型 的数据元素(结点)a1,a2,
...,an组成的有序序列。
同一性
每个元素必须是同一类型的数 据。
有序性
元素之间具有一对一的前驱和 后继关系,即除首尾元素外, 每个元素都有一个前驱和一个 后继。
可变性
线性表的长度可变,即可以插 入或删除元素。
顺序存储结构与链式存储结构比较
定义
用一段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,且存取 时间复杂度为O(1)。
顺序存储结构与链式存储结构比较
• 缺点:插入和删除操作需要移动大量元素,时间 复杂度高;需要预先分配存储空间,容易造成空 间浪费。
顺序存储结构与链式存储结构比较
定义
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
查找操作
查找指定元素的位置。
遍历操作
访问线性表中的每个元素。
销毁操作
释放线性表占用的存储空间。
03
栈和队列
栈定义及特点
栈(Stack)是一种特殊的线性数据结构,其数据的存 取遵循后进先出(LIFO, Last In First Out)的原则。 栈的特点
具有记忆功能,能保存数据的状态。
栈的基本操作包括入栈(push)、出栈(pop)、查 看栈顶元素(top)等。 只能在栈顶进行数据的插入和删除操作。

03数据结构基本概念PPT课件

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数据结构研究的主要内容
①数据元素之间的逻辑关系 ②采用的存储结构 ③对这些数据元素采用何种方式进行操作
2020/11/23
9
例:数据结构——学生成绩表
✓数据元素(学号、姓名、科目、成绩) ✓数据元素之间的关系(逻辑结构) ✓数据元素的存储(物理结构) ✓对数据元素的操作(增、减、查找、修改等)
33
数据结构上的常见操作
遍历、插入、更新、 删除、 查找、 排序 注意:每个问题都有一种和多种算法
找到效率最高的 以最容易理解的方式设计 设计的算法不容易出错或出错情况较少
2020/11/23
34
算法
算法的评价
时间复杂度
代码的执行时间,一般是以代码实际执行的指令数量(条)
空间复杂度
2020/11/23
11
数据的逻辑结构
数据元素之间关系的描述 描述逻辑结构的方法:描述法和图示法 描述法:
二元组 B = ( K, R )
K:元素集合 R:元素间关系的集合
注意:元素间的关系一般抽象为前驱与后继关 系,即表明结构中,一个元素的前一个元素是 谁,它的后一个元素又是谁
2020/11/23
24
索引存储
方法
为放在内存 中的元素建 索引表
K1
立索引表
1
K3
元素可以离 2
散存放
3
K4
通过查索引 4 表找到需要 索引号
K2
的元素
2020/11/23
联想:图书馆的查书卡
0300 0301 0302 0303 0304 0305 0306 0307 0308 0309
25
散列存储
散列存储方法
2020/11/23

《数据结构》课件

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第二章 线性表
1
线性表的顺序存储结构
2
线性表的顺序存储结构使用数组来存储元素,
可以快速随机访问元素。
3
线性表的常见操作
4
线性表支持常见的操作,包括插入、删除、 查找等,可以灵活地操作其中的元素。
线性表的定义和实现
线性表是一种数据结构,它包含一组有序的 元素,可以通过数组和链表来实现。
线性表的链式存储结构
线性表的链式存储结构使用链表来存储元素, 支持动态扩展和插入删除操作。
第三章 栈与队列
栈的定义和实现
栈是一种特殊的线性表,只能在一 端进行插入和删除操作,遵循后进 先出的原则。
队列的定义和实现
队列是一种特殊的线性表,只能在 一端进行插入操作,在另一端进行 删除操作,遵循先进先出的原则。
栈和队列的应用场景和操作
哈希表是一种高效的查找数据结构, 通过哈希函数将关键字映射到数组 中,实现快速查找。
排序算法包括冒泡排序、插入排序 和快速排序等,可以根据数据规模 和性能要求选择合适的算法。
结语
数据结构的学习心得 总结
学习数据结构需要掌握基本概念 和常见操作,通过实践和练习加 深理解和熟练度。
下一步学习计划的安 排
在掌握基本数据结构的基础上, 可以进一步学习高级数据结构和 算法,提升编程技能。
相关学习资源推荐
推荐一些经典的数据结构教材和 在线学习资源,如《算法导论》 和LeetCode等。
栈和队列在计算机科学中有许多应 用,如函数调用、表达式求值和作 业调度等。
第四章 树与二叉树
树的定义和性质
树是由节点和边组成的一种非线性数据结构,每个 节点可以有多个子节点。
二叉树的遍历方式
二叉树的遍历方式包括前序遍历、中序遍历和后序 遍历,可以按不同顺序输出节点的值。

数据结构讲义精品PPT课件

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003 陈诚 02 男 19840910 638
… … … ……

数据元素
数据结构 具有结构的数据元素的集合。它包 括数据元素的逻辑结构、存储结构和相适应的 运算。
逻辑结构
数据元素之间的逻辑关系,与计算机无关。 可用一个二元组表示:Data_Structure = (D,R) D:数据元素的有穷集合,R:集合D上关系的有穷集合。
《The Art of Computer Programming》
Art Evans
数据结构在计算机科学中是一门综合性的专业基础课, 也是计算机专业的必修课,是其它许多课程的先修课程, 是设计编译程序、操作系统、数据库系统等系统程序和 大型应用程序的重要基础。
1.2 基本概念和术语
基本术语
数据 被计算机加工处理的对象。 数据元素(记录、表目) 数据的基本单位,
几种常用的运算有: (1)建立数据结构 (2)清除数据结构 (3)插入数据元素 (4)删除数据元素 (5)排序
(6)检索* (7)更新 (8)判空和判满* (9)求长*
*操作为引用型操作,即数据值不发生变化; 其它为加工型操作。
抽象数据类型
抽象数据类型 ADT( Abstract Data Type ): 数据类型概念的引伸。指一个数学模型以及在其上定义的操作集 合,与计算机无关。 数据类型:一组值的集合和定义在其上的一组操作的总称。
抽象数据类型的描述方法
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
其中基本操作的定义格式为:
基本操作名(参数表) 初始条件:〈初始条件描述〉 操作结果:〈操作结果描述〉

《数据结构说课》课件

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05 数据结构课程设计建议
实践项目选择
综合性项目
实际应用背景
选择一个涉及多种数据结构的项目,如“ 最小生成树算法”、“图的最短路径问题 ”等,以便学生全面掌握数据结构知识。
确保项目与实际应用紧密相关,如搜索引 擎、社交网络等,以提高学生对数据结构 的兴趣和认识。
难度适中
团队合作
选择难度适中的项目,既不过于简单也不 过于复杂,以便学生在实践中学习和掌握 数据结构知识。
链表
总结词
动态分配存储结构
详细描述
链表是一种非连续的数据结构,通过指针链接各个节点。链表中的节点可以动态 分配和释放,适用于需要频繁插入和删除的场景。

总结词
后进先出(LIFO)数据结构
详细描述
栈是一种具有后进先出特性的数据结构,只能在一端进行插入和删除操作。栈常用于实现函数调用、括号匹配等 功能。
构理论的理解。
B
C
D
反思与总结
鼓励学生对自己的学习过程进行反思和总 结,找出自己的不足之处,制定针对性的 改进计划。
刻意练习
引导学生进行刻意练习,通过大量练习提 高自己的编程能力和数据结构应用能力。
感谢您的观看
THANKS
效率和检索速度。
数据库系统
总结词
高效数据管理
VS
详细描述
数据库系统是用于存储和管理大量数据的 系统。数据库系统通常使用数据结构来组 织和管理数据,如B树、哈希表等。这些 数据结构有助于提高数据库系统的查询速 度和数据管理效率。
人工智能与机器学习
总结词:算法基础
详细描述:人工智能和机器学习领域中的许多算法都基于数据结构。例如,决策树、神经网络等算法 都涉及到数据结构的运用。这些算法在自然语言处理、图像识别、推荐系统等领域都有广泛的应用。

数据结构课程讲义ppt课件

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...
...
... 数据集
控制区域
控制区

46
2. 控制区间是用户进行一次存取的 逻辑单位,可看成是一个逻辑磁道。 但它的实际大小和物理磁道无关。
控制区域由若干控制区间和它们
的索引项组成,可看成是一个逻辑柱面。
VSAM文件初建时,每个控制区 间内的记录数不足额定数,并且有的 控制区间内的记录数为零。
23
假设对外存进行一次读/取为s个 记录,则整个批处理过程中读/写外存 的次数为2(m/s+(m+n)/s)
(其中s为对外存进行一次读/取的 记录数)。
24
10.4 索 引 文 件
一、结构特点:
1.索引文件由“主文件”和多级“索引”组成; 2.索引中的每个记录由“关键字”和“指针”组成; 3.通常,索引文件中的主文件是无序文件,索引是 (按关键字有序)的有序文件; 4.“索引”是在输入数据建立文件时自动生成。初 建时的“静态索引”为无序文件,经过排序后成为有序
12
五、文件的操作:
1.检索
顺序存取:存取“当前记录的” 下一个记录; 直接存取:存取第i个记录; 按关键字存取:存取其关键字 等于给定值的记录。
13
2.修改 往文件中插入一个或一批记录; 从文件中删除一个或一批记录; 更新文件中某个记录的属性。
14
3.排序 文件的操作方式可以实时处理或 批量处理。
2.操作的特点:
检索
插入
删除
39
检索:
可有两种方式:
顺序存取— 依关键字最小至大顺序 存取。
按关键字存取— 从主索引开始,到 柱面索引,到磁道索引,最后取 得记录,先后访问四次外存。
40
插入:

数据结构详解ppt课件

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“数据结构知识导入全程目标•数据结构的基本概念–逻辑结构–物理结构–运算结构•数据结构的基本实现–堆栈–队列–链表–二叉树知识讲解数据结构的基本概念•数据结构是相互之间存在一种或多种特定关系的数据的集合•数据结构是计算机存储、组织数据的方式•数据结构的选择直接影响计算机程序的运行效率(时间复杂度)和存储效率(空间复杂度)•计算机程序设计=算法+数据结构•数据结构的三个层次–抽象层——逻辑结构–结构层——物理结构–实现层——运算结构识讲解•集合结构(集)–结构中的数据元素除了同属于一个集合外没有其它关系识讲解•线性结构(表)–结构中的数据元素具有一对一的前后关系识讲解•树型结构(树)–结构中的数据元素具有一对多的父子关系知识讲解实现双向线性链表•删除节点识讲解•树形结构的最简模型,每个节点最多有两个子节点•每个子节点有且仅有一个父节点,整棵树只有一个根节点•具有递归的结构特征,用递归的方法处理,可以简化算法•三种遍历序–前序遍历:D-L-R–中序遍历:L-D-R–后序遍历:L-R-D识讲解•二叉树的一般形式–根节点、枝节点和叶节点–父节点和子节点–左子节点和右子节点–左子树和右子树–大小和高度(深度)识讲解•满二叉树–每层节点数均达到最大值–所有枝节点均有左右子树知识讲解二叉树•完全二叉树–除最下层外,各层节点数均达到最大值–最下层的节点都连续集中在左边识讲解•顺序存储–从上到下、从左到右,依次存放–非完全二叉树需用虚节点补成完全二叉树识讲解•链式存储–二叉链表,每个节点包括三个域,一个数据域和两个分别指向其左右子节点的指针域识讲解•链式存储–三叉链表,每个节点包括四个域,一个数据域、两个分别指向其左右子节点的指针域和一个指向其父节点的指针域知识讲解实现有序二叉树•有序二叉树亦称二叉搜索树,若非空树则满足:–若左子树非空,则左子树上所有节点的值均小于等于根节点的值–若右子树非空,则右子树上所有节点的值均大于等于根节点的值–左右子树亦分别为有序二叉树•基于有序二叉树的排序和查找,可获得O(logN)级的平均时间复杂度知识讲解逻辑结构•网状结构(图)–结构中的数据元素具有多对多的交叉映射关系识讲解•顺序结构–结构中的数据元素存放在一段连续的地址空间中识讲解•顺序结构–随机访问方便,空间利用率低,插入删除不方便识讲解•链式结构–结构中的数据元素存放在彼此独立的地址空间中–每个独立的地址空间称为节点–节点除保存数据外,还需要保存相关节点的地址识讲解•链式结构–插入删除方便,空间利用率高,随机访问不方便知识讲解逻辑结构与物理结构的关系•每种逻辑结构采用何种物理结构实现,并没有一定之规,通常根据实现的难易程度,以及在时间和空间复杂度方面的要求,选择最适合的物理结构,亦不排除复合多种物理结构实现一种逻辑结构的可能知识讲解运算结构•创建与销毁–分配资源、建立结构、释放资源•插入与删除–增加、减少数据元素•获取与修改–遍历、迭代、随机访问•排序与查找–算法应用知识讲解数据结构的基本实现•堆栈–基于顺序表的实现–基于链式表的实现•队列–基于顺序表的实现–基于链式表的实现•链表–双向线性链表的实现•二叉树–有序二叉树(二叉搜索树)的实现知识讲解堆栈•后进(压入/push)先出(弹出/pop)识讲解•初始化空间、栈顶指针、判空判满识讲解•动态分配、栈顶指针、注意判空知识讲解队列•先进(压入/push)先出(弹出/pop)识讲解•初始化空间、前弹后压、循环使用、判空判满识讲解•动态分配、前后指针、注意判空知识讲解链表•地址不连续的节点序列,彼此通过指针相互连接•根据不同的结构特征,将链表分为:–单向线性链表–单向循环链表–双向线性链表–双线循环链表–数组链表–链表数组–二维链表识讲解•单向线性链表识讲解•单向循环链表识讲解•双向线性链表识讲解•双向循环链表识讲解•数组链表识讲解•链表数组识讲解•二维链表识讲解•结构模型识讲解•插入节点。

数据结构PPT第一章绪论

数据结构PPT第一章绪论
运算序列
特性
输入 有0个或多个输入
输出 有一个或多个输出(处理结果)
确定性 每步定义都是确切、无歧义的
有穷性 算法应在执行有穷步后结束
有效性 每一条运算应足够基本
算法定义
事例学习:选择排序问题
明确问题:非递减排序
解决方案:逐个选择最小数据
算法框架:
for ( int i=0; i<n-1; i++ ) { //n-1趟
从a[i]检查到a[n-1];
若最小的整数在a[k], 交换a[i]与a[k];
}
细化程序:程序 SelectSort
void selectSort ( int a[ ], const int n ) {
//对n个整数a[0],a[1],…,a[n-1], 按非递减顺序排序
for ( int i=0; i<n-1; i++ ) {
//交换Elem[j-1]与Elem[j]
exchange = 1;
//做“发生了交换”标志
}
}
−1
渐进时间复杂度:O(f (n)*g (n)) =
−1
෍ − =
2
=1
sum[i] = 0.0;
//数据累加
for ( int j=0; j<n; j++ ) sum[i] += x[i][j];
}
for ( i = 0; i < m; i++ ) //打印各行数据和
cout << “Line ” << i <<
“ : ” <<sum [i] << endl;

数据结构课件PPT

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二分查找
二分查找法
将有序数据集分成两个部分,每次取中间位置的值与目标值进行比较,根据比 较结果缩小查找范围,直到找到目标值或确定目标值不存在。
优缺点
查找速度快,但要求数据集必须是有序的。
哈希查找
哈希表
利用哈希函数将数据元素映射到内存中的地址,实现数据的 快速查找。
优缺点
查找速度快,但需要解决哈希冲突问题,并可能存在哈希表 过大或过小的问题。

数据结构的基本概念
数据结构的基本概念包括:数据、数据 元素、数据类型、数据结构等。
数据结构是指数据的组织形式,即数据 元素之间的相互关系。
数据类型是指一组具有相同特征和操作 的数据对象(如整数、实数、字符串等 )。
数据是信息的载体,是描述客观事物的 符号记录。
数据元素是数据的基本单位,一个数据 元素可以由若干个数据项组成。
稳定排序
归并排序是一种稳定的排序算法,即相等的元素在排序后 保持其原有的顺序。
非递归算法
归并排序是一种非递归算法,即通过迭代方式实现算法过 程。
需要额外的空间
归并排序需要额外的空间来存储中间结果和临时变量。
查找算法
06
线性查找
顺序查找
逐一比对数据元素,直到找到目 标值或遍历完整个数据集。
优缺点
简单易懂,但效率较低,适用于 数据量较小的情况。
拓扑排序的应用
拓扑排序是一种对有向无环图进行排序的算法, 它按照拓扑关系将图的节点排列成一个线性序列 。
有向无环图是一种没有环路的有向图,拓扑排序 可以有效地解决有向无环图的排序问题。
拓扑排序的应用非常广泛,包括确定任务的执行 顺序、确定事件的发生顺序等。
拓扑排序的基本思路是从有向无环图的任一节点 开始,删除该节点,并记录下该节点的所有后继 节点的编号,然后按编号从小到大的顺序重复以 上步骤。

2024版《数据结构图》ppt课件

2024版《数据结构图》ppt课件
重要性
良好的数据结构可以带来更高的运 行或存储效率,是算法设计的基础, 对程序设计的成败起到关键作用。
常见数据结构类型介绍
线性数据结构
如数组、链表、栈、队 列等,数据元素之间存
在一对一的关系。
树形数据结构
如二叉树、多叉树、森 林等,数据元素之间存
在一对多的关系。
图形数据结构
由顶点和边组成,数据 元素之间存在多对多的
队列定义、特点及应用场景
队列的特点 只能在队尾进行插入操作,队头进行删除操作。
队列是一种双端开口的线性结构。
队列定义、特点及应用场景
应用场景 操作系统的任务调度。 缓冲区的实现,如打印机缓冲区。
队列定义、特点及应用场景
广度优先搜索(BFS)。
消息队列和事件驱动模型。
串定义、基本操作及实现方法
最短路径问题 求解图中两个顶点之间的最短路径,即路径上边 的权值之和最小。
3
算法介绍 Prim算法、Kruskal算法、Dijkstra算法、Floyd 算法等。
拓扑排序和关键路径问题探讨
拓扑排序
对有向无环图(DAG)进行排序, 使得对每一条有向边(u,v),均有
u在v之前。
关键路径问题
求解有向无环图中从源点到汇点 的最长路径,即关键路径,它决
遍历二叉树和线索二叉树
遍历二叉树
先序遍历、中序遍历和后序遍历。遍历算 法可以采用递归或非递归方式实现。
VS
线索二叉树
利用二叉链表中的空指针来存放其前驱结 点和后继结点的信息,使得在遍历二叉树 时可以利用这些线索得到前驱和后继结点, 从而方便地遍历二叉树。
树、森林与二叉树转换技巧
树转换为二叉树
加线、去线、层次调整。将树中的每个结点的所有孩子结点用线连接起来,再去掉与原结点相连的线,最后 将整棵树的层次进行调整,使得每个结点的左子树为其第一个孩子,右子树为其兄弟结点。
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第1章 序 论
1.1 什么是数据结构 1.2 基本概念和术语 1.3 抽象数据类型的表示和实
现 1.4 算法和算法分析
作业
§1.1 什么是数据结构
Q1 如何采用计算机解决问题? Q2 数据结构解决什么样的问题? Q3 《数据结构》课程介绍
Q1:如何采用计算机解决问题?
答:编写解决实际问题的程序的一般过程:
数据(Data):是客观事物的符号表示。 在计算机科学中指的是所有能输入到计算机中并 被计算机程序处理的符号总称。
数据元素(Data Element):是数据的 基本单位,在程序中通常作为一个整体来进行考 虑和处理。
一个数据元素可由若干个数据项(Data Item)组成。数据项是数据的不可分割的最新单 位。数据项是对客观事物某一方面特性的数据描 述。
操作对象之间含有的关系,然后用数学的语言加以 描述。
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Q2:数据结构解决什么样的问题?
答: 数据结构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。
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• 图书检索系统、电话号码查询系统 • 人机对弈、家谱 • 交通灯管理系统
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• 深蓝是美国IBM公司生产的一台超级国际象棋电脑。 • “深蓝”和卡斯帕罗夫曾于1996年交过手,结果卡斯帕罗
数据结构在计算机内存中的存 储包括数据元素的存储和元素之间的关 系的表示。
解释2:什么叫数据的物理结构?
存储结构可分为4大类:顺序、链式、索引、散列
顺序存储结构:用数据元素在存储器中的相对位 置来表示数据元素之间的逻辑结构(关系)。
链式存储结构:在每一个数据元素中增加一个存 储另一个元素地址的指针,用该指针来表示数据 元素之间的逻辑结构(关系)。
bc a e
fd
此结构为线性的。
(2) S=(D, R)
D={di | 1≤i≤5} R={(di , dj ), i<j}
解:上述表达式可用图形表示为: d1
d5
该结构是非线d2性的。
d4
d3
解释2:什么叫数据的物理结构?
答:物理结构亦称存储结构,是数据的逻 辑结构在计算机存储器内的表示(或映 像)。它依赖于计算机。
(1) 如何用数据形式描述问题? 从具体问题抽象出一个适当的数学模型;
(2) 问题所涉及的数据量大小及数据间的关系; (3) 如何在计算机中存储数据和体现数据间的
关系? (4) 处理问题时需要对数据做何种运算? (5) 所编写的程序的性能是否良好?
这些问题基本上是由数据结构这门课程来回答。
寻求数学模型的实质: 分析问题,从中提取操作的对象,并找出这些
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。如字 符集合
数据 —— 包括数字、字符、声音、图像等信息 。 数据元素 —— 又称元素、结点,顶点、记录等。 数据项 —— 又称字段、域、属性 等。
三者之间的关系:数据 > 数据元素 > 数据项
例:班级通讯录 > 个人记录 > 姓名、年龄……
夫以4:2战胜了“深蓝”。 • “更深的蓝”是美国IBM公司生产的一台超级国际象棋电
脑,重1270公斤,有32个大脑(微处理器),每秒钟可以计 算2亿步。“更深的蓝”输入了一百多年来优秀棋手的对 局两百多万局。 • 1997 年 5 月 11 日,加里·卡斯帕罗夫以 2.5:3.5 输 给 “更深的蓝”
答:指数据元素之间的逻辑关系。即从逻辑关系 上描述数据,它与数据的存储无关,是独立于 计算机的。
数据元素之间的关系可以是元素之间代表某 种含义的自然关系,也可以是为处理问题方便 而人为定义的关系,这种自然或人为定义的 “关系”称为数据元素之间的逻辑关系。
解释1: 什么叫数据的逻辑结构?
逻辑结构可细分为4类:
集合结构: 仅同属一个集合
线性
线性结构: 一对一(1:1) 树 结 构: 一对多(1:n)
非线性
图 结 构: 多对多 (m:n)
例:用图形表示下列数据结构,并指出它 们是属于线性结构还是非线性结构。
(1) S=(D, R)
D={ a, b, c, d, e, f}
R={(a,e), (b,c), 解(c:,a)上,述(e表,f达),式(可f,用d)图}形表示为:
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Q3:《数据结构》课程介绍
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,不仅是一 般程序设计的基础,也是设计和实现编译 程序、操作系统、数据库系统及其他系统 软件和大型应用软件的重要基础。
关系
对象
数学
对象
关系
软件 硬件
关系
操作
操作
§1.2 基本概念和术语
讨论: Q1 什么是数据结构? Q2 学习数据结构有什么用? Q3 数据结构涵盖的主要内容?
答:计算机内的数值运算依靠方程式,而非数值运
算(如表、树、图等)则要依靠数据结构。
这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等的学科。
同样的数据对象,用不同的数据结构来表示, 运算效率可能有明显的差异。
程序设计实质=好算法+好结构
解释1: 什么叫数据的逻辑结构?
华大学出版社,2001年1月。
内容安排
注:本学期共64学时。
考核方式
闭卷考试,卷面 70% + 平时 30%; 平时成绩包含:实验(20分)、作业+考勤(10分); 平时成绩扣1分; (3)缺勤(含请假)一次扣2分,缺6次(含实验)取消
考试资格; 加分项:每章的总结 ,交1次 + 2分; 平时成绩最多30分!
Q1:什么是数据结构?
答: (见教材P5) 是相互之间存在一种或多种 特定关系的数据元素的集合,表示为:
Data_Structure=(D, S)
(数值或非数值)
元素有限集 关系有限集
或:是指同一数据元素类中各元素之间存在的关系。
亦可表示为:S=(D, R) 或 B=(K, R)
Q2:学习数据结构有什么用?
数据结构 Data Structure
教 材:严蔚敏等,数据结构(C语言版),清华大 学出版社
参考书: [1] 殷人昆等,数据结构(用面向对象方法与C++
描述),清华大学出版社,1999年7月。 [2] 殷人昆等,数据结构习题解析,清华大学出版社,
2002年4月。 [3] 李春葆,数据结构习题与解析(C语言篇),清
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