数据结构课程设计：动态查找表
《数据结构》课程教案
数据结构》课程教案课程类别：专业基础课适用专业：计算机应用技术授课学时：32学时课程学分：4学分一、课程性质、任务课程性质：《数据结构》是计算机应用技术专业的必修课程，也是研究如何对数据进行组织和设计、如何编制高效率的处理程序的一门基础学科。
课程任务：1、学习计算机程序编写中的数据组织和设计；2、数据的物理结构和逻辑结构；3、经典算法的设计和算法效率的分析。
二、课程培养目标：（一）知识目标通过理论学习和程序的编写，使学生系统地掌握程序中数据的组织、数据的物理结构和逻辑结构，在重要算法的实现上逐步提高编程能力。
（二）技能目标通过课程的学习，让学生掌握重要的数据结构，对数据的逻辑结构和物理结构有深入的理解，同时能编写出使用重要算法知识的程序，并运用所学知识编写程序解决实际中的问题。
（三）素质目标通过课程的学习，让学习学会自学，培养学生的自学能力、克服学习困难的能力，同时让学生掌握计算机编程中数据结构的学习方法，并养成严谨、认真、仔细、踏实、上进的好习惯。
三、选用教材与参考资料教材版本信息《数据结构与算法简明教程（Java语言版）》清华大学出版社叶小平陈瑛主编教材使用评价本教材经过两年的使用，得到了读者一致认可，同时也在不断改进，适合高职高专教学使用，内容基础、重难点突出，符合高职高专“理论够用、注重实践”的要求。
选用的参考资料严蔚敏•吴伟民《数据结构（C语言版）》•清华大学出版社.2009年版殷人昆.《数据结构》•清华大学出版社.1999年版《C语言程序设计》•石油大学出版社《C语言程序设计》•中国石油大学出版社.2006年版四、本课程与其他课程的联系与分工先修课程《离散数学》、《程序设计基础》后续课程《面向对象技术》、《操作系统》与其他课程配合与取舍情况《数据结构》与《离散数学》知识点结合较多，《离散数学》讲求逻辑思维能力的培养和训练，《数据结构》中逻辑结构的学习也需要逻辑思维能力做铺垫。
同时《程序设计基础》课程也为学习《数据结构》打下了基础，对于本课程的教材，我们采用C语言来描述数据结构，因此程序设计基础也是以C语言作为的对象。
数据结构-动态查找表
数据结构-动态查找表⼀、动态查找的概念：动态查找表：表结构在查找过程中动态⽣成。
要求：对于给定值key, 若表中存在其关键字等于key的记录，则查找成功返回（或者删除之）；否则插⼊关键字等于key 的记录。
⼆、动态查找表1. 1. ⼆叉排序树的定义⼆叉排序树的定义（Binary Sort Tree或Binary Search Tree）：⼆叉排序树或者是⼀棵空树，或者是满⾜下列性质的⼆叉树：（1）若左⼦树不为空，则左⼦树上的所有结点的值（关键字）都⼩于根节点的值；（2）若右⼦树不为空，则右⼦树上的所有结点的值（关键字）都⼤于根节点的值；（3）左、右⼦树都分别为⼆叉排序树。
如下图15-1所⽰，该图中的树就是⼀棵⼆叉排序树。
任何⼀个⾮叶⼦结点的左⼦树上的结点值都⼩于根结点，右⼦树上的结点值都⼤于根结点的值。
图1中，⼆叉树的结点值中序遍历的结果为：3,12,24,37,45,53,61,78,90,100。
结论：若按中序遍历⼀棵⼆叉排序树，所得到的结点序列是⼀个递增序列。
1. 1. ⼆叉排序树（BST树）的查找思想BST树的查找思想:（1）⾸先将给定的K值与⼆叉排序树的根节点的关键字进⾏⽐较：若相等，则查找成功；（2）若给定的K值⼩于BST树的根节点的关键字：继续在该节点的左⼦树上进⾏查找；（3）若给定的K值⼤于BST树的根节点的关键字：继续在该节点的右⼦树上进⾏查找。
1. 2. ⼆叉排序树总结（1）查找过程与顺序结构有序表中的折半查找相似，查找效率⾼；（2）中序遍历此⼆叉树，将会得到⼀个关键字的有序序列（即实现了排序运算）；（3）如果查找不成功，能够⽅便地将被查元素插⼊到⼆叉树的叶⼦结点上，⽽且插⼊或删除时只需修改指针⽽不需移动元素。
三、红⿊树1. 1. 红⿊树的定义红⿊树（Red Black Tree）是⼀种⾃平衡⼆叉查找树，是在计算机科学中⽤到的⼀种数据结构，典型的⽤途是实现关联数组。
它是在1972年由Rudolf Bayer发明的，当时被称为平衡⼆叉B树（symmetric binary B-trees）。
数据结构教案第9章 查找
●性能分析 定义：为了确定记录在查找表中的位置，需和给定值进行比 较的关键字个数的期望值称为查找算法在查找成功时的平均查找 长度。
ASL = ∑ Pi C i
i =1
n
其中：Pi为查找表中第i个记录的概率；Ci为找到第i个记 录的比较次数； 查找成功的平均查找长度：
1 n n +1 ASL = ∑ (n − i + 1) = 2 n i =1
索引表 最大关键字 起始地址
22 48 86 1 7 13
22 12 13 8 9 20 33 42 44 38 24 48 60 58 74 49 86 53
9．2动态查找表 特点：表结构本身是在查找过程中动态生 成的，即对于给定值key，若表中存在其关键 字等于key的记录，则查找成功返回；否则插 入关键字等于key的记录。
10 10 9 15 9 17 17 15
a
16
作业：(P55)9.9, 9. 33
9．3哈希表 9．3．1什么是哈希表 哈希函数：在记录的关键字和它的存储位置之间建立 一个确定的对应关系f，使每个关键字和结构中一个 唯一的存储位置相对应，称对应关系f为哈希(Hash) 函数。 哈希表：按哈希函数建立的表称为哈希表。
void Delete(BiTree &p){ if(!p->rchild) { q=p; p=p->lchild; free(q); } else if(!p->lchild) { q=p; p=p->rchild; free(q); } else{ q=p; s=p->lchild; while(s->rchild) {q=s; s=s->rchild;} p->data=s->data; if(q!=p) q->rchild=s->lchild; \*q！=p正常情况 else q->lchile= s->lchild; \* q=p意外者，p的左子树的根没有右子树 free(s); }\\else }
数据结构(八)查找
99
250
110
300
280
类C程序实现： void InsertBST(*&t，key) //在二叉排序树中插入查找关键字key { if(t= = NULL){ t=new BiTree; t->lchild=t->rchild=NULL; t->data=key; return; } if(key<t->data ) InsertBST(t->lchild,key); else InsertBST (t->rchild, key ); } void CreateBiTree(tree,d[ ],n） //n个数据在数组d中，tree为二叉排序树根 { tree=NULL; for(i=0;i<n;i++) InsertBST(tree,d[i]); }
p q
void delete(*&p) { if(p->rchild = = NULL) { q=p; p=p->lchild; delete q; } else if(p->lchild= =NULL) { q=p; p=p->rchild; delete q; } else { q=p; s=p->lchild; while(s->rchild!=NULL) {q=s; s=s->rchild;} p->data=s->data; if(q!=p) q->rchild=s->lchild; else q->lchild=s->lchild; } delete s; }
在xL中选值最大的代替x，该数据按二叉排序树的性质应在 最右边。
f x f s c
综合性实验《静态、动态查找表及其应用》指导书
湖南科技学院综合性实验指导书实验名称：静态、动态查找表及其应用编号：实验5实验项目性质：综合性所涉及课程：数据结构计划学时：4一、实验目的1. 理解各种排序、查找方法的特点，并能加以灵活应用；2. 掌握常用排序、查找算法的编程实现；3. 熟练掌握C++的输入输出编程。
二、实验内容用C++编程解决以下问题：已知某商场有十万件商品，每件商品的价格保存在文件“data.txt”中，价格相同的为同一种商品。
某人手头有5万块，元旦快到了，准备到商场给女友买两件礼物，钱要花光，两件礼物不能相同，请问他有多少种选择？三、实验（设计）仪器设备和材料清单PC、CodeBlocks10.5四、实验要求要求自行确定数据结构，选用合适的排序、查找算法解决问题。
五、实验步骤及结果测试①问题分析；②数据结构及算法设计；③算法实现及测试；④算法分析、完成实验报告。
六、考核形式实验报告（50%）+程序（50%）七、实验报告要求要求有问题分析、解决思路、算法代码、运行（或测试）结果、算法分析等内容。
八、实验指导1. 快速排序算法void QuickSort(ElemType R[],int left, int right){int i=left, j=right;ElemType temp=R[i];while (i<j){while((R[j]>temp)&&(j>i))j=j-1;if (j>i){R[i]=R[j];i=i+1;}while((R[i]<=temp)&&(j>i))i=i+1;if (i<j){R[j]=R[i];j=j-1;}}//一次划分得到基准值的正确位置R[i]=temp;if(left<i-1)quicksort(R,left,i-1); //递归调用左子区间if(i+1<right)quicksort(R,i+1,right); //递归调用右子区间}2. 二分查找算法int Search_Bin(SSTable ST,KeyType key){// 在有序表ST中折半查找其关键字等于key的数据元素。
数据结构实验报告-静态查找表中的查找
数据结构实验报告-静态查找表中的查找第一篇：数据结构实验报告-静态查找表中的查找数据结构实验实验一静态查找表中的查找一、实验目的：1、理解静态查找表的概念2、掌握顺序查找和折半查找算法及其实现方法3、理解顺序查找和折半查找的特点，学会分析算法的性能二、实验内容：1、按关键字从小到大顺序输入一组记录构造查找表，并且输出该查找表；2、给定一个关键字值，对所构造的查找表分别进行顺序查找和折半查找，输出查找的结果以及查找过程中“比较”操作的执行次数。
三、实验要求：1、查找表的长度、查找表中的记录和待查找的关键字值要从终端输入；2、具体的输入和输出格式不限；3、算法要具有较好的健壮性，对错误操作要做适当处理；4、输出信息中要标明所采用的查找方法类型。
实验二基于二叉排序树的查找一、实验目的：1、理解动态查找表和二叉排序树的概念2、掌握二叉排序树的构造算法及其实现方法3、掌握二叉排序树的查找算法及其实现方法二、实验内容：1、输入一组记录构造一颗二叉排序树，并且输出这棵二叉排序树的中序序列；2、给定一个关键字值，对所构造的二叉排序树进行查找，并输出查找的结果。
三、实验要求：1、二叉排序树中的记录和待查找的关键字值要从终端输入；2、输入的记录格式为(整数，序号)，例如(3, 2)表示关键字值为3，输入序号为2的记录；3、算法要具有较好的健壮性，对错误操作要做适当处理。
四、程序实现：(1)实现顺序查找表和折半查找表：#include #define MAX_LENGTH 100 typedef struct {int key[MAX_LENGTH];int length;}stable;int seqserch(stable ST,int key,int &count){int i;for(i=ST.length;i>0;i--){count++;if(ST.key[i]==key)return i;}return 0;}int binserch(stable ST,int key,int &count){int low=1,high=ST.length,mid;while(low<=high){count++;mid=(low+high)/2;if(ST.key[mid]==key)return mid;else if(keyhigh=mid-1;elselow=mid+1;}return 0;}main(){stable ST1;inta,b,k,x,count1=0,count2=0,temp=0;ST1.length=0;printf(“请按从小到大的顺序输入查找表数据：(-1代表结束！)n”);for(a=0;a{s canf(“%d”,&temp);if(temp!=-1){ST1.key[a]=temp;ST1.length++;}elsebreak;}printf(“输入数据为：n”);for(b=0;b{printf(“%d ”,ST1.key[b]);}printf(“n请输入要查找的数据：”);scanf(“%d”,&k);a=seqserch(ST1,k,count1)+1;printf(“n顺序查找：该数据的位置在第：%d个n”,a);printf(“查找次数为：%dnn”,count1-1);a=binserch(ST1,k,count2)+1;printf(“折半查找：该数据的位置在第：%d个n”,a);printf(“查找次数为：%dn”,count2-1);}（2）二叉排序树的查找：#include #includetypedef struct node {int data;int key;struct node *left,*right;}bitnode,*bittree;void serchbst(bittree T,bittree *F,bittree *C,int data){while(T!=NULL){if(T->data==data){*C=T;break;}else if(datadata){*F=T;T=T->left;}else{*F=T;T=T->right;}}return 0;}int insertbst(bittree *T,int key,int data){bittree F=NULL,C=NULL,s;serchbst(*T,&F,&C,data);if(C!=NULL)return 0;s=(bittree)malloc(sizeof(bitnode));s->data=data;s->key=key;s->left=s->right=NULL;if(F==NULL)*T=s;else if(datadata)F->left=s;elseF->right=s;return 1;}void creatbst(bittree *T){int key,data;*T=NULL;printf(“请输入数据以构造二叉排序树：(数据格式为:m n(-1000,-1000)代表结束)n”);scanf(“%d%d”,&key,&data);while(key!=-1000 || data!=-1000){insertbst(T,key,data);scanf(“%d%d”,&key,&data);} }void midTraverse(bittree T){if(T!=NULL){midTraverse(T->left);printf(“(%d,%d)”,T->key,T->data);midTraverse(T->right);} }main(){bittreeT=NULL,C=NULL,F=NULL;int key,data,temp;creatbst(&T);printf(“此二叉树的中序序列为：”);midTraverse(T);printf(“n请输入要查找的关键字：”);scanf(“%d”,&data);serchbst(T,&F,&C,data);printf(“此关键字的数据为：%dn”,C->key);}五、实现结果：(1)顺序查找和折半查找：(2)二叉树排序树查找：六、实验之心得体会：（1）在这次实验中，我基本上掌握了顺序查找、折半查找和二叉排序树查找的基本思想和实现方法，让我体会到了写程序时，不仅要考虑是否能够调试出结果，还要考虑程序实现的效率，这是一个编程人员必须要具备的一项总要的素质。
动态查找表
将线性表构造成二叉排序树的优点： 将线性表构造成二叉排序树的优点： 查找过程与顺序结构有序表中的折半查找相似， 折半查找相似 ① 查找过程与顺序结构有序表中的折半查找相似， 查找效率高； 查找效率高； 中序遍历此二叉树 此二叉树， ② 中序遍历此二叉树，将会得到一个关键字的有序 序列（即实现了排序运算）； 序列（即实现了排序运算）； ③ 如果查找不成功，能够方便地将被查元素插入到 如果查找不成功，能够方便地将被查元素插入到 二叉树的叶子结点上 二叉树的叶子结点上，而且插入或删除时只需修 改指针而不需移动元素。 改指针而不需移动元素。 二叉排序树既有类似于折半查找的特性， 二叉排序树既有类似于折半查找的特性，又采用 了链式存储，它是动态查找表的一种适宜表示。 了链式存储，它是动态查找表的一种适宜表示。
查找模块（递归方式） 参见教材P228算法9.5 P228算法9.5（ 查找模块（递归方式） 参见教材P228算法9.5（a）; 插入模块（非递归方式）参见教材P228算法9.5 P228算法9.5（ 插入模块（非递归方式）参见教材P228算法9.5（b）;
6
讨论2 二叉排序树的删除操作如何实现？ 讨论2：二叉排序树的删除操作如何实现？ 和插入相反，删除在查找成功之后进行。删除二叉 和插入相反，删除在查找成功之后进行。删除二叉 排序树上一个结点相当于删除有序序列中的一个记 排序树上一个结点相当于删除有序序列中的一个记 并且要求在删除树上某个结点之后， 录，并且要求在删除树上某个结点之后，仍然保持 二叉排序树的特性。 二叉排序树的特性。
1 ASL = n
∑nc
i=1 i
m
i
ni 是每层结点个数； 是每层结点个数； 是结点所在层次数； Ci 是结点所在层次数； 为树深。 m 为树深。
数据结构——第五章查找：01静态查找表和动态查找表
数据结构——第五章查找：01静态查找表和动态查找表1.查找表可分为两类：（1）静态查找表：仅做查询和检索操作的查找表。
（2）动态查找表：在查询之后，还需要将查询结果为不在查找表中的数据元素插⼊到查找表中；或者，从查找表中删除其查询结果为在查找表中的数据元素。
2.查找的⽅法取决于查找表的结构：由于查找表中的数据元素之间不存在明显的组织规律，因此不便于查找。
为了提⾼查找效率，需要在查找表中的元素之间⼈为地附加某种确定的关系，⽤另外⼀种结构来表⽰查找表。
3.顺序查找表：以顺序表或线性链表表⽰静态查找表，假设数组0号单元留空。
算法如下：int location(SqList L, ElemType &elem){ i = 1; p = L.elem; while (i <= L.length && *(p++)!= e) { i++; } if (i <= L.length) { return i; } else { return 0; }}此算法每次循环都要判断数组下标是否越界，改进⽅法：加⼊哨兵，将⽬标值赋给数组下标为0的元素，并从后向前查找。
改进后算法如下：int Search_Seq(SSTable ST, KeyType kval) //在顺序表ST中顺序查找其关键字等于key的数据元素。
若找到，则函数值为该元素在表中的位置，否则为0。
{ ST.elem[0].key = kval; //设置哨兵 for (i = ST.length; ST.elem[i].key != kval; i--) //从后往前找，找不到则返回0 { } return 0;}4.顺序表查找的平均查找长度为：(n+1)/2。
5.上述顺序查找表的查找算法简单，但平均查找长度较⼤，不适⽤于表长较⼤的查找表。
若以有序表表⽰静态查找表，则查找过程可以基于折半进⾏。
算法如下：int Search_Bin(SSTable ST, KeyType kval){ low = 1; high = ST.length; //置区间初值 while (low <= high) { mid = (low + high) / 2; if (kval == ST.elem[mid].key) { return mid; //找到待查元素 } else if (kval < ST.elem[mid].key) { high = mid - 1; //继续在前半区间查找 } else { low = mid + 1; //继续在后半区间查找 } } return 0; //顺序表中不存在待查元素} //表长为n的折半查找的判定树的深度和含有n个结点的完全⼆叉树的深度相同6.⼏种查找表的时间复杂度：（1）从查找性能看，最好情况能达到O(logn)，此时要求表有序；（2）从插⼊和删除性能看，最好情况能达到O(1)，此时要求存储结构是链表。
1、静态查找表2、动态查找表3、哈希查找表
分块查找
存储方式： 线性表分成若干块，每个块内的元素的关键字不 一定有序（“块内无序”） 块与块之间必须按键值有序，即前一块中的最大 键值小于后一块中的最小键值（“分块有序”）。 附加索引表： 索引表的一块索引表结点由键域、链域组成。
存放指向本块第 一个结点的指针
存放相应块的 最大键值。
分块查找
Fibonacci 查找
实现
设结点的总数为 n = Fu - 1，查找键值为 key 的结点
首先比较 key ST[Fu－1].key 如果 key < ST[Fu－1].key ，则比较 key 与 ST[Fu－1 - Fu－3].key 如果 key > ST[Fu－1].key ，则比较 key 与 ST[Fu－1+ Fu－3].key
4
0 1
low=1
8
2
9
3
mid=2
10
4
high=3
11
5
13
6
19
7
key
4 0
low=1
8 2
high=1
9 3
10 4
11 5
13 6
19 7
1
key
4 0
low=1
mid=1,但 key=5 <4, 向右
8 2
9 3
10 4
11 5
13 6
19 7
1
high=1（mid-1）
失败条件：low > high; 处于间隙中 的键值导致这种情况！
有序表的查找
key
mid=4
4
0 1
low=1
8
2
9
3
10
数据结构简单课程设计
数据结构简单课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解数据结构的基本概念，掌握常见的数据结构类型，如线性表、栈、队列、树、图等。
2. 学会分析不同数据结构的特点，能够根据实际问题选择合适的数据结构进行存储和处理。
3. 掌握数据结构中基本算法的实现，如排序、查找等，并了解其性能分析。
技能目标：1. 培养学生运用数据结构解决实际问题的能力，能够独立设计简单的数据结构应用方案。
2. 提高学生的编程实践能力，学会使用编程语言（如C/C++）实现数据结构和算法。
3. 培养学生通过分析数据结构算法性能，进行优化和改进的能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对数据结构的兴趣，激发学习热情，形成主动探索和积极进取的学习态度。
2. 增强学生的团队合作意识，培养在团队项目中分工合作、共同解决问题的能力。
3. 培养学生严谨、细致、负责的学术态度，提高对算法和程序的正确性、可靠性的认识。
本课程针对高年级学生，结合学科特点，注重理论与实践相结合，通过课程学习，使学生在掌握基本数据结构知识的基础上，提高解决实际问题的能力，为后续相关课程和未来从事计算机相关工作奠定基础。
二、教学内容1. 数据结构基本概念：介绍数据结构的概念、作用和分类，重点讲解线性结构与非线性结构的特点。
教材章节：第一章 数据结构绪论2. 线性表：讲解线性表的定义、特点，以及顺序存储和链式存储的实现方式。
教材章节：第二章 线性表3. 栈与队列：介绍栈和队列的基本概念、操作原理，分析其应用场景。
教材章节：第三章 栈和队列4. 树与二叉树：讲解树的基本概念、二叉树的性质，以及二叉树的前序、中序、后序遍历算法。
教材章节：第四章 树和二叉树5. 图：介绍图的定义、存储方式，以及图的遍历算法（深度优先搜索和广度优先搜索）。
教材章节：第五章 图6. 排序算法：讲解常见排序算法（冒泡排序、选择排序、插入排序、快速排序等）的原理及实现。
教材章节：第六章 排序7. 查找算法：介绍静态查找表和动态查找表，讲解常见查找算法（顺序查找、二分查找、哈希查找等）。
数据结构教案7-8
课题
教学 目的 要求
第 7 章 查找 1.理解查找的基本概念和术语
章节
2.掌握线性表的顺序查找和二分法查找方法及算法实现。
3.掌握二叉排序树的生成和查找方法。
4.掌握散列表的构造方法、查找过程及解决冲突的方法。
教学重点 基于线性表的查找方法；二叉排序树；散列表
教学难点 平衡二叉树；哈希表处理冲突的方法
(1)必须采取顺序存储结构；(2)必须按关键字大小排序的有序表。
二分查找过程：
取表的中间记录关键字与查找 key 进行比较，三种情况：
相等：查找成功；
小于：要查找的记录只可能在表的后半部分；
大于：要查找的记录只可能在表的前半部分。
经过—次比较就可将查找范围缩小一半。如此反复进行，直到找到
给定关键字 key 记录，查找成功；当前查找范围为空，查找失败。
折半查找的过程可描述为:
⑴ low＝1；high=length
⑵ 若 low＞high，则查找失败
⑶
mid
low
high 2
若 key＜L.r[mid].key，则 high＝mid-1，转⑵
若 key＞L.r[mid].key，则 low＝mid+1，转⑵
若 key＝L.r[mid].key，则查找成功，返回 mid
50
92
②若它的右子树非空，则右子树上所有结点的值
8
19
31
24
354249515 2229
38 46
53
均大于根结点的值；
43 60 70 98
③左、右子树本身又各是一棵二叉排序树。
图 7-4 一棵二叉排序树
3
《数据结构》课程标准
《数据结构》课程标准课程名称：数据结构课程代码：3250619适用专业：软件技术专业（软件开发方向）课程性质：专业必修课学时：48学时（理论：24 实践： 24）学分：3学分一、课程概述（一）课程的地位和作用《数据结构》是软件技术专业（软件开发方向）的一门专业必修课。
课程的前导课程是《Java面向对象编程》，本课程在后续软件开发类课程中起着非常重要的作用，其知识的应用将贯穿于本专业的所有课程。
在程序设计中，一个好的程序无非是选择一个合适的数据结构和好的算法，而好的算法的选择很大程度上取决于描述实际问题的数据结构的选取。
所以，学好数据结构，将是进一步提高学生程序设计水平的关键之一。
数据结构的应用水平是区分软件开发、设计人员水平高低的重要标志之一，缺乏数据结构和算法的深厚功底，很难设计出高水平的具有专业水准的应用程序。
本课程的改革理念是，坚持工程化、实用化教学，密切适应计算机技术的发展趋势，坚持学以致用；解决抽象理论与实践相脱节现象，让绝大多数学生在有限的时间内迅速掌握课程的基本理论知识，并把理论知识应用到软件开发的实际工作中，开发出高质是的应用软件。
（二）课程设计思路课程资源建设遵循三个原则、一个过程、四个应用层次。
课程内容的选取遵循科学性原则，课程内容的选取依据数据结构课程在学科体系的理论体系，结合其在实际开发中的使用频度及难易程度，选取适合高职学生的学习内容；课程内容的组织遵循情境性原则，所有模块的内容按一个过程进行组织。
课程内容置于由实践情境建构的以软件开发过程主要逻辑为主线的行动体系之中，采用打碎、集成的思想，将学科体系中所涉及的概念、方法、原理打碎，然后按照软件开发过程逻辑重新集成。
课程资源的建设充分体现人本性原则，按人类掌握知识的基本规律“获取—>内化—>实践—>反思—>新的获取”，开发四个实践层次“验证性应用、训练性应用、设计性应用、创造性应用”的训练题库。
二、培养目标（一）总体目标《数据结构》课程以培养学生的数据抽像能力和复杂程序设计的能力为总目标。
动态查找表的几种查找方法
动态查找表的几种查找方法动态查找表是计算机科学中常用的数据结构，用于在大量数据中高效地查找目标值。
动态查找表的查找方法有多种，包括线性查找、二分查找、哈希查找和二叉查找树等。
本文将对这几种查找方法进行详细介绍。
一、线性查找线性查找是最简单的查找方法之一，它逐个比较待查找元素和数据集中的每个元素，直到找到目标值或遍历完整个数据集。
线性查找的时间复杂度为O(n)，其中n为数据集的大小。
二、二分查找二分查找是一种高效的查找方法，前提是数据集必须是有序的。
它通过将数据集分成两部分，并与目标值进行比较，从而确定目标值在哪一部分中，然后在该部分中继续进行二分查找。
二分查找的时间复杂度为O(log n)，其中n为数据集的大小。
三、哈希查找哈希查找是一种基于哈希表的查找方法，它通过将目标值经过哈希函数转换成一个索引，然后在哈希表中查找该索引对应的值。
哈希查找的时间复杂度为O(1)，即常数时间。
然而，哈希查找的效率受到哈希函数和哈希冲突的影响，如果存在大量的哈希冲突，查找效率会降低。
四、二叉查找树二叉查找树（Binary Search Tree，简称BST）是一种基于二叉树的查找方法。
它具有以下特点：对于二叉查找树中的任意节点，其左子树中的所有节点值都小于它的值，右子树中的所有节点值都大于它的值。
通过比较目标值和当前节点的值，可以确定目标值在左子树还是右子树中，从而实现查找操作。
二叉查找树的平均时间复杂度为O(log n)，其中n为二叉查找树中节点的个数。
以上是动态查找表的几种常见的查找方法，每种方法都有其适用的场景和优劣势。
在选择查找方法时，需要根据具体的需求和数据特点来进行选择。
如果数据集较小且无序，线性查找可能是一种较好的选择；如果数据集有序，二分查找是一种高效的方法；如果对查找速度要求很高，可以考虑使用哈希查找；如果需要频繁进行插入和删除操作，并且希望保持数据有序，可以选择二叉查找树。
除了以上介绍的几种查找方法，还有其他一些常见的动态查找表，如平衡二叉树、红黑树、B树等。
数据结构第九章动态查找
当数据结构中元素数量较大，且元素顺序不重要时，可以使
哈希查找是一种基于哈希表的查找算法，通过将键映
射到哈希表中对应的槽位，快速定位到元素。
02
哈希查找的时间复杂度为O(1)，即平均时间复杂度为
常数时间，具有很高的查找效率。
03
哈希查找适用于数据量较大且数据插入、删除频繁的
平衡二叉树
如AVL树和红黑树，保持树平衡以实现高效的查找、插入和删除操作。
B树和B+树
适用于磁盘或其它直接存储设备上的数据查找，能够减少磁盘I/O操作。
算法的优化与改进
01
哈希表的负载因子
合理设置哈希表的负载因子，以 平衡哈希表的查找性能和冲突率。
02
平衡二叉树的旋转 操作
在插入和删除节点时，通过旋转 操作保持树的平衡，提高查找效 率。
03
B树和B+树的分裂 与合并
在节点分裂和合并时，合理调整 节点数据，减少磁盘I/O操作。
实际应用案例分析
数据库索引
数据库索引使用哈希表、B树或B+树等数据结构，以 提高数据查找速度。
搜索引擎
搜索引擎使用倒排索引、B树或B+树等数据结构，快 速定位网页内容。
文件系统
许多现代文件系统使用B树或B+树等数据结构，以提 高文件查找、读取和写入速度。
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额外空间复杂度
对于某些动态查找算法，如二分查找，需要额外的空间来存储中间结果，因此 其空间复杂度为O(log n)。而哈希表查找等其他算法则不需要额外的空间，其 空间复杂度为O(1)。
05
动态查找的实践应用
数据结构的选择
哈希表
适用于快速查找，但需要处理哈希冲突。
数据结构课程设计安排
数据结构课程设计安排一、课程目标知识目标：1. 理解数据结构的基本概念，掌握线性表、树、图等常见数据结构的特点及应用场景。
2. 学会分析不同数据结构在解决实际问题中的优劣，并能够选择合适的数据结构进行问题求解。
3. 掌握常见排序算法和查找算法，了解其时间复杂度和空间复杂度。
技能目标：1. 培养学生运用数据结构解决实际问题的能力，提高编程实践能力。
2. 培养学生通过分析问题，设计并实现相应数据结构及其算法的能力。
情感态度价值观目标：1. 激发学生对数据结构和算法的兴趣，培养主动探究和自主学习的精神。
2. 培养学生面对复杂数据结构问题时，保持积极的态度，勇于克服困难，善于合作与交流。
3. 增强学生的创新意识，培养将数据结构知识应用于实际生活中的能力。
课程性质：本课程为计算机科学与技术及相关专业的一门专业基础课，旨在帮助学生建立扎实的数据结构基础，提高编程能力和解决问题的能力。
学生特点：学生已具备一定的编程基础，对数据结构有初步了解，但缺乏深入理解和实践。
教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，通过案例分析和课堂实践，使学生掌握数据结构的基本知识，提高解决实际问题的能力。
将课程目标分解为具体的学习成果，以便于教学设计和评估。
二、教学内容1. 线性表：介绍线性表的定义、特点和基本操作，包括顺序存储和链式存储结构，以及线性表的应用案例。
2. 栈和队列：讲解栈和队列的基本概念、存储结构和操作方法，分析其应用场景，如表达式求值、递归算法等。
3. 串：探讨串的定义、存储结构以及模式匹配算法，如BF算法、KMP算法等。
4. 树：研究树的基本概念、二叉树、线索二叉树、二叉排序树、平衡二叉树、哈夫曼树及其应用。
5. 图：介绍图的定义、存储结构、遍历算法（深度优先和广度优先搜索）、最短路径算法（如Dijkstra和Floyd算法）、最小生成树算法（如Prim和Kruskal算法）等。
6. 排序算法：讲解常见排序算法（如冒泡排序、选择排序、插入排序、快速排序、归并排序、堆排序等）及其时间复杂度和空间复杂度。
数据结构_第9章_查找2-二叉树和平衡二叉树
F
PS
C
PR
CL Q
QL SL S SL
10
3
18
2
6 12
6 删除10
3
18
2
4 12
4
15
15
三、二叉排序树的查找分析
1) 二叉排序树上查找某关键字等于给定值的结点过程，其实 就是走了一条从根到该结点的路径。 比较的关键字次数＝此结点的层次数; 最多的比较次数＝树的深度（或高度），即 log2 n+1
-0 1 24
0 37
0 37
-0 1
需要RL平衡旋转 (绕C先顺后逆）
24
0
-012
13
3573
0
01
37
90
0 53 0 53
0 90
作业
已知如下所示长度为12的表：
（Jan, Feb, Mar, Apr, May, June, July, Aug, Sep, Oct, Nov, Dec）
(1) 试按表中元素的顺序依次插入一棵初始为空的二叉 排序树，画出插入完成之后的二叉排序树，并求其在 等概率的情况下查找成功的平均查找长度。
2) 一棵二叉排序树的平均查找长度为：
n i1
ASL 1
ni Ci
m
其中：
ni 是每层结点个数； Ci 是结点所在层次数； m 为树深。
最坏情况：即插入的n个元素从一开始就有序， ——变成单支树的形态！
此时树的深度为n ; ASL= (n+1)/2 此时查找效率与顺序查找情况相同。
最好情况：即：与折半查找中的判ห้องสมุดไป่ตู้树相同（形态比较均衡） 树的深度为：log 2n +1 ； ASL=log 2(n+1) –1 ；与折半查找相同。
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编号： 139数据结构与算法课程设计说明书动态查找表学院：海洋信息工程学院专业：计算机科学与技术学生姓名：学号：指导教师：2015年 6 月26 日动态查找表学生姓名：银杰指导老师：王晓莹摘要本课程设计说明书系统地阐述了我使用C语言在Code::Blocks软件编写的动态查找表程序的整个过程，编写的环境是win7 64位操作系统。
根据题目要求，编写动态查找表使用二叉排序树，即二叉链表作为存储结构。
该程序具有建立数据功能、具有数据查找功能、具有数据插入功能、具有数据删除功能等基本功能操作。
关键词：动态查找表，Code::Blocks软件，win7 64位操作系统，C#d ynamic lookup tableAuthor :yinjieTutor :WangxiaoyingAbstractThis course design specification system to explain the whole process of using C language in Code:: Blocks software written in the dynamic look-up table program, the preparation of the environment is win7 64 bit operating system. According to the topic request, the preparation of the dynamic look-up table using the two fork sort tree, that is, the two binary list as the storage structure. The program has the function of building data, data searching, data insertion, data deletion and so on.Key words:dynamic lookup table, Code::Blocks software,win7 64 bit operating system，C #目录引言 (1)查找的基本概念 (1)小结 (1)题目 (1)第1章程序的构图设计 (2)1.1动态查询表： (2)1.2程序功能流程图： (2)(1)、主函数模块 (2)(2)、二叉排序树的生成 (3)(3)、二叉排序树的查找模块 (4)(4)、二叉排序树的插入模块 (4)(5)、二叉排序树删除连接模块 (5)(6)、二叉排序树的删除模块 (5)(7)、二叉排序树的遍历模块 (6)第2章详细设计的程序 (6)各函数模块 (6)(1)主函数模块 (6)(2)二叉排序树的生成模块 (8)(3)二叉排序树的查找模块 (8)(4)二叉排序树的插入模块 (9)(5)多态查找表删除模块 (10)(6)二叉排序树的中序遍历模块 (12)第3章程序测试和运行 (12)3.1程序测试 (12)3.2程序运行 (13)1、主界面 (13)2、建立二叉排序树模块界面 (13)3、二叉排序树查找模块界面 (14)4、二叉排序树插入模块界面 (14)5、二叉排序树删除模块界面 (14)6、退出程序的界面 (14)总结 (15)程序完成情况 (15)有待改进之处 (15)课程设计期间的收获 (15)附录源代码如下 (17)引言查找的基本概念查找又称为检索，就是从一个数据元素集合中找出某个特定的数据元素。
查找是数据处理中最为常用的一种操作，查找算法的优劣对整个软件系统的效率影响很大，尤其当所涉及的数据量较大时，更是如此。
在一个数据集合中进行查找操作可选用的方法与该数据元素集合的存储结构有很大关系。
查找是根据某个给定的值，在数据元素构成的集合中确定是否在这样一个数据元素，它的关键字等于给定值的关键字。
要进行查找，必须明确要查找对象的特征，也就是要查找元素的关键值。
如果在数据集合中能找到与给定值相等的关键字，则该关键字所属的数据元素就是所要查找的数据元素，此时称该查找成功；如果查遍了整个数据元素集合也未能找到与给定值相等的关键字，则称该查找失败。
小结当然对于这个说明书，我不可能做得至善至美，但是一些基本的格式内容还是符合要求的。
首先，我对查找表进行一个简要的概述。
然后，我就查找表进行了详细的分析，这是设计中很重要的一步。
接下来，我把查找表中所有的设计简明清晰地展现出来，并把我在设计中遇到的问题和分析解决问题的办法做了分析。
最后，在结论中，我对自己的课程设计做了总体的评价同时简述了我在这次课程设计中的收获和经验。
题目选题十二：动态查找表【问题描述】利用二叉排序树完成动态查找表的建立、指定关键字的查找、插入与删除指定关键字结点。
【任务要求】算法输入：指定一组数据。
算法输出：显示二叉排序树的中序遍历结果、查找成功与否的信息、插入和删除后的中序遍历结果(排序结果)。
算法要点：二叉排序树建立方法、动态查找方法,对树进行中序遍历。
【测试数据】自行设定，注意边界等特殊情况。
第1章程序的构图设计1.1动态查询表：依照输入的一组数据{56,80,65,20}所得的二叉排序树如下（a）所示：当插入11的时候就如（b）所示。
（a）（b）1.2程序功能流程图：(1)、主函数模块(2)、二叉排序树的生成(3)、二叉排序树的查找模块(4)、二叉排序树的插入模块(5)、二叉排序树删除连接模块(6)、二叉排序树的删除模块(7)、二叉排序树的遍历模块第2章详细设计的程序各函数模块(1)主函数模块：用主函数main()来实现。
主要是通过设计一个do()函数并让主函数调用它来显示主菜单，让用户选择操作。
在do()函数中，我应用了switch-case语句来进行选择，是个比较简单实现的模块。
最后若选择“5”退出循环。
否则继续循环。
主要代码如下：int main(){bitree T=NULL,p;ElemType e;int n;int h;char c;do{printf("********************************************************\n");printf("* *\n");printf("* 动态查找表*\n");printf("* 1. 建立二叉排序树*\n");printf("* 2. 二叉排序树查找元素*\n");printf("* 3. 二叉排序树插入元素*\n");printf("* 4. 二叉排序树删除元素*\n");printf("* 5. 退出*\n");printf("* *\n");printf("********************************************************\n");printf("请输入你的选择: \n"); scanf("%d",&h);switch(h){case 1:Init(T);printf("中序遍历二叉排序树: ");Zhongxu(T);printf("\n");break;case 2:printf("请输入要查找的数据:\n");scanf("%d",&n);e.key=n;if(Search(T,e,NULL,p))printf("数据已经存在!\n");else{ printf("数据不存在!\n"); }break;case 3:printf("请输入要插入的数据:\n");scanf("%d",&n);e.key=n;if(Search(T,e,NULL,p))printf("已经存在!\n");else{Insert(T, e); printf("成功插入!\n");printf("中序遍历二叉排序树: ");Zhongxu(T);printf("\n");}break;case 4:printf("请输入要删除的数据:\n");scanf("%d",&n);e.key=n;if(Search(T,e,NULL,p)){ Deletebit(T,n); printf("已经成功删除!\n");printf("中序遍历二叉排序树: ");Zhongxu(T);printf("\n"); }else printf("数据不存在!\n");break;case 5:printf("退出！\n");break;default:printf("选择错误，重新开始!\n");}} while(h!=5);}(2)二叉排序树的生成模块：二叉排序树的生成，是从空的二叉排序树开始，每输入一个结点数据，就调用一次插入算法将它插到当前已经生成的二叉排序树中。
主要代码如下：void Init(bitree &T)//构造一个动态查找表T{int x;int i;int n;ElemType e;printf("请输入结点个数: ");scanf("%d",&x);for(i=1;i<=x;i++){printf("第%d个结点数据值:",i);scanf("%d",&n);e.key=n;Insert(T,e);}printf("二叉排序树已经建立!\n");}(3)二叉排序树的查找模块：二叉排序树的查找方法如下。
当二叉排序树为空时，查找失败。
当二叉排序树根结点的关键字等于key时，查找成功。
当二叉排序树根结点的关键字大于key时，从根结点的左子树中以同样方法进行查找。
当二叉树根结点的关键字小于key时，从根结点的右子树以同样方法进行查找。
显然，该过程是一个递归过程，下面给出这一算法的实现。
主要代码：bitree Search(bitree T,ElemType e,bitree f,bitree &p)//在二叉排序树中查找数据{if(!T){p=f;return NULL;}//查找不成功else if(T->data.key==e.key){p=T;return T;} //查找成功else if(T->data.key>e.key)return Search(T->lchild,e,T,p);else return Search(T->rchild,e,T,p);}//在二叉排序树中查找数据(4)二叉排序树的插入模块：若要将一个关键字值为key的结点t插到二叉排序树中，只需要使该结点插入后，二叉排序树中的元素依然按照原来的规律排列即可。