第一讲-数据结构基本概念

胜利
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1
72
河源 3
4
长利 4
3 太华
2 1 桦南
发生疫情的五个村子
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1 v2
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4
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村子联系网络图
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快速送达疫苗
计算机处理的对象是图 元素间的关系是复杂的图形或网状关
系 施加于对象上的操作有查询、插入、
删除等
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2、数据结构研究的范畴
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1、数据与数据结构
数据：数据是信息的载体，是描述客观事 物的数、字符、以及所有能输入到计算机 中，被计算机程序识别和处理的符号的集 合。是计算机操作的对象的总称。
数据元素：是数据的基本单位，具有完整 确定的实际意义。在程序中常作为一个整 体进行考虑和处理。一个数据元素可由若 干个数据项组成。
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N皇后问题
计算机处理的对象是树形结构 元素间的关系是层次关系 施加于对象上的操作有查询、插入、
删除等
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已知五个村子发生了疫情，由一人将疫 苗送达到5个村庄。目标是寻找一条耗时 最少的路线。
数据结构
数据结构概述
数据结构基本概念
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滨州学院信息工程系
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数据结构课程的地位
它是计算机专业及相关专业的核心课程之一， 是计算机及相关专业的重要骨干基础课程。
它针对非数值计算的程序设计问题，研究计算 机的操作对象以及它们之间的关系和操作。即 其研究目的是研究有效地组织和处理非数值类 型数据的理论、技术和方法。
上机 合计
学时 8 8 10
32 96
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本节内容
数据结构讨论的范畴 数据结构中的基本概念
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一、数据结构讨论的范畴
Niklaus Wirth：
Algorithm + Data Structures = Programs
算法:
处理问题的策略
数据结构: 问题的数学模型
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由以上三个例子可见，描述这类非数 值计算问题的数学模型不再是数学方 程，而是诸如表、树、图之类的数据 结构。
因此，简单说来，数据结构是一门研 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 操作的学科。
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3、数据结构课程的特点
数据结构是介于数学、计算机硬件 和计算机软件之间的一门计算机科 学与技术专业的核心课程，是编译 原理、操作系统、数据库、人工智 能等课程的基础。
程序设计＝好算法＋好结构
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5、学习目标
对每个数据结构加强对存在代价与效益 的观念
掌握常用的数据结构——将常用的数据 结构放入你的工具包
理解怎样去衡量一个数据结构或程序的 代价
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6、怎样学习数据结构
重基础(牢固准确掌握)讲实际(实现、分析算法)
上课认真听讲、适当做好笔记，认真独立完成 作业
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数据项：是数据不可分割的最小单 位，是构成数据元素的项目。
数据对象：数据的子集。具有相同 性质的数据成员（数据元素）的集 合。
整数数据对象 N = { 0, 1, 2, … }
字母字符数据对象 C={ ‘A’,’B’,……‘Z’}
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数据结构：是相互之间存在一种或多种 特定关系的数据元素的集合
带结构的数据元素的集合
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常见的数据结构
线性结构
树形结构
图状结构
集合结构
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数据结构的表示
2)选择何种存储结构？ ❖若把所有记录依次存储在一个数组中——采 用顺序存储结构
❖若采用指针链表——采用链式存储结构
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学生信息管理系统
计算机处理的对象是表 元素间的关系是线性关系 施加于对象上的操作常见有查询、插
入、删除等
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n皇后问题
o
oxo oxo
x o
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学时数：96（64学时授课＋32学时上机）
教材：严蔚敏编著，数据结构（C语言版）， 清华大学出版社
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内容安排
章 内 容 学时 章
1 绪论 4 7
2 线性表
8
8
3 栈和队列 8 9
4
串
4
5
数组与广义 表
6
6 树和二叉树 8
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内容 图 查找 排序
做好预习和及时复习；
课后需要多读教材和参考书，查看相关内容， 在理解基本内容的基础上，勤思考多练习
上机实验十分重要，一定要在上机前做好充分 准备，多采用不同的数据存储结构和不同的实 现算法解决同一个问题。
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二、数据结构中的基本概念
数据与数据结构 数据类型 抽象数据类型
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数据结构的核心研究内容Hale Waihona Puke Baidu
数据的逻辑结构、存储结构及它们之间的关 系和相应的基本操作运算的定义和实现。
教材围绕数据结构的三种基本结构：线性结 构（第2-5章）、树形结构（第6章）和图形 结构（第7章）展开讨论，研究解决如下问 题：一个具体问题的逻辑结构是什么？适宜 选用什么样的存储结构？采用什么样的操作 实现算法效率更高？
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概括地说：
• 数据结构是一门讨论“描述现实世界 实体的数学模型(非数值计算)及其上的 操作在计算机中如何表示和实现”的 学科。
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1、问题举例
学生信息包括学号、姓名、性别、籍贯。建 立一个学生档案，要求：查找“王红”是否存在。
1)如何记录所有学生记录（及选择何种逻辑数 据结构）？
同时，数据结构技术也广泛应用 于信息科学、系统工程、应用数学 以及各种工程技术领域。
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数据结构课程特点（续）
数据结构课程集中讨论软件开发过程 中的设计阶段、同时涉及编码和分析 阶段的若干基本问题。此外，为了构 造出好的数据结构及其实现，还需考 虑数据结构及其实现的评价与选择。
因此，数据结构的内容包括三个层次 的五个“要素”，如下图所示：
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数据结构课程内容体系
方面 层次
抽象
数据表示 逻辑结构
数据处理 基本运算
实现 存储结构
算法
评价 不同结构的比较及算法分析
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4、学习的目的
计算机内的数值问题依靠方程，而非 数值问题（如表、树、图等）则要依 靠数据结构。