[精品]数据结构课件吴伟民编著

第一章 绪论
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
第一章
教学目的：
绪论
（1）了解数据结构及算法的概念；
（2）掌握计算语句频度和估算算法
时间复杂度的方法。 教学的重点和难点：估算算法时间复
Fra Baidu bibliotek
杂度。
1.1 什么是数据结构
什么是程序、软件？
a1 a3 a5 a2 a4 a6
a1 a2 a3 a4 a5 a6
数据结构： 带结构的数据元素的集合
再例，在一维数组 {a1, a2, a3, a4, a5, a6} 的数 据元素之间存在如下的次序关系:
{<ai, ai+1>| i=1, 2, 3, 4, 5}
可见，不同的“关系”构成不同的“结构” 或者说，数据结构是相互之间存在着某种逻 辑关系的数据元素的集合。
序偶：由两个具有给定次序的元素x和y所组成的 序列,记为<x,y>。 关系：是指集合中元素之间的相互联系。 是集合中某些元素所构成的序偶的集合。 例如 D={A，B，C，D，E} R={<A,D>,<D,C>,<D,E>}和 R={<A,C>,<B,D>,<A,D>} 都是D上的一种关系。
数据结构： 带结构的数据元素的集合
C6
求解非数值计算的问题：
主要考虑的是设计出合适的数据结构
及相应的算法。
即：首先要考虑对相关的各种信息如 何表示、组织和存储？ 因此，可以认为：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。
数据结构课程的形成和发展：
形成阶段： 60年代初期，“数据结构”有关的内容散见 于操作系统、编译原理和表处理语言等课程。 1968年，“数据结构”被列入美国一些大 学计算机科学系的教学计划。 发展阶段： 数据结构的概念不断扩充，包括了网络、集 合代数论、关系等“离散数学结构”的内容。 70年代后期，我国高校陆续开设该课程。
具体来说，数据结构包含三个方面的内容，即 数据的逻辑结构，数据的存贮结构和对数据所 施加的运算
数据的逻辑结构
逻辑结构：指数据元素之间逻辑关系的整体。
关联方式或邻接关系
学籍管理问题中，表项之间的逻辑关系指的是什么？ 人机对弈问题中，格局之间的逻辑关系指的是什么？
教学计划编排问题中，课程之间的逻辑关系指的是什么？
……
例3 教学计划编排问题——图结构
如何表示课程之间的先修关系？
编号
C1
C2 C3 C4 C5 C6
课程名称
高等数学
计算机导论 离散数学 程序设计 数据结构 计算机原理
先修课
无
无 C1 C 1, C 2 C 3, C 4 C 2, C 4
C3
C5 C7
C1 C2
C4
C7
数据库原理
C 4, C 5, C 6
上机安排 上机地点：机房 上机时间： 上机内容： 要求:
所有作业必须独立完成 算法作业必须经上机调试通过 上机考勤3次缺席，按不及格处理 发现上机时间上网，按缺席一次处理
课程重要性
核心基础课程 编程基础 考研课程 计算机等级考试课程 程序员考试课程 请同学们把本课程的学习重视起来！！！
数据结构
主讲教师
邢振祥
1
课程安排
总学时：60 讲课学时：50 实验学时：10 教材： 《数据结构C语言版》严蔚敏、吴伟民
-----清华大学出版社
《数据结构C语言篇》习题与解析 李春葆
-----清华大学出版社
课程要求
课前请做好预习 保持课堂安静，头脑清醒，思维活跃 认真、独立、按时完成并提交作业 重视上机实践，有效利用宝贵的上机时间
假设用三个 4 位的十进制数表示一个含 12 位 数的十进制数。 例如: 3214,6587,9345 ─ a1(3214),a2(6587),a3(9345)
则在数据元素 a1、a2 和 a3 之间存在着
“次序”关系
a1,a2、a2,a3
3214，6587，9345 ≠ 6587，3214，9345 a1 a2 a3 a2 a1 a3
学号 0001 0002 0003 … 姓名 王 军 李 明 汤晓影 … 性别 男 男 女 … 出生日期 1983/09/02 1982/12/25 1984/03/26 … 政治面貌 团员 党员 团员 …
例2 人机对弈问题——树结构
如何实现对弈?各格局之间是什么关系？
……..
……..
……
……
…...
《数据结构课程》所处的地位：
1.2 基本概念和术语
数据(Data):是对信息的一种符号表示。在计算机科学 中是指所有能输入到计算机中并被计算机程序处理的 符号的总称。 数据元素(Data Element):是数据的基本单位，在计算 机程序中通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。数据项是 数据的不可分割的最小单位。 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…… 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。
数值计算解决问题的一般步骤：
数学模型→选择计算机语言→编出程序→ 测试→最终解答。 数值计算的关键是：如何得出数学模型 （方程）？ 程序设计人员比较关注程序设计的技巧。
非数值计算问题：
数据元素之间的相互关系一般无法用数学 方程加以描述
例1 学籍管理问题——表结构
完成什么功能?各表项之间是什么关系？
N.沃思（Niklaus Wirth)教授提出：
程序=算法+数据结构
程序设计:为计算机处理问题编制一组指 令集 算法:处理问题的策略 数据结构:问题的数学模型
软件=程序+文档（软件工程的观点）
电子计算机的主要用途：
早期：
主要用于数值计算。
后来：
处理逐渐扩大到非数值计算领域 （能处理多种复杂的具有一定结构关系的 数据）。
数据结构： 带结构的数据元素的集合
又例，在2行3列的二维数组{a1, a2, a3, a4, a5, a6} 中六个元素之间 a1 a2 a3 存在两个关系: a4 a5 a6
行的次序关系:
row = {<a1,a2>,<a2,a3>,<a4,a5>,<a5,a6>}
列的次序关系:
col = {<a1,a4>,<a2,a5>,<a3,a6>}