数据结构

数据结构
数据结构

Data Structures 数据结构?

This chapter describes some things you?ve learned about already in more detail, and adds some new things as well.

本章深入讲述一些你已经学习过的东西,并且还加入了新的内容。

Tuples and Sequences 元组和序列?

We saw that lists and strings have many common properties, such as indexing and slicing operations. They are two examples of sequence data types (see Sequence Types — str, bytes, bytearray, list, tuple, range). Since Python is an evolving language, other sequence data types may be added. There is also another standard sequence data type: the tuple.

我们知道列表和字符串有很多通用的属性,例如索引和切割操作。它们是序列类型中的两种(参见Sequence Types — str, bytes, bytearray, list, tuple, range)。困为Python 是一个在不断进化的语言,也可能会加入其它的序列类型。这里我们介绍另一个标准序列类型:tuple (元组)。

A tuple consists of a number of values separated by commas, for instance:

元组由若干逗号分隔的值组成,例如:

>>>t = 12345, 54321, 'hello!'

>>>t[0]

12345

>>>t

(12345, 54321, 'hello!')

>>># Tuples may be nested:

...u = t, (1, 2, 3, 4, 5)

>>>u

((12345, 54321, 'hello!'), (1, 2, 3, 4, 5))

As you see, on output tuples are always enclosed in parentheses, so that nested tuples are interpreted correctly; they may be input with or without surrounding parentheses, although often parentheses are necessary anyway (if the tuple is part of a larger expression).

如你所见,元组在输出时总是有括号的,以便于正确表达嵌套结构。在输入时可能有或没有括号,不过括号通常是必须的(如果元组是更大的表达式的一部分)。

Tuples have many uses. For example: (x, y) coordinate pairs, employee records from a database, etc. Tuples, like strings, are immutable: it is not possible to assign to the individual items of a tuple (you can simulate much of the same effect with slicing and concatenation, though). It is also possible to create tuples which contain mutable objects, such as lists.

元组有很多用途。例如(x, y)坐标点,数据库中的员工记录等等。元组就像字符串,不可改变:不能给元组的一个独立的元素赋值(尽管你可以通过联接和切片来模仿)。也可以通过包含可变对象来创建元组,例如链表。

A special problem is the construction of tuples containing 0 or 1 items: the syntax has some extra quirks to accommodate these. Empty tuples are constructed by an empty pair of parentheses; a tuple with one item is constructed by following a value with a comma (it is not sufficient to enclose a single value in parentheses). Ugly, but effective. For example:

一个特殊的问题是构造包含零个或一个元素的元组:为了适应这种情况,语法上有一些额外的改变。一对空的括号可以创建空元组;要创建一个单元素元组可以在值后面跟一个逗号(在括号中放入一个单值是不够的)。丑陋,但是有效。例如:

>>>empty = ()

>>>singleton = 'hello', # <-- note trailing comma

>>>len(empty)

>>>len(singleton)

1

>>>singleton

('hello',)

The statement t = 12345, 54321, 'hello!' is an example of tuple packing: the values 12345, 54321 and 'hello!' are packed together in a tuple. The reverse operation is also possible:

语句t = 12345, 54321, …hello!? 是元组封装(sequence packing)的一个例子:值12345,54321 和…hello!? 被封装进元组。其逆操作可能是这样:

>>>x, y, z = t

This is called, appropriately enough, sequence unpacking. Sequence unpacking requires the list of variables on the left to have the same number of elements as the length of the sequence. Note that multiple assignment is really just a combination of tuple packing and sequence unpacking!

称其为序列拆封非常合适。序列拆封要求左侧的变量数目与序列的元素个数相同。要注意的是可变参数(multiple assignment )其实只是元组封装和序列拆封的一个结合!

There is a small bit of asymmetry here: packing multiple values always creates a tuple, and unpacking works for any sequence.

这里有一点不对称:封装多重参数通常会创建一个元组,而拆封操作可以作用于任何序列。More on Lists 深入链表?

The list data type has some more methods. Here are all of the methods of list objects:

链表类型有很多方法,这里是链表类型的所有方法:

list.append(x)?

Add an item to the end of the list; equivalent to a[len(a):] = [x].

把一个元素添加到链表的结尾,相当于a[len(a):] = [x]。

list.extend(L)?

Extend the list by appending all the items in the given list; equivalent to a[len(a):] = L.

通过添加指定链表的所有元素来扩充链表,相当于a[len(a):] = L。

list.insert(i, x)?

Insert an item at a given position. The first argument is the index of the element before which to insert, so a.insert(0, x) inserts at the front of the list, and a.insert(len(a), x) is equivalent to a.append(x).

在指定位置插入一个元素。第一个参数是准备插入到其前面的那个元素的索引,例如

a.insert(0, x) 会插入到整个链表之前,而a.insert(len(a), x) 相当于a.append(x) 。

list.remove(x)?

Remove the first item from the list whose value is x. It is an error if there is no such item.

删除链表中值为x的第一个元素。如果没有这样的元素,就会返回一个错误。

list.pop([i])?

Remove the item at the given position in the list, and return it. If no index is specified, a.pop() removes and returns the last item in the list. (The square brackets around the i in the method signature denote that the parameter is optional, not that you should type square brackets at that position. You

will see this notation frequently in the Python Library Reference.)

从链表的指定位置删除元素,并将其返回。如果没有指定索引,``a.pop()`` 返回最后一个元素。元素随即从链表中被删除。(方法中i两边的方括号表示这个参数是可选的,而不是要求你输入一对方括号,你会经常在Python 库参考手册中遇到这样的标记。)

list.index(x)?

Return the index in the list of the first item whose value is x. It is an error if there is no such item.

返回链表中第一个值为x的元素的索引。如果没有匹配的元素就会返回一个错误。

list.count(x)?

Return the number of times x appears in the list.

返回x在链表中出现的次数。

list.sort()?

Sort the items of the list, in place.

对链表中的元素进行“就地”排序。

list.reverse()?

Reverse the elements of the list, in place.

“就地”倒排链表中的元素。

An example that uses most of the list methods:

下面这个示例演示了链表的大部分方法:

>>>a = [66.25, 333, 333, 1, 1234.5]

>>>print(a.count(333), a.count(66.25), a.count('x'))

2 1 0

>>>a.insert(2, -1)

>>>a.append(333)

>>>a

[66.25, 333, -1, 333, 1, 1234.5, 333]

>>>a.index(333)

1

>>>a.remove(333)

>>>a

[66.25, -1, 333, 1, 1234.5, 333]

>>>a.reverse()

>>>a

[333, 1234.5, 1, 333, -1, 66.25]

>>>a.sort()

>>>a

[-1, 1, 66.25, 333, 333, 1234.5]

Using Lists as Stacks 将列表当做堆栈使用?

The list methods make it very easy to use a list as a stack, where the last element added is the first element retrieved (“last-in, first-out”). To add an item to the top of the stack, use append(). To retrieve an item from the top of the stack, use pop() without an explicit index. For example:

链表方法使得链表可以很方便的做为一个堆栈来使用,堆栈作为特定的数据结构,最先进入的元素最后一个被释放(后进先出)。用append() 方法可以把一个元素添加到堆栈顶。用不指定索引的pop() 方法可以把一个元素从堆栈顶释放出来。例如:

>>>stack = [3, 4, 5]

>>>stack.append(6)

>>>stack.append(7)

>>>stack

[3, 4, 5, 6, 7]

>>>stack.pop()

7

>>>stack

[3, 4, 5, 6]

>>>stack.pop()

6

>>>stack.pop()

5

>>>stack

[3, 4]

Using Lists as Queues 将列表当作队列使用?

You can also use a list conveniently as a queue, where the first element added is the first element retrieved (“first-in, first-out”). To add an item to the back of the queue, use append(). To retrieve an item from the front of the queue, use pop() with 0 as the index. For example:

你也可以把链表当做队列使用,队列作为特定的数据结构,最先进入的元素最先释放(先进先出)。使用append()方法可以把元素添加到队列最后,以0为参数调用pop() 方法可以把最先进入的元素释放出来。例如:

>>>queue = ["Eric", "John", "Michael"]

>>>queue.append("Terry") # Terry arrives

>>>queue.append("Graham") # Graham arrives

>>>queue.pop(0)

'Eric'

>>>queue.pop(0)

'John'

>>>queue

['Michael', 'Terry', 'Graham']

List Comprehensions 列表推导式?

List comprehensions provide a concise way to create lists from sequences. Common applications are to make lists where each element is the result of some operations applied to each member of the sequence, or to create a subsequence of those elements that satisfy a certain condition.

列表推导式提供了从序列创建列表的简单途径。通常应用程序将一些操作应用于某个序列的每个元素,用其获得的结果作为生成新列表的元素,或者根据确定的判定条件创建子序列。Each list comprehension consists of an expression followed by a for clause, then zero or more for or if clauses. The result will be a list resulting from evaluating the expression in the context of the for and if clauses which follow it. If the expression would evaluate to a tuple, it must be parenthesized.

每个列表推导式都在for之后跟一个表达式,然后有零到多个for或if子句。返回结果是一个根据表达从其后的for和if上下文环境中生成出来的列表。如果希望表达式推导出一个元组,就必须使用括号。

Here we take a list of numbers and return a list of three times each number:

这里我们将列表中每个数值乘三,获得一个新的列表:

>>>vec = [2, 4, 6]

>>>[3*x for x in vec]

[6, 12, 18]

Now we get a little fancier:

现在我们玩一点小花样:

>>>[[x, x**2] for x in vec]

[[2, 4], [4, 16], [6, 36]]

Here we apply a method call to each item in a sequence:

这里我们对序列里每一个元素逐个调用某方法:

>>>freshfruit = [' banana', ' loganberry ', 'passion fruit ']

>>>[weapon.strip() for weapon in freshfruit]

['banana', 'loganberry', 'passion fruit']

Using the if clause we can filter the stream:

我们可以用:keyword`if` 子句作为过滤器:

>>>[3*x for x in vec if x > 3]

[12, 18]

>>>[3*x for x in vec if x < 2]

[]

Tuples can often be created without their parentheses, but not here:

元组经常可以不使用括号就创建出来,不过这里不行:

>>>[x, x**2 for x in vec] # error - parens required for tuples

File "", line 1, in ?

[x, x**2 for x in vec]

^

SyntaxError: invalid syntax

>>>[(x, x**2) for x in vec]

[(2, 4), (4, 16), (6, 36)]

Here are some nested for loops and other fancy behavior:

这里有一些关于循环和其它技巧的演示:

>>>vec1 = [2, 4, 6]

>>>vec2 = [4, 3, -9]

>>>[x*y for x in vec1 for y in vec2]

[8, 6, -18, 16, 12, -36, 24, 18, -54]

>>>[x+y for x in vec1 for y in vec2]

[6, 5, -7, 8, 7, -5, 10, 9, -3]

>>>[vec1[i]*vec2[i] for i in range(len(vec1))]

[8, 12, -54]

List comprehensions can be applied to complex expressions and nested functions:

链表推导式可以使用复杂表达式或嵌套函数:

>>>[str(round(355/113.0, i)) for i in range(1, 6)]

['3.1', '3.14', '3.142', '3.1416', '3.14159']

The del statement del语句?

There is a way to remove an item from a list given its index instead of its value: the del statement. This differs from the pop() method which returns a value. The del statement can also be used to remove slices from a list or clear the entire list (which we did earlier by assignment of an empty list to the slice). For example:

使用del语句可以从一个列表中依索引而不是值来删除一个元素。这与使用pop() 返回一个值不同。可以用del语句从列表中删除一个切割,或清空整个列表(我们以前介绍的方法是给该切割赋一个空列表)。例如:

>>>a = [-1, 1, 66.25, 333, 333, 1234.5]

>>>del a[0]

>>>a

[1, 66.25, 333, 333, 1234.5]

>>>del a[2:4]

>>>a

[1, 66.25, 1234.5]

>>>del a[:]

>>>a

[]

del can also be used to delete entire variables:

也可以用del删除实体变量:

>>>del a

Referencing the name a hereafter is an error (at least until another value is assigned to it). We?ll find other uses for del later.

此后引用a 命名就是一个错误(至少在另一个值赋给它之前)。我们会在后面找到del的其它用途。

Sets 集合?

Python also includes a data type for sets. A set is an unordered collection with no duplicate elements. Basic uses include membership testing and eliminating duplicate entries. Set objects also support mathematical operations like union, intersection, difference, and symmetric difference.

Python 还包含了一个数据类型—— set(集合)。集合是一个无序不重复元素的集。基本功能包括关系测试和消除重复元素。集合对象还支持union(联合),intersection(交),difference (差)和sysmmetric difference(对称差集)等数学运算。

Curly braces or the set() function can be use to create sets. Note: To create an empty set you have to use set(), not {}; the latter creates an empty dictionary, a data structure that we discuss in the next section.

大括号可以用于创建集合。注意:如果要创建一个空集合,你必须用set() 而不是{} ;后者创建一个空的字典,下一节我们会介绍这个数据结构。

Here is a brief demonstration:

以下是一个简单的演示:

>>>basket = {'apple', 'orange', 'apple', 'pear', 'orange', 'banana'}

>>>print(basket)

{'orange', 'bananna', 'pear', 'apple'}

>>>fruit = ['apple', 'orange', 'apple', 'pear', 'orange', 'banana']

>>>fruit = set(basket) # create a set without duplicates

>>>fruit

{'orange', 'pear', 'apple', 'banana'}

>>>'orange' in fruit # fast membership testing

True

>>>'crabgrass' in fruit

False

>>># Demonstrate set operations on unique letters from two words

...

>>>a = set('abracadabra')

>>>b = set('alacazam')

>>>a # unique letters in a

{'a', 'r', 'b', 'c', 'd'}

>>>a - b # letters in a but not in b

{'r', 'd', 'b'}

>>>a | b # letters in either a or b

{'a', 'c', 'r', 'd', 'b', 'm', 'z', 'l'}

>>>a & b # letters in both a and b

{'a', 'c'}

>>>a ^ b # letters in a or b but not both

{'r', 'd', 'b', 'm', 'z', 'l'}

Dictionaries 字典?

Another useful data type built into Python is the dictionary (see Mapping Types — dict). Dictionaries are sometimes found in other l anguages as “associative memories” or “associative arrays”. Unlike sequences, which are indexed by a range of numbers, dictionaries are indexed by keys, which can be any immutable type; strings and numbers can always be keys. Tuples can be used as keys if they contain only strings, numbers, or tuples; if a tuple contains any mutable object either directly or indirectly, it cannot be used as a key. You can?t use lists as keys, since lists can be modified in place using index assignments, slice assignments, or methods like append() and extend().

另一个非常有用的Python 内建数据类型是*字典*(参见:ref:`typesmapping`)。字典在某些语言中可能称为“关联存储”(``associative memories?…)或“关联数组”(``associative arrays?…)。序列是以连续的整数为索引,与此不同的是,字典以*关键字*为索引,关键字可以是任意不可变类型,通常用字符串或数值。如果元组中只包含字符串、数字和元组,它可以做为关键字,如果它直接或间接的包含了可变对象,就不能当做关键字。不能用链表做关键字,因为链表可以用索引、切割或者append() 和extend() 等方法改变。

It is best to think of a dictionary as an unordered set of key: value pairs, with the requirement that the keys are unique (within one dictionary). A pair of braces creates an empty dictionary: {}. Placing a comma-separated list of key:value pairs within the braces adds initial key:value pairs to the dictionary; this is also the way dictionaries are written on output.

理解字典的最佳方式是把它看做无序的*键:值*对集合,关键字必须是互不相同的(在同一个字典之内)。一对大括号创建一个空的字典:``{}``。初始化链表时,在大括号内放置一组逗号分隔的关键字:值对,这也是字典输出的方式。

The main operations on a dictionary are storing a value with some key and extracting the value given the key. It is also possible to delete a key:value pair with del. If you store using a key that is already in use, the old value associated with that key is forgotten. It is an error to extract a value using a

non-existent key.

字典的主要操作是依据关键字来存储和析取值。也可以用del 来删除键:值对。如果你用一个已经存在的关键字存储值,以前为该关键字分配的值就会被遗忘。试图从一个不存在的关键字中读取值会导致错误。

The keys() method of a dictionary object returns a list of all the keys used in the dictionary, in arbitrary order (if you want it sorted, just apply the sort() method to the list of keys). To check whether a single key is in the dictionary, use the in keyword.

字典的keys() 方法返回由所有关键字组成的链表,该链表的顺序不定(如果你需要它有序,只能调用关键字链表的sort() 方法)。使用in关键字可以检查字典中是否存在某一关键字。Here is a small example using a dictionary:

这是一个字典运用的简单例子:

>>>tel = {'jack': 4098, 'sape': 4139}

>>>tel['guido'] = 4127

>>>tel

{'sape': 4139, 'guido': 4127, 'jack': 4098}

>>>tel['jack']

4098

>>>del tel['sape']

>>>tel['irv'] = 4127

>>>tel

{'guido': 4127, 'irv': 4127, 'jack': 4098}

>>>list(tel.keys())

['guido', 'irv', 'jack']

>>>'guido' in tel

True

>>>'jack' not in tel

False

The dict() constructor builds dictionaries directly from lists of key-value pairs stored as tuples. When the pairs form a pattern, list comprehensions can compactly specify the key-value list.

构造函数dict()直接从键值对元组列表中构建字典。如果有固定的模式,列表推导式指定特定的键值对:

>>>dict([('sape', 4139), ('guido', 4127), ('jack', 4098)])

{'sape': 4139, 'jack': 4098, 'guido': 4127}

>>>dict([(x, x**2) for x in (2, 4, 6)]) # use a list comprehension

{2: 4, 4: 16, 6: 36}

Later in the tutorial, we will learn about Generator Expressions which are even better suited for the task of supplying key-values pairs to the dict() constructor.

在本指南的后面章节,我们会学习到生成器表达式,它更适于为dict()构造器生成键值对序列。When the keys are simple strings, it is sometimes easier to specify pairs using keyword arguments:

如果关键字只是简单的字符串,使用关键字参数指定键值对有时候更方便:

>>>dict(sape=4139, guido=4127, jack=4098)

{'sape': 4139, 'jack': 4098, 'guido': 4127}

Looping Techniques 遍历技巧?

When looping through dictionaries, the key and corresponding value can be retrieved at the same time using the items() method.

在字典中遍历时,关键字和对应的值可以使用items() 方法同时解读出来:

>>>knights = {'gallahad': 'the pure', 'robin': 'the brave'}

>>>for k, v in knights.items():

... print(k, v)

...

gallahad the pure

robin the brave

When looping through a sequence, the position index and corresponding value can be retrieved at the same time using the enumerate() function.

在序列中遍历时,索引位置和对应值可以使用enumerate()函数同时得到:

>>>for i, v in enumerate(['tic', 'tac', 'toe']):

... print(i, v)

...

0 tic

1 tac

2 toe

To loop over two or more sequences at the same time, the entries can be paired with the zip() function. 同时遍历两个或更多的序列,可以使用zip()组合:

>>>questions = ['name', 'quest', 'favorite color']

>>>answers = ['lancelot', 'the holy grail', 'blue']

>>>for q, a in zip(questions, answers):

... print('What is your%s? It is%s.' % (q, a))

...

What is your name? It is lancelot.

What is your quest? It is the holy grail.

What is your favorite color? It is blue.

To loop over a sequence in reverse, first specify the sequence in a forward direction and then call the reversed() function.

要反向遍历一个序列,首先指定这个序列,然后调用reversesd() 函数:

>>>for i in reversed(range(1, 10, 2)):

... print(i)

...

9

7

5

3

1

To loop over a sequence in sorted order, use the sorted() function which returns a new sorted list while leaving the source unaltered.

要按顺序遍历一个序列,使用sorted()函数返回一个已排序的序列,将原有的放一边:>>>basket = ['apple', 'orange', 'apple', 'pear', 'orange', 'banana']

>>>for f in sorted(set(basket)):

... print(f)

...

apple

banana

orange

pear

More on Conditions 深入条件控制?

The conditions used in while and if statements can contain any operators, not just comparisons.

用于while 和if 语句的条件包括了比较之外的操作符。

The comparison operators in and not in check whether a value occurs (does not occur) in a sequence. The operators is and is not compare whether two objects are really the same object; this only matters for mutable objects like lists. All comparison operators have the same priority, which is lower than that of all numerical operators.

比较操作符in 和not in 审核值是否在一个区间之内。操作符is 和is not 和比较两个对象是否相同;这只和诸如链表这样的可变对象有关。所有的比较操作符具有相同的优先级,低于所有的数值操作。

Comparisons can be chained. For example, a < b == c tests whether a is less than b and moreover b equals c.

比较操作符可以串联。例如: a < b == c 测试是否a 小于b 并且b 等于``c``。Comparisons may be combined using the Boolean operators and and or, and the outcome of a comparison (or of any other Boolean expression) may be negated with not. These have lower priorities than comparison operators; between them, not has the highest priority and or the lowest, so that A and not B or C is equivalent to (A and (not B)) or C. As always, parentheses can be used to express the desired composition.

比较操作(或其它任何逻辑表达式)可以通过逻辑操作符and 和or 组合,比较的结果可以用not 来取反义。这些操作符的优先级又低于比较操作符,在它们之中,``not`` 具有最高的优先级,or 优先级最低,所以A and not B or C 等于(A and (not B)) or C 。当然,表达式可以用期望的方式表示。

The Boolean operators and and or are so-called short-circuit operators: their arguments are evaluated from left to right, and evaluation stops as soon as the outcome is determined. For example, if A and C

are true but B is false, A and B and C does not evaluate the expression C. When used as a general value and not as a Boolean, the return value of a short-circuit operator is the last evaluated argument. 逻辑操作符and 和or 也称作*短路操作符*:它们的参数从左向右解析,一旦结果可以确定就停止。例如,如果A 和C 为真而B 为假,A and B and C 不会解析``C``。作用于一个普通的非逻辑值时,短路操作符的返回值通常是最后一个变量。

It is possible to assign the result of a comparison or other Boolean expression to a variable. For example,

可以把比较或其它逻辑表达式的返回值赋给一个变量,例如:

>>>string1, string2, string3 = '', 'Trondheim', 'Hammer Dance'

>>>non_null = string1 or string2 or string3

>>>non_null

'Trondheim'

Note that in Python, unlike C, assignment cannot occur inside expressions. C programmers may grumble about this, but it avoids a common class of problems encountered in C programs: typing = in an expression when == was intended.

需要注意的是Python 与C 不同,在表达式内部不能赋值。C 程序员经常对此抱怨,不过它避免了一类在C 程序中司空见惯的错误:想要在解析式中使== 时误用了= 操作符。

Comparing Sequences and Other Types 比较序列和其它类型?Sequence objects may be compared to other objects with the same sequence type. The comparison uses lexicographical ordering: first the first two items are compared, and if they differ this determines the outcome of the comparison; if they are equal, the next two items are compared, and so on, until either sequence is exhausted. If two items to be compared are themselves sequences of the same type, the lexicographical comparison is carried out recursively. If all items of two sequences compare equal, the sequences are considered equal. If one sequence is an initial sub-sequence of the other, the shorter sequence is the smaller (lesser) one. Lexicographical ordering for strings uses the ASCII ordering for individual characters. Some examples of comparisons between sequences of the same type:

序列对象可以与相同类型的其它对象比较。比较操作按*字典*序进行:首先比较前两个元素,如果不同,就决定了比较的结果;如果相同,就比较后两个元素,依此类推,直到所有序列都完成比较。如果两个元素本身就是同样类型的序列,就递归字典序比较。如果两个序列的所有子项都相等,就认为序列相等。如果一个序列是另一个序列的初始子序列,较短的一个序列就小于另一个。字符串的字典序按照单字符的ASCII 顺序。下面是同类型序列之间比较的一些例子:

(1, 2, 3) < (1, 2, 4) [1, 2, 3] < [1, 2, 4] …ABC? < …C? < …Pascal? < …Python? (1, 2, 3, 4) < (1, 2, 4) (1, 2) < (1, 2, -1) (1, 2, 3) == (1.0, 2.0, 3.0) (1, 2, (…aa?, …ab?)) < (1, 2, (…abc?, …a?), 4)

Note that comparing objects of different types with < or > is legal provided that the objects have appropriate comparison methods. For example, mixed numeric types are compared according to their numeric value, so 0 equals 0.0, etc. Otherwise, rather than providing an arbitrary ordering, the interpreter will raise a TypeError exception.

需要注意的是用< 或> 比较不同类型的对象是合法的。参与比较的对象要提供适当的比较方法。例如,不同数值类型比较时会统一它们的值大小,所以0等于0.0,等等。另一方面,如果没有确定的排序方法,解释器会抛出TypeError异常。

大数据结构的基本概念

实用标准文档 文案大全第1章数据结构基础 结构之美无处不在: 说到结构,任何一件事物都有自己的结构,就如可以看得见且触摸得到的课桌、椅子,还有看不见却也存在的化学中的分子、原子。可见,一件事物只要存在,就一定会有自己的结构。一幅画的生成,作家在挥毫泼墨之前,首先要在数尺素绢之上做结构上的统筹规划、谋篇布局。一件衣服的制作,如果在制作之前没有对衣服的袖、领、肩、襟、身等各个部位周密筹划,形成一个合理的结构系统,便无法缝制出合体的衣服。还有教育管理系统的结构、通用技术的学科结构和课堂教学结构等。试想一下,管理大量数据是否也需要用到数据结构呢? 本章知识要点: 数据结构的基本概念 数据类型和抽象数据类型 算法和算法分析 1.1 数据结构的基本概念 计算机科学是一门研究数据表示和数据处理的科学。数据是计算机化的信息,它是计算机可以直接处理的最基本和最重要的对象。无论是进行科学计算,还是数据处理、过程控制、对文件的存储和检索以及数据库技术等计算机应用,都是对数据进行加工处理的过程。因此,要设计出一个结构良好而且效率较高的程序,必须研究数据的特性、数据间的相互关系及其对应的存储表示,并利用这些特性和关系设计出相应的算法和程序。 计算机在发展的初期,其应用围是数值计算,所处理的数据都是整型、实型和布尔型等简单数据,以此为加工、处理对象的程序设计称为数值型程序设计。随着计算技术的发展,计算机逐渐进入到商业、制造业等其他领域,广泛地应用于数据处理和过程控制中。与此相对应,计算机所处理的数据也不再是简单的数值,而是字符串、图形、图像、语音和视频等复杂的数据。这些复杂的数据不仅量大,而且具有一定的结构。例如,一幅图像是一个由简单数值组成的矩阵,一个图形中的几何坐标可以组成表。此外,语言编译过程

《数据结构》基本概念

《数据结构》基本概念

基本概念 ?数据 数据是信息的载体,在计算机科学中是指所有能输入到计算机中并能被计算机程序识别和处理的符号集合。 ?数据元素 数据元素也称为结点,是表示数据的基本单位,在计算机程序中通常作为一个整体进行考虑和处理。 ?数据项 数据项是构成数据元素的不可分割的最小单位。?数据对象 数据对象是具有相同性质的数据元素的集合,是数据的子集。 注意:在不产生混淆的情况下,将数据对象简称为数据。 ?数据结构 数据结构是指相互之间存在一定关系的数据元素的集合,即数据结构是一个二元组DataStructure = (D, R),其中D是数据元素的集合,R是D上关系的集合。按照视点的不同,数据结构分为逻辑结构和存储结构。 ?数据的逻辑结构 数据的逻辑结构是指数据元素之间逻辑关系的整体。

根据数据元素之间逻辑关系的不同,数据结构分为四类: ⑴集合:数据元素之间就是“属于同一个集合”,除此之外,没有任何关系; ⑵线性结构:数据元素之间存在着一对一的线性关系; ⑶树结构:数据元素之间存在着一对多的层次关系; ⑷图结构:数据元素之间存在着多对多的任意关系。 注意:数据结构分为两类:线性结构和非线性结构。?数据的存储结构 数据的存储结构又称为物理结构,是数据及其逻辑结构在计算机中的表示。通常有两种存储结构:顺序存储结构和链接存储结构。 顺序存储结构的基本思想是:用一组连续的存储单元依次存储数据元素,数据元素之间的逻辑关系是由元素的存储位置来表示的。 链接存储结构的基本思想是:用一组任意的存储单元存储数据元素,数据元素之间的逻辑关系是用指针来表示的。 注意:存储结构除了存储数据元素之外,必须存储数据元素之间的逻辑关系。 ?抽象数据类型 抽象数据类型是一个数据结构以及定义在该结构上

数据结构概念名词解释大全

数据:是对客观事物的符号表示。 数据元素:是数据的基本单位,也称节点(node)或记录(record)。 数据对象:是性质相同的数据元素的集合,是数据的一个子集。 数据项:有独立含义的数据最小单位,也称域(field)。 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。 根据数据元素间关系的基本特性,有四种基本数据结构集合:结构中的数据元素之间除了“同属于一个集合”的关系外,别无其他关系。 线性结构:结构中的数据元素之间存在一个对一个的关系。 树形结构:结构中的数据元素之间存在一个对多个的关系。 图状结构或网状结结构:结构中的数据元素之间存在多个对多个的关系。 逻辑结构:抽象反映数据元素之间的逻辑关系。(算法设计)物理结构(存储结构):数据结构在计算机中的表示。(算法实现) 存储结构分为: 顺序存储结构:借助元素在存储器中的相对位置来表

示数据元素间的逻辑关系。 链式存储结构:借助指示元素存储地址的指针表示数据元素间的逻辑关系。 算法:对特定问题求解步骤的一种描述。 算法的五个重要特性:有穷性,确定性,可行性,输入和输出。 算法设计的原则或要求:正确性,可读性,健壮性,效率与低存储量需求。 衡量算法效率的方法:事后统计法和事前分析估算法。 算法执行时间的增长率和 f(n) 的增长率相同,则可记作:T (n) = O(f(n)),称T (n) 为算法的(渐近)时间复杂度算法运行时间的衡量准则:以基本操作在算法中重复执行的次数。 栈:限定仅在表尾进行插入或删除操作线性表。入栈:插入元素的操作;出栈:删除栈顶元素的操作。 队列:只能在队首进行删除、队尾进行插入的线性表。允许插入的一端叫队尾,删除的一端叫队头。串:由零个或多个字符组成的有限序列;空串:零个字符的串;长度:串中字符的数目; 空串:零个字符的串;子串:;串中任意个连续的字符组成的子序列;位置:字符在序列中的序号; 相等:串的值相等;空格串:由一个或多个空格组成的串,

数据模型所描述的内容包括三个部分

数据模型所描述的内容包括三个部分:数据结构、数据操作、数据约束。 1)数据结构:数据模型中的数据结构主要描述数据的类型、内容、性质以及数据间的联系等。数据结构是数据模型的基础,数据操作和约束都建立在数据结构上。不同的数据结构具有不同的操作和约束。 2)数据操作:数据模型中数据操作主要描述在相应的数据结构上的操作类型和操作方式。 3)数据约束:数据模型中的数据约束主要描述数据结构内数据间的语法、词义联系、他们之间的制约和依存关系,以及数据动态变化的规则,以保证数据的正确、有效和相容。 数据模型按不同的应用层次分成三种类型:分别是概念数据模型、逻辑数据模型、物理数据模型。 1、概念数据模型(Conceptual Data Model):简称概念模型,主要用来描述世界的概念化结构,它使数据库的设计人员在设计的初始阶段,摆脱计算机系统及DBMS的具体技术问题,集中精力分析数据以及数据之间的联系等,与具体的数据管理系统(Database Management System,简称DBMS)无关。概念数据模型必须换成逻辑数据模型,才能在DBMS中实现。 概念数据模型是最终用户对数据存储的看法,反映了最终用户综合性的信息需求,它以数据类的方式描述企业级的数据需求,数据类代表了在业务环境中自然聚集成的几个主要类别数据。 概念数据模型的内容包括重要的实体及实体之间的关系。在概念数据模型中不包括实体的属性,也不用定义实体的主键。这是概念数据模型和逻辑数据模型的主要区别。 概念数据模型的目标是统一业务概念,作为业务人员和技术人员之间沟通的桥梁,确定不同实体之间的最高层次的关系。 在有些数据模型的设计过程中,概念数据模型是和逻辑数据模型合在一起进行设计的。 2、逻辑数据模型(Logical Data Model):简称数据模型,这是用户从数据库所看到的模型,是具体的DBMS所支持的数据模型,如网状数据模型(Network Data Model)、层次

《数据结构》基本概念

基本概念 数据 数据是信息的载体,在计算机科学中是指所有能输入到计算机中并能被计算机程序识别和处理的符号 集合。 数据元素数据元素也称为结点,是表示数据的基本单位,在计算机程序中通常作为一个整体进行考虑和处理。 数据项 数据项是构成数据元素的不可分割的最小单位。 数据对象数据对象是具有相同性质的数据元素的集合,是数据的子集。注意:在不产生混淆的情况下,将数据对象简称为数据。 数据结构数据结构是指相互之间存在一定关系的数据元素的集合,即数据结构是一个二元组DataStructure = (D, R),其中D是数据元素的集合,R是D上关系的集合。按照视点的不同,数据结构分为逻辑结构和存储结构。 数据的逻辑结构数据的逻辑结构是指数据元素之间逻辑关系的整体。根据数据元素之间逻辑关系的不同,数据结构分为四类: ⑴ 集合:数据元素之间就是“属于同一个集合”,除此之外,没有任何关系; ⑵ 线性结构:数据元素之间存在着一对一的线性关系; ⑶ 树结构:数据元素之间存在着一对多的层次关系; ⑷ 图结构:数据元素之间存在着多对多的任意关系。 注意:数据结构分为两类:线性结构和非线性结构。 数据的存储结构数据的存储结构又称为物理结构,是数据及其逻辑结构在计算机中的表示。通常有两种存储结构:顺序存储结构和链接存储结构。 顺序存储结构的基本思想是:用一组连续的存储单元依次存储数据元素,数据元素之间的逻辑关系是由元素的存储位置来表示的。 链接存储结构的基本思想是:用一组任意的存储单元存储数据元素,数据元素之间的逻辑关系是用指针来表示的。 注意:存储结构除了存储数据元素之外,必须存储数据元素之间的逻辑关系。 抽象数据类型抽象数据类型是一个数据结构以及定义在该结构上的一组操作的总称。抽象数据类型提供了使用和实现两个不同的视图,实现了封装和信息隐藏。 算法的定义通俗地讲,算法是解决问题的方法,严格地说,算法是对特定问题求解步骤的一种描述,是指令的有限序列。 算法的特性 ⑴ 输入:一个算法有零个或多个输入(即算法可以没有输入),这些输入通常取自于某个特定的对象集合。 ⑵ 输出:一个算法有一个或多个输出(即算法必须要有输出),通常输出与输入之间有着某种特定的关系。 ⑶ 有穷性:一个算法必须总是(对任何合法的输入)在执行有穷步之后结束,且每一步都在有穷时间内完成。 ⑷ 确定性:算法中的每一条指令必须有确切的含义,不存在二义性。并且,在任何条件下,对于相同的输入只能得到相同的输出。 ⑸ 可行性:算法描述的操作可以通过已经实现的基本操作执行有限次来实现。 线性表的定义 线性表简称表,是零个或多个具有相同类型的数据元素的有限序列。数据元素的个数称为线性表的长度,长度等于零时称为空表。 线性表的逻辑关系 在一个非空表L= (a i, a2, , a n)中,任意一对相邻的数据元素和a i之间(1< i < n)存在序偶 关系(a i-i,a i),且a i-i称为a i的前驱,a i称为的后继。在这个序列中,a i无前驱,a n无后继,其它每个元素有且仅有一个前驱和一个后继。 顺序表的存储结构定义 用MaxSize 表示数组的长度,顺序表的存储结构定义如下: #define MaxSize i00 typedef struct { ElemType data[MaxSize]; // ElemType 表示不确定的数据类型 int length; //length 表示线性表的长度

空间数据结构

空间数据结构 摘要:空间数据模型和空间数据结构是地理信息系统(GIS)课题的中心内容。本文对空间数据结构的定义、分类进行了一定的研究性的归纳与总结。 关键词:空间数据结构,矢量数据,栅格数据 引言 GIS中空间数据结构和空间数据模型是紧密相关的。数据模型的建立必须通过一定的数据结构,但两者之间也有非常大的区别。数据模型是一个总得概念,是人为概念化的真实,是对现实世界的提取,对现实世界的认识和选择。而数据结构指数据元素之间的相互关系,它是软件常规内涵,根据空间数据结构和数据模型的特点及其关系,可以建立空间数据库系统。 空间数据结构定义 空间数据结构是带有空间数据单元的集合。这些数据单元是数据的基本单 位,一个数据单元可以有几个数据项组成,数据单元之间存在某种联系叫做结构。 所以,研究空间数据结构,是指空间目标间的相互关系,包括几何和非几何的关 系,数据结构是数据模型的表述,数据结构往往通过一系列的图表和矩阵,以及 计算机码的数据记录来说明。 空间数据结构的分类 矢量数据结构 定义 矢量数据结构是基于矢量模型,利用欧几里得(EUCLID)几何学中的点、线、 面及其组合体来表示地理实体的空间分布,是通过记录坐标的方式,尽可能精确 地表示点线多边形等地理实体,自然地理实体的位置是用其在坐标参考系中的空 间位置来定义的,坐标空间设为连续,允许任意位置长度和面积的精确定义,其 特点是定位明显,属性隐含。 GIS采用的矢量数据结构模型,是将空间地质实体抽象成点、线、面三种几 何要素,矢量数据结构通过优化拓扑结构表达空间实体的相关关系,为空间数据 库建立基本框架。 矢量数据结构的特点 优点:数据按照点、线或多边形为单元进行组织,结构简单、直观、易实现 以实体为单位的运算和显示。 缺点:

数据结构复习要点(整理版).docx

第一章数据结构概述 基本概念与术语 1.数据:数据是对客观事物的符号表示,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所处理的符号的总称。 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。 ) 3.数据对象:数据对象是具有相同性质的数据元素的集合,是数据的一个子集。(有时候也 叫做属性。) 4.数据结构: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。 (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。 2. 线性结构:结构中的数据元素之间存在“一对一“的关系。若结构为非空集合,则除了第一个元素之外,和最后一个元素之外,其他每个元素都只有一个直接前驱和一个直接后继。 3. 树形结构:结构中的数据元素之间存在“一对多“的关系。若数据为非空集,则除了第一个元素 (根)之外,其它每个数据元素都只有一个直接前驱,以及多个或零个直接后继。 4. 图状结构:结构中的数据元素存在“多对多”的关系。若结构为非空集,折每个数据可有多个(或零个)直接后继。 (2)数据的存储结构:数据元素及其关系在计算机内的表示称为数据的存储结构。想要计算机处理数据,就必须把数据的逻辑结构映射为数据的存储结构。逻辑结构可以映射为以下两种存储结构: 1. 顺序存储结构:把逻辑上相邻的数据元素存储在物理位置也相邻的存储单元中,借助元素在存储器中的相对位置来表示数据之间的逻辑关系。 2. 链式存储结构:借助指针表达数据元素之间的逻辑关系。不要求逻辑上相邻的数据元素物理位置上也相邻。 5. 时间复杂度分析:1.常量阶:算法的时间复杂度与问题规模n 无关系T(n)=O(1) 2. 线性阶:算法的时间复杂度与问题规模 n 成线性关系T(n)=O(n) 3. 平方阶和立方阶:一般为循环的嵌套,循环体最后条件为i++ 时间复杂度的大小比较: O(1)< O(log 2 n)< O(n )< O(n log 2 n)< O(n2)< O(n3)< O(2 n )

数据结构复习提纲(整理)

复习提纲 第一章数据结构概述 基本概念与术语(P3) 1.数据结构是一门研究非数值计算程序设计问题中计算机的操作对象以及他们之间的关系和操作的学科. 2.数据是用来描述现实世界的数字,字符,图像,声音,以及能够输入到计算机中并能被计算机识别的符号的集合 2.数据元素是数据的基本单位 3.数据对象相同性质的数据元素的集合 4.数据结构包括三方面内容:数据的逻辑结构.数据的存储结构.数据的操作. (1)数据的逻辑结构指数据元素之间固有的逻辑关系. (2)数据的存储结构指数据元素及其关系在计算机内的表示 ( 3 ) 数据的操作指在数据逻辑结构上定义的操作算法,如插入,删除等. 5.时间复杂度分析 -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 1、名词解释:数据结构、二元组 2、根据数据元素之间关系的不同,数据的逻辑结构可以分为 集合、线性结构、树形结构和图状结构四种类型。 3、常见的数据存储结构一般有四种类型,它们分别是___顺序存储结构_____、___链式存储结构_____、___索引存储结构_____和___散列存储结构_____。 4、以下程序段的时间复杂度为___O(N2)_____。 int i,j,x; for(i=0;i

《空间数据结构基础》第四讲习题参考答案

《空间数据结构基础》第四讲习题参考答案 一、判断题(在正确说法的题后括号中打“√”,错误说法的题后括号中打“×”) 1、KMP算法的特点是在模式匹配时指示主串的指针不会变小。( √ ) 2、串是一种数据对象和操作都特殊的线性表。( √ ) 3、只包含空白字符的串称为空串。( × ) 4、稀疏矩阵压缩存储后,必会失去随机存取功能。( × ) 5、使用三元组表示稀疏矩阵的非零元素能节省存储空间。( √ ) 6、插入与删除操作是数据结构中最基本的两种操作,因此这两种操作在数组中也经常使用。(×) 7、若采用三元组表存储稀疏矩阵,只要把每个元素的行下标和列下标互换,就完成了对该矩阵的转置运算。(×) 二、单项选择题 1.下面关于串的的叙述中,哪一个是不正确的?( B ) A.串是字符的有限序列B.空串是由空格构成的串 C.模式匹配是串的一种重要运算D.串既可以采用顺序存储,也可以采用链式存储 2.有串S1=’ABCDEFG’,S2 = ’PQRST’,假设函数con(x,y)返回x和y串的连接串,subs(s,i,j)返回串s的从序号i的字符开始的j个字符组成的子串,len(s)返回中s的长度,则con(subs(s1,2,len(s2)),subs(s1,len(s2),2))的结果串是( D )。 A.BCDEF B.BCDEFG C.BCPQRST D.CDEFGFG 3、串的长度是指( B ) A.串中所含不同字母的个数B.串中所含字符的个数 C.串中所含不同字符的个数D.串中所含非空格字符的个数 三、填空题 1、串是一种特殊的线性表,其特殊性表现在数据元素为字符,操作集也不同;两个串相等的充分必要条件是两串的长度相等且两串中对应位置的字符也相等。 2、设正文串长度为n,模式串长度为m,则串匹配的Brute-Force算法的时间复杂度为 O(m*n) ;KMP算法的时间复杂度为 O(m+n) 。 3、已知数组A[0..9,0..9]的每个元素占5个存储单元,将其按行优先次序存储在起始地址为1000的连续的内存单元中,则元素A[6,8]的地址为 1340 。 四、综合题 1、KMP算法较Brute-Force算法有哪些改进? 【参考解答】

第二章 空间数据结构和空间数据库

第二章空间数据结构和空间数据库本章概述:地理信息系统的操作对象是空间地理实体,建立一个地理信息系统的首要任务是建立空间数据库,即将反映地理实体特性的地理数据存储在计算机中,这需要解决地理数据具体以什么形式在计算机中存储和处理即空间数据结构问题和如何描述实体及其相互关系即空间数据库模型问题。本章重点介绍主要的空间数据结构和空间数据库模型。 §2.1 地理实体及其描述 介绍地理实体的概念,地理实体需要描述的内容,实体的空间特征和实体间的空间关系。 §2.2 矢量数据结构 讲述矢量数据的图形表示、获取方式和表示(即矢量编码方法)。§2.3 栅格数据结构 讲述栅格数据的图形表示、栅格数据的组织、栅格结构的建立和栅格数据的表示。 §2.4 矢量栅格一体化数据结构

针对矢量栅格数据结构互为优缺点状况,介绍集两者优点为一体的矢量栅格一体化数据结构的概念和具体数据结构设计方法。 §2.5 三维数据结构 主要阐述基于栅格的八叉树三维数据结构的基本原理和存储结构。在矢量结构方面,介绍常用的三维边界表示法的方法原理、特点和应用。§2.6 空间数据模型 首先介绍数据库有关基础知识,传统数据模型如何存储图形数据及其局限性,重点阐述面向对象技术、面向对象模型和用于地理信息系统的空间数据库管理系统的类型。 §2.7 空间数据库的设计、建立和维护 介绍空间数据库的设计的内容、建立过程和维护方法。 您可能还想看前贴【GIS原理学习(一)】【GIS原理学习(二)】【GIS 原理学习(三)】【GIS原理学习(四)】 §2.1 地理实体及其描述 地理信息系统是以地理实体作为描述、反映现实世界中空间对象的单体。在地理信息系统中需要描述地理实体的名称、位置、形状、功能等内容,这些内容反映了地理实体的时间、空间和属性三种特性,其中空

数据结构对象的基本概念

目录 目录 (1) 第一章绪论 (5) 一、内容提要 (6) 二、学习重点 (6) 三、例题解析 (6) 第二章线性表 (10) 一、内容提要 (10) 二、学习重点 (11) 三、例题解析 (13) 第三章栈和队列 (21) 一、内容提要 (21) 二、学习重点 (22) 三、例题解析 (24) 第四章串 (36) 一、内容提要 (36) 二、学习重点 (37) 三、例题解析 (37) 第五章数组和广义表 (43)

一、内容提要 (43) 二、学习重点 (44) 三、例题解析 (44) 第六章树和二叉树 (48) 一、内容提要 (49) 二、学习重点 (49) 三、例题及分析 (51) 第七章图 (58) 一、内容提要 (58) 二、学习重点 (59) 三、例题解析 (61) 第八章动态存储治理 (70) 一、内容提要 (70) 二、学习重点 (71) 三、例题解析 (71) 第九章查找 (77) 一、内容提要 (77) 二、学习重点 (78) 三、例题解析 (79)

第十章内部排序 (87) 一、内容提要 (87) 二、学习要点 (88) 二、例题解析 (89) 第十一章外部排序 (98) 一、内容提要 (98) 二、学习要点 (99) 三、习题解析 (99) 第十二章文件 (105) 一、内容提要 (105) 二、学习重点 (106)

第一章绪论

一、内容提要 1 数据结构研究的内容。 2 差不多概念:数据、数据元素、数据对象、数据结构、数据类型、抽象数据类型、多形数据类型。 3 算法的定义及五个特征。 4 算法描述:类PASCAL语言。 5 算法设计要求。 6 算法分析。 二、学习重点 1 数据结构的“三要素”:逻辑结构、物理(存储)结构及在这种结构上所定义的操作(运算)。 2 抽象数据类型的定义、表示和实现方法。 3 类PASCAL书写规范,过程(函数)中值参和变参的差不,过程调用规则。 4 用计算语句频度来估算算法的时刻复杂度。 三、例题解析

数据结构百度百科

数据结构 概述 数据结构是计算机存储、组织数据的方式。数据结构是指相互之间存在一种或多种特定关系的数据元素的集合。通常情况下,精心选择的数据结构可以带来更高的运行或者存储效率。数据结构往往同高效的检索算法和索引技术有关。 目录[隐藏] [编辑本段] 基本简介 数据结构在计算机科学界至今没有标准的定义。个人根据各自的理解的不同而有不同的表述方法: Sartaj Sahni在他的《数据结构、算法与应用》一书中称:“数据结构是数据对 例的数据元素之间的各种联系。这些联系可以通过定义相关的函数来给出。”他将数据对象(data object)定义为“一个数据对象是实例或值的集合”。 Clifford A.Shaffer在《数据结构与算法分析》一书中的定义是:“数据结构是ADT (抽象数据类型 Abstract Data Type)的物理实现。”

Lobert L.Kruse在《数据结构与程序设计》一书中,将一个数据结构的设计过 程分成抽象层、数据结构层和实现层。其中,抽象层是指抽象数据类型层,它讨论数据的逻辑结构及其运算,数据结构层和实现层讨论一个数据结构的表示和在计算机内的存储细节以及运算的实现。 [编辑本段] 重要意义 一般认为,一个数据结构是由数据元素依据某种逻辑联系组织起来的。对数据元素间逻辑关系的描述称为数据的逻辑结构;数据必须在计算机内存储,数据的存储结构是数据结构的实现形式,是其在计算机内的表示;此外讨论一个数据结构必须同时讨论在该类数据上执行的运算才有意义。 在许多类型的程序的设计中,数据结构的选择是一个基本的设计考虑因素。许多大型系统的构造经验表明,系统实现的困难程度和系统构造的质量都严重的依赖于是否选择了最优的数据结构。许多时候,确定了数据结构后,算法就容易得到了。有些时候事情也会反过来,我们根据特定算法来选择数据结构与之适应。不论哪种情况,选择合适的数据结构都是非常重要的。 选择了数据结构,算法也随之确定,是数据而不是算法是系统构造的关键因素。这种洞见导致了许多种软件设计方法和程序设计语言的出现,面向对象的程序设计语言就是其中之一。 [编辑本段] 研究内容 在计算机科学中,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(数据元素)以及它们之间的关系和运算等的学科,而且确保经过这些运算后所得到的新结构仍然是原来的结构类型。 “数据结构”作为一门独立的课程在国外是从1968年才开始设立的。1968年美 国唐·欧·克努特教授开创了数据结构的最初体系,他所著的《计算机程序设计技巧》 第一卷《基本算法》是第一本较系统地阐述数据的逻辑结构和存储结构及其操作的著作。“数据结构”在计算机科学中是一门综合性的专业基础课。数据结构是介于数学、 计算机硬件和计算机软件三者之间的一门核心课程。数据结构这一门课的内容不仅是一般程序设计(特别是非数值性程序设计)的基础,而且是设计和实现编译程序、操作系统、数据库系统及其他系统程序的重要基础。 计算机是一门研究用计算机进行信息表示和处理的科学。这里面涉及到两个问题:信息的表示,信息的处理。

数据结构复习题-第1章答案2014-5-16

第1章绪论 一、选择题(每小题2分,共20分) 1.以下哪一个不是算法的特性()。 A.有穷性 B.确定性 C.简洁性 D.可行性 2.数据结构的定义为(D,S),其中D是( )的集合。 A. 算法 B. 数据元素 C. 数据操作 D. 逻辑结构 3.设n是描述问题规模的非负整数,下面程序片段的时间复杂度是()。 x=2; while(x

实用数据结构基础第四版课后习题

一、判断题 (第一章绪论) 1.数据元素是数据的最小单元。 答案:错误 2.一个数据结构是由一个逻辑结构和这个逻辑结构上的基本运算集构成的整体。 答案:错误 3.数据的存储结构是数据元素之间的逻辑关系和逻辑结构在计算机存储器内的映像。 答案:正确 4.数据的逻辑结构是描述元素之间的逻辑关系,它是依赖于计算机的。 答案:错误 5.用语句频度来表示算法的时间复杂度的最大好处是可以独立于计算机的软硬件,分析算法的时间 答案:正确 (第二章线性表) 6.取顺序存储线性表的第i个元素的时间同i的大小有关。 答案:错误 7.线性表链式存储的特点是可以用一组任意的存储单元存储表中的数据元素。 答案:正确 8.线性链表的每一个节点都恰好包含一个指针域。 答案:错误 9.顺序存储方式的优点的存储密度大,插入和删除效率不如练市存储方式好。 答案:正确 10.插入和删除操作是数据结构中最基本的两种操作,所以这两种操作在数组中也经常使用。答案:错误 (第三章栈) 11.栈是一种对进栈和出栈作了限制的线性表。 答案:错误 12.在C(或C++)语言中设顺序栈的长度为MAXLEN,则top=MAXLEN表示栈满。 答案:错误 13.链栈与顺序栈相比,其特点之一是通常不会出现满栈的情况。 答案:正确 14.空栈就是所有元素都为0上的栈。 答案:错误 15.将十进制数转换为二进制数是栈的典型应用之一。 答案:正确 (第四章队列) 16.队列式限制在两端进行操作的线性表。 答案:正确 17.判断顺序队列为空的标准是头指针和尾指针都指向同一结点。 答案:错误 18.在循环链列队中无溢出现像。 答案:错误 19.在循环队列中,若尾指针rear大于头指针front,则元素个数为rear-front。 答案:正确

数据结构知识点总结

数据结构知识点概括 第一章概论 数据就是指能够被计算机识别、存储和加工处理的信息的载体。 数据元素是数据的基本单位,可以由若干个数据项组成。数据项是具有独立含义的最小标识单位。 数据结构的定义: ·逻辑结构:从逻辑结构上描述数据,独立于计算机。·线性结构:一对一关系。 ·线性结构:多对多关系。 ·存储结构:是逻辑结构用计算机语言的实现。·顺序存储结构:如数组。 ·链式存储结构:如链表。 ·索引存储结构:·稠密索引:每个结点都有索引项。 ·稀疏索引:每组结点都有索引项。 ·散列存储结构:如散列表。 ·数据运算。 ·对数据的操作。定义在逻辑结构上,每种逻辑结构都有一个运算集合。 ·常用的有:检索、插入、删除、更新、排序。 数据类型:是一个值的集合以及在这些值上定义的一组操作的总称。 ·结构类型:由用户借助于描述机制定义,是导出类型。 抽象数据类型ADT:·是抽象数据的组织和与之的操作。相当于在概念层上描述问题。 ·优点是将数据和操作封装在一起实现了信息隐藏。 程序设计的实质是对实际问题选择一种好的数据结构,设计一个好的算法。算法取决于数据结构。 算法是一个良定义的计算过程,以一个或多个值输入,并以一个或多个值输出。 评价算法的好坏的因素:·算法是正确的; ·执行算法的时间; ·执行算法的存储空间(主要是辅助存储空间); ·算法易于理解、编码、调试。 时间复杂度:是某个算法的时间耗费,它是该算法所求解问题规模n的函数。 渐近时间复杂度:是指当问题规模趋向无穷大时,该算法时间复杂度的数量级。 评价一个算法的时间性能时,主要标准就是算法的渐近时间复杂度。 算法中语句的频度不仅与问题规模有关,还与输入实例中各元素的取值相关。 时间复杂度按数量级递增排列依次为:常数阶O(1)、对数阶O(log2n)、线性阶O(n)、线性对数阶O(nlog2n)、平方阶O(n^2)、立方阶O(n^3)、……k次方阶O(n^k)、指数阶O(2^n)。 空间复杂度:是某个算法的空间耗费,它是该算法所求解问题规模n的函数。 算法的时间复杂度和空间复杂度合称算法复杂度。 第二章线性表 线性表是由n≥0个数据元素组成的有限序列。 n=0是空表;非空表,只能有一个开始结点,有且只能有一个终端结点。 线性表上定义的基本运算: ·构造空表:Initlist(L) ·求表长:Listlength(L) ·取结点:GetNode(L,i) ·查找:LocateNode(L,x) ·插入:InsertList(L,x,i) ·删除:Delete(L,i) 顺序表是按线性表的逻辑结构次序依次存放在一组地址连续的存储单元中。在存储单元中的各元素的物理位置和 逻辑结构中各结点相邻关系是一致的。地址计算:LOCa(i)=LOCa(1)+(i-1)*d;(首地址为1) 在顺序表中实现的基本运算: ·插入:平均移动结点次数为n/2;平均时间复杂度均为O(n)。 ·删除:平均移动结点次数为(n-1)/2;平均时间复杂度均为O(n)。 线性表的链式存储结构中结点的逻辑次序和物理次序不一定相同,为了能正确表示结点间的逻辑关系,在存储每个结点值的同时,还存储了其后继结点的地址信息(即指针或链)。这两部分信息组成链表中的结点结构。 一个单链表由头指针的名字来命名。 单链表运算: ·建立单链表·头插法:s->next=head;head=s;生成的顺序与输入顺序相反。平均时间复杂度均为O(n)。 ·尾插法:head=rear=null;if(head=null)head=s;else r->next=s;r=s;平均时间复杂度均为O(n)·加头结点的算法:对开始结点的操作无需特殊处理,统一了空表和非空表。 ·查找·按序号:与查找位置有关,平均时间复杂度均为O(n)。 ·按值:与输入实例有关,平均时间复杂度均为O(n)。 ·插入运算:p=GetNode(L,i-1);s->next=p->next;p->next=s;平均时间复杂度均为O(n) ·删除运算:p=GetNode(L,i-1);r=p->next;p->next=r->next;free(r);平均时间复杂度均为O(n) 单循环链表是一种首尾相接的单链表,终端结点的指针域指向开始结点或头结点。链表终止条件是以指针等于头指针或尾指针。 采用单循环链表在实用中多采用尾指针表示单循环链表。优点是查找头指针和尾指针的时间都是O(1),不用 遍历整个链表。 双链表就是双向链表,就是在单链表的每个结点里再增加一个指向其直接前趋的指针域prior,形成两条不同方 向的链。由头指针head惟一确定。 双链表也可以头尾相链接构成双(向)循环链表。 双链表上的插入和删除时间复杂度均为O (1)。 顺序表和链表的比较:·基于空间: ·顺序表的存储空间是静态分配,存储密度为1;适于线性表事先确定其大小时采用。 ·链表的存储空间是动态分配,存储密度<1;适于线性表长度变化大时采用。 ·基于时间: ·顺序表是随机存储结构,当线性表的操作主要是查找时,宜采用。 ·以插入和删除操作为主的线性表宜采用链表做存储结构。 ·若插入和删除主要发生在表的首尾两端,则宜采用尾指针表示的单循环链表。

最新空间数据结构与数据库数据模型

三、空间数据结构与GIS数据模型 地理信息系统所处理的数据与一般事务性信息系统如银行管理系统、图书检索系统不同。GIS的数据处理不仅包括所研究对象的属性关系,还包括研究对象的空间位置以及空间拓扑关系等信息,数据量大,结构复杂。因此,人们对GIS中的数据结构和数据模型进行了大量的研究,并发展了一整套空间数据处理的算法。 一、空间数据结构的概念 数据结构是指数据的组织形式,可以分为抽象数据结构(或称逻辑结构)和数据存贮结构(或称物理结构)来进行研究。 所谓抽象数据结构是指人们仅从概念上描绘数据之间的排列和联系,而并不涉及数据和具体程序管理细节。 数据存贮结构则是为实现某一抽象数据结构而具体设计的数据存贮管理方式.是依照任务的不同,软件系统和设计者的不同而改变的,具有一定的特殊性,是前者的一个具体实现。 地理空间数据在GIS中的流向可以认为经历了四个阶段。用户认知的数据结构输入GIS系统后转换成为GIS空间数据结构,然后,为有效地进行数据管理,将其转化为数据库结构,最后按某种特定程式以硬件结构写入存贮介质。上述流程即为数据的输入过程。 地理空间实体可以抽象为点、线、面三种基本地形要素来表示它的位置、形状、大小、高低等。 ---点(零维):又称为元素或像元,是一个数据点,具有一对(x,y)坐标相至少—个属性,逻辑上不能再分。这里所谓逻辑上不能再分是指抽象的点而不是几何点,因为事实上抽象的点可以是实体线段或面块,对某个比例尺或图像分辨率而言,它们可以被抽象为以一对坐标表示的数据点。

---线:是由一个(x,y)坐标对序列表示的具有相同属性的点的轨迹。线的形状决定坐标对序列的排列顺序,线上每个点有不多于二个邻点。地理实体,如河流、道路、地形线、公共设施走廊、区域边界、地质界线等均属线状地物,其特点是线上各点有相同的公共属性并至少存在一个属性。 ---面:是以(x,y)坐标对的集合表示的具有相同属性的点的轨迹。面的形状不受各点坐标对排列顺序的影响。凡是面的内部点可以有多于三个的邻点,面内每个点应至少具有一个相同属性。土壤、植被、行政区划、岩石分类等地理实体属面状地物。 如果顾及平面位置与高程位置结合起来所构成的空间数据模型则还应考虑三维的体元素,作为点、线、面三个基本地形要素的—个外延。总之,从几何上讲,人们正是通过上述这些基本要素构成了对各种地理实体的认识结构。 地理信息系统空间数据结构就是指空间数据的编排方式和组织关系。空间数据编码是空间数据结构的实现。 目的是将图形数据、影像数据、统计数据等资料,按一定的数据结构转换为适用于计算机存储和处理的过程,不同的数据源,其数据结构相差很大,同一数据源,也可以用许多方式来组织数据,按不同的数据结构去处理,得到的截然不同的内容。 如下图所示为用这两种数据结构来表示同一块由不同土壤结构构成的土地。图中(a)的土壤结构是由一组具有起终点坐标的线段和必要的连接指针构成。因为表示物件的线段有方向性,所以称之为矢量结构。线段端点的指针表明了这些线段应如何连接在一起才能形成相应地块。这种结构可以表述为: 地块→矢量组→连通性 图中(b)的土壤结构是由格网中某一部分的像元或称栅格集合所构成,所以称之为栅格结构。在同一集合中的像元都具有同样的编码“a”或“b”或“c”等。实际上这些值本身并不一定显示出来,通常它们可能只代表某一符弓或是某种颜色或是影像灰度,这种结构可以表述为: 地块→符号/颜色→像元

数据结构概念总结

数据结构(C语言版) 第一章:绪论 1.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 的关系和操作等的科学。 2.数据(data)是对客观事物的符号表示,在计算机科学中是指所有以输入到计算机中并 被计算机程序处理的符号的总称。 3.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。 4.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。 5.数据结构(data structure)是相互之间存在一种或多种特定关系的数据元素的集 合。 6.根据数据结构之间关系的不同特性,通常有下列4类基本结构:集合、线性结构、树形 结构、图状结构或网状结构。 7.抽象数据类型(ADT):是指一个数学模型以及定义在该模型上的一组操作,有“数据 抽象”和“数据封装”两个重要特性。 8.算法(algorithm)是对特定问题求解步骤的一种描述,它是指令的有限序列,其中每 一条指令表示一个或多个操作,具有“有穷性”,“确定性”,“可行性”,“输入”,“输出” 五个特性。 9.算法设计的要求:正确性、可读性、健壮性、效率与低存储需求。 10.一般情况下,算法中基本操作重复执行的次数是问题规模n的某个函数f(n),算法的时 间量度记作T(n)=O(f(n)),它表示随问题规模n的增大,算法执行时间的增长率和f(n)的增长率相同,称做算法的渐近时间复杂度,简称时间复杂度。 第二章:线性表 1.线性表:是n个数据元素的有限序列,有顺序存储和链式存储两种表示形式。 2.线性表的链式存储结构的特点是用一组任意的存储单元存储线性表的数据元素,包 括两个域,其中存储数据元素信息的域称为数据域,存储直接后继存储位置的域称为指针域。 3.循环链表是另一种形式的链式存储结构。它的特点是表中最后一个结点的指针域指向 头结点,整个链表形成一个环。

数据结构教学中的重点与难点

第一章数据结构基本概念 1、基本概念:理解什么是数据、数据对象、数据元素、数据结构、数据的逻辑结构与物理结构、逻辑结构与物理结构间的关系。 2、面向对象概念:理解什么是数据类型、抽象数据类型、数据抽象和信息隐蔽原则。了解什么是面向对象。由于目前关于这个问题有许多说法,我们采用了一种最流行的说法,即Coad与Yourdon 给出的定义:面向对象= 对象+ 类+ 继承+ 通信。 要点:* 抽象数据类型的封装性 * 面向对象系统结构的稳定性 * 面向对象方法着眼点在于应用问题所涉及的对象 3、数据结构的抽象层次:理解用对象类表示的各种数据结构 4、算法与算法分析:理解算法的定义、算法的特性、算法的时间代价、算法的空间代价。 要点:* 算法与程序的不同之处需要从算法的特性来解释 * 算法的正确性是最主要的要求 * 算法的可读性是必须考虑的 * 程序的程序步数的计算与算法的事前估计 * 程序的时间代价是指算法的渐进时间复杂性度量 第二章数组 1、作为抽象数据类型的数组:数组的定义、数组的按行顺序存储与按列顺序存储 要点:* 数组元素的存放地址计算 2、顺序表:顺序表的定义、搜索、插入与删除 要点:* 顺序表搜索算法、平均比较次数的计算 * 插入与删除算法、平均移动次数的计算 3、多项式:多项式的定义 4、字符串:字符串的定义及其操作的实现 要点:* 串重载操作的定义与实现 第三章链接表 1、单链表:单链表定义、相应操作的实现、单链表的游标类。 要点:* 单链表的两种定义方式(复合方式与嵌套方式) * 单链表的搜索算法与插入、删除算法 * 单链表的递归与迭代算法 2、循环链表:单链表与循环链表的异同 3、双向链表:双向链表的搜索、插入与删除算法、链表带表头结点的优点 4、多项式的链接表示 第四章栈与队列

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