Java数据结构与算法全资料简介1精品PPT课件
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Java数据结构 ppt课件
3．健壮性
当输入的数据非法时，算法应当恰当 地作出反映或进行相应处理，而不是产 生莫名奇妙的输出结果。并且，处理出 错的方法不应是中断程序的执行，而应 是返回一个表示错误或错误性质的值， 以便在更高的抽象层次上进行处理。
4．高效率与低存储量需求
通常，效率指的是算法执行时间； 存储量指的是算法执行过程中所需的 最大存储空间，两者都与问题的规模 有关。
1.3.3 算法效率的度量
通常有两种衡量算法效率的方法:
事后统计法
缺点：1．必须执行程序 2．其它因素掩盖算法本质
事前分析估算法
和算法执行时间相关的因素：
1．算法选用的策略 2．问题的规模 3．编写程序的语言 4．编译程序产生的机器代码的质量 5．计算机执行指令的速度
一个特定算法的“运行工作量” 的大小，只依赖于问题的规模（ 通常用整数量n表示），或者说， 它是问题规模的函数。
数据在计算机中的表示称为数据的物理结 构，又称为存储结构。
数据对象可以是有限的，也可以是无限的。 数据结构不同于数据类型，也不同于数据对 象，它不仅要描述数据类型的数据对象，而且 要描述数据对象各元素之间的相互关系。
数据类型：在一种程序设计语言中，变量所具有的数 据种类。 例1、 在FORTRAN语言中，变量的数据类型有整型、 实型、和复数型 例2、在C++语言中 数据类型：基本类型和构造类型 基本类型：整型、浮点型、字符型 构造类型：数组、结构、联合、指针、枚举型、自定 义 数据对象：某种数据类型元素的集合。 例3、整数的数据对象是{…-3，-2，-1，0，1，2，3，
1.2 有关概念和术语
数据: 所有能被输入到计算机中，且能被计算机处
理的符号的集合。 是计算机操作的对象的总称。
《数据结构与算法 》课件
人工智能领域中，数据结构对于机器学习、深度学习等算法的效率至关重要。例如，使用决策树、神经网络等数据结构进行分类、预测等任务。
数据结构在人工智能中的优化可以提升算法的效率和准确性，例如通过使用哈希表实现快速特征匹配，提高图像识别速度。
THANK YOU
定义与分类
添加边、删除边、查找路径等。
基本操作
图中的边可以是有方向的，也可以是无方向的。节点之间可以有多种关系，如邻接、相连等。
特性
社交网络、交通网络、路由协议等。
应用场景
05
排序与查找算法
冒泡排序：通过重复地遍历待排序的数列，一次比较两个元素，如果他们的顺序错误就把他们交换过来。遍历数列的工作是重复地进行直到没有再需要交换，也就是说该数列已经排序完成。
详细描述
链表的优势在于可以动态调整大小，插入和删除操作仅需修改指针，时间复杂度为O(1)。但链表访问特定元素需要从头部遍历，效率较低。
VS
栈和队列是特殊的线性数据结构，它们遵循特定的操作规则。栈遵循后进先出（LIFO）原则，队列遵循先进先出（FIFO）原则。
详细描述
栈用于保存按照后进先出顺序访问的数据元素，常见的操作有压栈、弹栈和查看栈顶元素。队列用于保存按照先进先出顺序访问的数据元素，常见的操作有入队、出队和查看队首元素。
03
线性数据结构
数组是线性数据结构中的基本形式，它以连续的内存空间为基础，用于存储固定长度的同类型元素。
数组具有固定的长度，可以通过索引直接访问任意元素。它适合于需要快速访问数据的场景，但插入和删除操作需要移动大量元素，效率较低。
详细描述
总结词
总结词
链表是一种线性数据结构，它通过指针链接各个节点，节点包含数据和指向下一个节点的指针。
数据结构在人工智能中的优化可以提升算法的效率和准确性，例如通过使用哈希表实现快速特征匹配，提高图像识别速度。
THANK YOU
定义与分类
添加边、删除边、查找路径等。
基本操作
图中的边可以是有方向的，也可以是无方向的。节点之间可以有多种关系，如邻接、相连等。
特性
社交网络、交通网络、路由协议等。
应用场景
05
排序与查找算法
冒泡排序：通过重复地遍历待排序的数列，一次比较两个元素，如果他们的顺序错误就把他们交换过来。遍历数列的工作是重复地进行直到没有再需要交换，也就是说该数列已经排序完成。
详细描述
链表的优势在于可以动态调整大小，插入和删除操作仅需修改指针，时间复杂度为O(1)。但链表访问特定元素需要从头部遍历，效率较低。
VS
栈和队列是特殊的线性数据结构，它们遵循特定的操作规则。栈遵循后进先出（LIFO）原则，队列遵循先进先出（FIFO）原则。
详细描述
栈用于保存按照后进先出顺序访问的数据元素，常见的操作有压栈、弹栈和查看栈顶元素。队列用于保存按照先进先出顺序访问的数据元素，常见的操作有入队、出队和查看队首元素。
03
线性数据结构
数组是线性数据结构中的基本形式，它以连续的内存空间为基础，用于存储固定长度的同类型元素。
数组具有固定的长度，可以通过索引直接访问任意元素。它适合于需要快速访问数据的场景，但插入和删除操作需要移动大量元素，效率较低。
详细描述
总结词
总结词
链表是一种线性数据结构，它通过指针链接各个节点，节点包含数据和指向下一个节点的指针。
数据结构-Java语言描述ppt
数据结构-Java语言描述ppt幻灯片 1：标题页数据结构 Java 语言描述幻灯片 2：目录数据结构简介常见的数据结构类型Java 中的数据结构实现数据结构的应用案例总结与展望幻灯片 3：数据结构简介在计算机科学中，数据结构是组织和存储数据的方式，以便能够高效地访问和操作数据。
它就像是我们存放物品的不同容器和整理方式，选择合适的数据结构可以大大提高程序的性能和效率。
想象一下，我们要存储一组学生的成绩。
如果只是简单地把它们罗列在一起，那么要查找某个特定学生的成绩就会很麻烦。
但如果我们按照成绩的高低进行排序，或者把它们放在一个特定的表格中，查找就会变得容易很多。
数据结构的选择取决于我们要解决的问题和所需的操作。
幻灯片 4：常见的数据结构类型数组数组是一种线性的数据结构，它将相同类型的元素存储在连续的内存位置。
优点是可以通过索引快速访问元素，但插入和删除元素可能比较耗时，因为需要移动其他元素。
链表链表中的元素通过指针链接在一起，不要求连续的内存空间。
插入和删除操作相对容易，但查找特定元素需要遍历链表。
栈遵循后进先出（LIFO）原则，就像一个叠起来的盘子，最后放上去的盘子最先被拿走。
常用于函数调用、表达式求值等。
队列遵循先进先出（FIFO）原则，如同排队买票，先来的先得到服务。
常用于任务调度、消息传递等。
幻灯片 5：数组｀｀｀javaint arr ＝｛10, 20, 30, 40, 50}；／／通过索引访问数组元素Systemoutprintln(arr2)；｀｀｀幻灯片 6：链表｀｀｀javaclass Node ｛int data;Node next;Node(int data) ｛thisdata ＝ data;thisnext ＝ null;｝｝Node head ＝ new Node(10)；Node second ＝ new Node(20)；headnext ＝ second;｀｀｀幻灯片 7：栈｀｀｀javaimport javautilStack;Stack<Integer> stack ＝ new Stack<＞（）；stackpush(10)；stackpush(20)；int topElement ＝ stackpop(）；｀｀｀幻灯片 8：队列｀｀｀javaimport javautilQueue;import javautilLinkedList;Queue<Integer> queue ＝ new LinkedList<＞（）；queueadd(10)；queueadd(20)；int frontElement ＝ queuepoll(）；｀｀｀幻灯片 9：Java 中的数据结构实现Java 提供了丰富的类库来实现各种数据结构。
数据结构与算法(Java版)第1章 数据结构与算法
2020年1月25日
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，可以说数据结构课程主要是研究非数值计算的 程序设计问题中所出现的计算机操作对象以及它们之间的 关系和操作的学科。
2020年1月25日
1.1.2 数据结构课程的内容
1、数据结构课程的发展
2020年1月25日
【例1-1】成绩检索 系统。要求成绩检索 系统提供自动查询的 功能，如查找某个学 生的单科成绩或平均 成绩，查询某门课程 的最高分等等。
2020年1月25日
学号
姓名
平均成绩
考试成绩 高等数学 C语言
英语
20071801 吴承志 90
95
85
90
20071802 李淑芳 88
76
2020年1月25日
下图为表示上述四类基本结构的示意图。
（a）集合结构
（b）线性结构
（c）树结构
（d）图结构 四类基本结构的示意图
2020年1月25日
(1)逻辑层次的数据结构有两个要素。 一个是数据元素的集合，另一个是关系的集合。 形式上，数据结构可以采用一个二元组来表示： Data_Structure ＝（D，R）
2020年1月25日
4、数据结构
数据结构（Data Structure）是指互相之间存在着 一种或多种关系的数据元素的集合。在任何问题中， 数据元素之间都不会是孤立的，在它们之间都存在着 这样或那样的关系，这种数据元素之间的关系称为结 构。
根据数据元素间关系的不同特性，通常有下列四类 基本的结构： ⑴集合结构。⑵线性结构。⑶树结构。⑷图结构。
2020年1月25日
1.1 引言
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，可以说数据结构课程主要是研究非数值计算的 程序设计问题中所出现的计算机操作对象以及它们之间的 关系和操作的学科。
2020年1月25日
1.1.2 数据结构课程的内容
1、数据结构课程的发展
2020年1月25日
【例1-1】成绩检索 系统。要求成绩检索 系统提供自动查询的 功能，如查找某个学 生的单科成绩或平均 成绩，查询某门课程 的最高分等等。
2020年1月25日
学号
姓名
平均成绩
考试成绩 高等数学 C语言
英语
20071801 吴承志 90
95
85
90
20071802 李淑芳 88
76
2020年1月25日
下图为表示上述四类基本结构的示意图。
（a）集合结构
（b）线性结构
（c）树结构
（d）图结构 四类基本结构的示意图
2020年1月25日
(1)逻辑层次的数据结构有两个要素。 一个是数据元素的集合，另一个是关系的集合。 形式上，数据结构可以采用一个二元组来表示： Data_Structure ＝（D，R）
2020年1月25日
4、数据结构
数据结构（Data Structure）是指互相之间存在着 一种或多种关系的数据元素的集合。在任何问题中， 数据元素之间都不会是孤立的，在它们之间都存在着 这样或那样的关系，这种数据元素之间的关系称为结 构。
根据数据元素间关系的不同特性，通常有下列四类 基本的结构： ⑴集合结构。⑵线性结构。⑶树结构。⑷图结构。
2020年1月25日
1.1 引言
java 课件 ppt
04
Java 常用类库
String 类和 StringBuffer 类
字符串处理类
•·
String 类： Java 中的基本 数据类型，用于表示字符串 。它提供了多种方法来操作 字符串，如连接、查找、替 换等。
StringBuffer 类： 用于处理 可变字符串。与 String 类相 比，StringBuffer 提供了更 高效的方法来修改字符串， 因为它在内存中直接修改字 符数组，而不是创建新的 String 对象。
07
Java 多线程编程
线程的创建和管理
继承Thread类
通过继承Thread类并重写run()方法， 可以创建新的线程类。
线程的启动和终止
使用Thread类的start()方法启动线程 ，使用interrupt()方法中断线程。
实现Runnable接口
通过实现Runnable接口并重写run() 方法，可以创建新的线程类。
IO 流和文件操作
01
数据输入输出类
02
•·
03
InputStream 类和 OutputStream 类： 用于读取和写入字节流。 InputStream 用于读取数据，OutputStream 用于写入数据。
04
FileReader 类和 FileWriter 类： 用于读取和写入字符流。 FileReader 用于读取文本文件，FileWriter 用于写入文本文件。
运算符和控制流
for循环
重复执行一段代码指定的次数。
while循环
只要条件为真，就重复执行一段代码 。
面向对象编程基础
类和对象 类是对象的模板，定义了对象的属性和方法。 对象是类的实例，具有类定义的属性和方法。
《数据结构与算法 》课件
自然语言处理
自然语言处理中，数据结构用于表示句子、单词之间的关系，如依 存句法树。
计算机视觉
计算机视觉中的图像处理和识别使用数据结构来存储和操作图像信 息，如链表和二叉树。
算法在计算机科学中的应用
加密算法
加密算法用于保护数据的机密性和完整性，如 RSA算法用于公钥加密。
排序算法
排序算法用于对数据进行排序，如快速排序和归 并排序广泛应用于数据库和搜索引擎中。
归并排序
将两个或两个以上的有序表组合成一个新的有序表。
查找算法
线性查找：从数据结构的一端开始逐 个检查每个元素，直到找到所查找的 元素或检查完所有元素为止。
二分查找：在有序数据结构中查找某 一特定元素，从中间开始比较，如果 中间元素正好是要查找的元素，则搜 索过程结束；如果某一特定元素大于 或者小于中间元素，则在数组大于或 小于中间元素的那一半中查找，而且 跟开始一样从中间元素开始比较。如 果在某一步骤数组为空，则代表找不 到。这种搜索算法每一次比较都使搜 索范围缩小一半。
04
常见算法实现
排序算法
冒泡排序
通过重复地遍历待排序的数列，一次比较两个元素，如果他们的顺序错误就把他们交换过来。遍历数列的工作是重复 地进行直到没有再需要交换，也就是说该数列已经排序完成。
快速排序
通过一趟排序将要排序的数据分割成独立的两部分，其中一部分的所有数据都比另一部分的所有数据要小，然后再按 此方法对这两部分数据分别进行快速排序，整个排序过程可以递归进行，以此达到整个数据变成有序序列。
数据结构在计算机科学中的应用
1 2
数据库系统
数据结构是数据库系统的基础，用于存储、检索 和管理大量数据。例如，B树和哈希表在数据库 索引中广泛应用。
自然语言处理中，数据结构用于表示句子、单词之间的关系，如依 存句法树。
计算机视觉
计算机视觉中的图像处理和识别使用数据结构来存储和操作图像信 息，如链表和二叉树。
算法在计算机科学中的应用
加密算法
加密算法用于保护数据的机密性和完整性，如 RSA算法用于公钥加密。
排序算法
排序算法用于对数据进行排序，如快速排序和归 并排序广泛应用于数据库和搜索引擎中。
归并排序
将两个或两个以上的有序表组合成一个新的有序表。
查找算法
线性查找：从数据结构的一端开始逐 个检查每个元素，直到找到所查找的 元素或检查完所有元素为止。
二分查找：在有序数据结构中查找某 一特定元素，从中间开始比较，如果 中间元素正好是要查找的元素，则搜 索过程结束；如果某一特定元素大于 或者小于中间元素，则在数组大于或 小于中间元素的那一半中查找，而且 跟开始一样从中间元素开始比较。如 果在某一步骤数组为空，则代表找不 到。这种搜索算法每一次比较都使搜 索范围缩小一半。
04
常见算法实现
排序算法
冒泡排序
通过重复地遍历待排序的数列，一次比较两个元素，如果他们的顺序错误就把他们交换过来。遍历数列的工作是重复 地进行直到没有再需要交换，也就是说该数列已经排序完成。
快速排序
通过一趟排序将要排序的数据分割成独立的两部分，其中一部分的所有数据都比另一部分的所有数据要小，然后再按 此方法对这两部分数据分别进行快速排序，整个排序过程可以递归进行，以此达到整个数据变成有序序列。
数据结构在计算机科学中的应用
1 2
数据库系统
数据结构是数据库系统的基础，用于存储、检索 和管理大量数据。例如，B树和哈希表在数据库 索引中广泛应用。
数据结构与算法(共11张PPT)
(b)入队3个元素(c)出队3个元素
(b) d, e, b, g入队
利用一组连续的存储单元(一维数组)依次存放从队 在循环队列中进行出队、入队操作时，队首、队尾指
队列示意图
在非空队列里，队首指针始终指向队头元素，而队
(b) d, e, b, g入队
8
Q.rear
a5
a4
Q.front
(d)入队2个元素
a1, a2, … , an
的指修针改 和是队依列先中进元先素出的Q的变.re原化a则情r 进况行。的，如图所示。
a3
Q.front
a2
a1
首到队尾的各个元素，称为顺序队列。
(c)
d, e出队Q.front
Q.front
◆出队：首先删去front所指的元素，然后将队首指针front+1，并
◆rear所指的单元始终为空(a。)空队列
i
i, j, k入队
(e)
1
2
3
k
r
01
j5
2
front
43
i
b, g出队
(f )
r, p,
p rear
s, t入队
循环队列操作及指针变化情况
入队时尾指针向前追赶头指针，出队时头指针向前追赶尾指针 ，故队空和队满时头尾指针均相等。因此，无法通过front=rear来 判断队列“空”还是“满”。解决此问题的方法是：约定入队前，
数据结构与算法
1算法基础 2数据结构
3栈
4队列
5链表 6树和二叉树
7查找
4队列
✓队列的基本概念 ✓队列运算
✓循环队列及其运算
4队列
1.队列的基本概念
Java数据结构.ppt
hasNext();判断集合中的元素是否遍历完毕。 next():返回下一个元素。 romeve():从集合中删除一个由next()方法返回的元素。 Collection接口的iterator()返回一个包含集合一个 Iterator对象。
10.1 概述
List接口
List是有序的Collection，使用此接口能够精确的控 制每个元素插入的位置。可以使用索引（元素在List中 的位置，类似于数组下标）来访问List中的元素，这类 似于Java的数组。另外，List允许有相同的元素。
10.1 概述
public interface Collection { //返回集合中的元素个数 int size(); //判集合是否为空 boolean isEmpty(); //判一个对象是否包含在集合中 boolean contains(Object o); //返回集合的迭代器 Iterator iterator(); //将集合中的所有元素存入一个数组中返回 Object[] toArray(); //将集合中的元素存入数组中返回 Object[] toArray(Object a[]);
10.1 概述
//清空集合 void clear(); //比较集合与对象o是否相等 boolean equals(Object o); //返回对象的hash码 int hashCode(); }
10.1 概述
Iterator接口 Iterator接口隐藏底层集合的数据结构，向客户程
序提供了遍历各种类型的集合的统一接口。Iterator接 口中声明了如下方法：
除了具有Collection接口必备的iterator()方法外， List还提供一个listIterator()方法，返回一个ListIterator 接口，和标准的Iterator接口相比，ListIterator多了一 些add()之类的方法，允许添加，删除，设定元素，还 能向前或向后遍历。
10.1 概述
List接口
List是有序的Collection，使用此接口能够精确的控 制每个元素插入的位置。可以使用索引（元素在List中 的位置，类似于数组下标）来访问List中的元素，这类 似于Java的数组。另外，List允许有相同的元素。
10.1 概述
public interface Collection { //返回集合中的元素个数 int size(); //判集合是否为空 boolean isEmpty(); //判一个对象是否包含在集合中 boolean contains(Object o); //返回集合的迭代器 Iterator iterator(); //将集合中的所有元素存入一个数组中返回 Object[] toArray(); //将集合中的元素存入数组中返回 Object[] toArray(Object a[]);
10.1 概述
//清空集合 void clear(); //比较集合与对象o是否相等 boolean equals(Object o); //返回对象的hash码 int hashCode(); }
10.1 概述
Iterator接口 Iterator接口隐藏底层集合的数据结构，向客户程
序提供了遍历各种类型的集合的统一接口。Iterator接 口中声明了如下方法：
除了具有Collection接口必备的iterator()方法外， List还提供一个listIterator()方法，返回一个ListIterator 接口，和标准的Iterator接口相比，ListIterator多了一 些add()之类的方法，允许添加，删除，设定元素，还 能向前或向后遍历。
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– 数据项（数据元素）是指具有独立含义的最小识别单 位（数据中不可分割的最小单位）。数据项又称项或 字段。
1.2 基本概念和术语
• 1.2.2 数据结构的基本概念和术语
1.1 什么是数据结构
• 针对存储结构，数据元素存储在计算机中，应对每个数 据元素确定其取值范围属性就是数据类型。数据类型是 和数据结构密切相关的一个概念，用以刻画（程序）操 作对象的特征。
• 数据类型根据是否允许分解分为原子类型和结构类型， 其中原子类型是指其值不可再分的数据类型，例如整型、 字符型等；而结构类型是指其值可以再分解为若干成分 （分量）的数据类型，例如数组的值由若干分量组成。
关系。 • 一般情况下，“关系”是指数据元素之间
存在的逻辑关系，也称为数据的逻辑结构。 数据在计算机内的存储表示（或映象）称 为数据的存储结构或物理结构。
1.1 什么是数据结构
• 逻辑结构体现的是数据元素之间的逻辑关 系，换句话说就是从操作对象中抽象出来 的数学模型，因此又称为抽象结构，通常 习惯说的数据结构一般就是指的逻辑结构。 然而讨论数据结构的目的是为了在计算机 中实现对数据的操作，因此还需要研究数 据的存储结构。
• 一般说来，使用计算机解决具体问题时，通常需 要几个步骤：分析具体问题得到数学模型，设计 解决数学模型的算法，编制程序并调试，最后得 到最终答案。
• 在数据结构中数据之间的关系主要有两种，它们 分别是线性关系和非线性关系，其中非线性关系 又可以分为树型关系和图关系。
• 数据的逻辑结构和存储结构是密不可分的两个方 面，在实现算法时，首先应解决数据的存储问题。
• 数据的存储结构要能够正确反映数据元素之间的 逻辑关系。也就是说数据的逻辑结构和数据的存 储结构是密不可分的两个方面，任何一个算法的 设计取决于选定的逻辑结构，而算法的实现则依 赖于采用的存储结构。
1.1 什么是数据结构
• 顺序映象（顺序存储结构）是借助元素在 存储器中位置表示数据元素之间的逻辑关 系，或逻辑上相邻的结点存储在物理位置 上相邻的存储单元里，结点的逻辑关系由 存储单元的邻接关系来体现；而非顺序映 象（链式存储结构）是借助元素存储地址 的指针表示元素之间的逻辑关系，或逻辑 上相邻的结点在物理位置上可相邻，可不 相邻，逻辑关系由附加的指针段表示。
• 存储结构是数据在计算机内的表示（映 象），又称物理结构。它包括数据元素的 表示和关系的表示。
1.1 什么是数据结构
• 由于映象的方法不同，所以同一种的逻辑结构可 以映象成两种不同的存储结构：顺序映象（顺序 存储结构）和非顺序映象（非顺序存储结构）。
• 顺序映象的特点是在顺序存储结构（一般用一维 数组）中体现数据之间的关系；而非顺序存储结 构则一般采用指针实现数据之间的关系，包括链 式存储结构（链表）和散列结构等。
1.2 基本概念和术语
• 1.2.2 数据结构的基本概念和术语
– 数据结构是指数据之间的相互形式，即数据的组织形 式。数据结构分为逻辑结构和存储结构。逻辑结构是 指数据元素之间的逻辑关系；存储结构是指数据元素 及其关系在计算机内的表示。
– 数据是对客观事物的符号表示，在计算机科学中是指 输入到计算机中并能够被计算机识别、存储和加工处 理的符号的总称。数据由数据项组成。
1.1 什么是数据结构
• 数据的非顺序存储结构除包括链式存储结构（简称链表） 以外，还有散列存储结构、索引存储结构等。
• 链式存储结构是利用指针直接表示数据元素之间的关系。 • 散列结构的基本思想是根据结点的关键字，利用散列函
数直接计算出该结点的存储地址。
• 索引存储结构是指在存储结点信息的同时，还建立附加 的索引表。索引表的每一项称为索引项，索引项的一般 形式是：（关键字，地址）。关键字：能够惟一标识一 个结点的那些数据项集合；索引存储结构分为稠密索引 和稀疏索引，其中稠密索引是指每个结点在索引表中都 有一个索引项的索引表；而稀疏索引是指一组结点在索 引表中对应一个索引项的索引表。
第1章 数据结构概论
1.1 什么是数据结构 1.2 基本概念和术语
1.2.1 数据结构的发展 1.2.2 数据结构的基本概念和术语 1.3 抽象数据类型和数据结构 1.4 学习数据结构的意义 1.5 算法 1.5.1 算法及其性质 1.5.2 算法描述的分析
1.1 什么是数据结构
• 信息中的各个数据元素并不是孤立存在的，它们 之间存在着一定的结构关系。
– ⑴ 研究数据元素之间的客观联系（逻辑结 构）；
– ⑵ 研究数据在计算机内部的存储方法（存储 构）；
– ⑶ 研究如何在数据的各种结构（逻辑的和物 理的）上实施有效的操作或处理（算法）。
– 所以数据结构是一门抽象地研究数据之间的关 系的学科。
1.2 基本概念和术语
• 1.2.1 数据结构的发展
– 数据结构作为一门独立的课程始于1968年， 在我国数据结构作为一门独立课程在80年代 初，早期的数据结构对课程的范围没有明确的 规定，数据结构的内容几乎和图论、树的理论 是相同的，在60到70年代随着大型程序的出 现，软件也相对独立，结构程序设计逐步成为 程序设计方法学的主要内容，人们已经认识到 程序设计的实质就是对所确定的问题选择一种 好的结构，从而设计一种好的算法。
• 根据数据的结构（逻辑结构和存储结构）特性在数据的 生存期间的变动情况，将数据结构分为静态结构和动态 结构。静态结构是指在数据存在期不发生任何变动，例 如高级语言中的静态数组；而动态结构是指在一定范围 内结构的大小可以发生变动，如使用的堆栈。
1.1 什么是数据结构
• 总之，数据结构所要研究的主要内容简单 归纳为以下三个方面：
1.1 什么是数据结构
• 数据之间既要考虑存储，又要考虑数据单 位之间的关系，在确定了存储结构后，根 据存储的结构再来确定相应操作的实现方 法。
• 简单说数据结构是研究数据的存储、数据 之间的关系和对数据实现各种操作的一门 学科。
1.1 什么是数据结构
• 数据结构的定义可以记作： • Data-Structure=（D，R） • 其中D是数据元素的有限集合，R是D上的
1.2 基本概念和术语
• 1.2.2 数据结构的基本概念和术语
1.1 什么是数据结构
• 针对存储结构，数据元素存储在计算机中，应对每个数 据元素确定其取值范围属性就是数据类型。数据类型是 和数据结构密切相关的一个概念，用以刻画（程序）操 作对象的特征。
• 数据类型根据是否允许分解分为原子类型和结构类型， 其中原子类型是指其值不可再分的数据类型，例如整型、 字符型等；而结构类型是指其值可以再分解为若干成分 （分量）的数据类型，例如数组的值由若干分量组成。
关系。 • 一般情况下，“关系”是指数据元素之间
存在的逻辑关系，也称为数据的逻辑结构。 数据在计算机内的存储表示（或映象）称 为数据的存储结构或物理结构。
1.1 什么是数据结构
• 逻辑结构体现的是数据元素之间的逻辑关 系，换句话说就是从操作对象中抽象出来 的数学模型，因此又称为抽象结构，通常 习惯说的数据结构一般就是指的逻辑结构。 然而讨论数据结构的目的是为了在计算机 中实现对数据的操作，因此还需要研究数 据的存储结构。
• 一般说来，使用计算机解决具体问题时，通常需 要几个步骤：分析具体问题得到数学模型，设计 解决数学模型的算法，编制程序并调试，最后得 到最终答案。
• 在数据结构中数据之间的关系主要有两种，它们 分别是线性关系和非线性关系，其中非线性关系 又可以分为树型关系和图关系。
• 数据的逻辑结构和存储结构是密不可分的两个方 面，在实现算法时，首先应解决数据的存储问题。
• 数据的存储结构要能够正确反映数据元素之间的 逻辑关系。也就是说数据的逻辑结构和数据的存 储结构是密不可分的两个方面，任何一个算法的 设计取决于选定的逻辑结构，而算法的实现则依 赖于采用的存储结构。
1.1 什么是数据结构
• 顺序映象（顺序存储结构）是借助元素在 存储器中位置表示数据元素之间的逻辑关 系，或逻辑上相邻的结点存储在物理位置 上相邻的存储单元里，结点的逻辑关系由 存储单元的邻接关系来体现；而非顺序映 象（链式存储结构）是借助元素存储地址 的指针表示元素之间的逻辑关系，或逻辑 上相邻的结点在物理位置上可相邻，可不 相邻，逻辑关系由附加的指针段表示。
• 存储结构是数据在计算机内的表示（映 象），又称物理结构。它包括数据元素的 表示和关系的表示。
1.1 什么是数据结构
• 由于映象的方法不同，所以同一种的逻辑结构可 以映象成两种不同的存储结构：顺序映象（顺序 存储结构）和非顺序映象（非顺序存储结构）。
• 顺序映象的特点是在顺序存储结构（一般用一维 数组）中体现数据之间的关系；而非顺序存储结 构则一般采用指针实现数据之间的关系，包括链 式存储结构（链表）和散列结构等。
1.2 基本概念和术语
• 1.2.2 数据结构的基本概念和术语
– 数据结构是指数据之间的相互形式，即数据的组织形 式。数据结构分为逻辑结构和存储结构。逻辑结构是 指数据元素之间的逻辑关系；存储结构是指数据元素 及其关系在计算机内的表示。
– 数据是对客观事物的符号表示，在计算机科学中是指 输入到计算机中并能够被计算机识别、存储和加工处 理的符号的总称。数据由数据项组成。
1.1 什么是数据结构
• 数据的非顺序存储结构除包括链式存储结构（简称链表） 以外，还有散列存储结构、索引存储结构等。
• 链式存储结构是利用指针直接表示数据元素之间的关系。 • 散列结构的基本思想是根据结点的关键字，利用散列函
数直接计算出该结点的存储地址。
• 索引存储结构是指在存储结点信息的同时，还建立附加 的索引表。索引表的每一项称为索引项，索引项的一般 形式是：（关键字，地址）。关键字：能够惟一标识一 个结点的那些数据项集合；索引存储结构分为稠密索引 和稀疏索引，其中稠密索引是指每个结点在索引表中都 有一个索引项的索引表；而稀疏索引是指一组结点在索 引表中对应一个索引项的索引表。
第1章 数据结构概论
1.1 什么是数据结构 1.2 基本概念和术语
1.2.1 数据结构的发展 1.2.2 数据结构的基本概念和术语 1.3 抽象数据类型和数据结构 1.4 学习数据结构的意义 1.5 算法 1.5.1 算法及其性质 1.5.2 算法描述的分析
1.1 什么是数据结构
• 信息中的各个数据元素并不是孤立存在的，它们 之间存在着一定的结构关系。
– ⑴ 研究数据元素之间的客观联系（逻辑结 构）；
– ⑵ 研究数据在计算机内部的存储方法（存储 构）；
– ⑶ 研究如何在数据的各种结构（逻辑的和物 理的）上实施有效的操作或处理（算法）。
– 所以数据结构是一门抽象地研究数据之间的关 系的学科。
1.2 基本概念和术语
• 1.2.1 数据结构的发展
– 数据结构作为一门独立的课程始于1968年， 在我国数据结构作为一门独立课程在80年代 初，早期的数据结构对课程的范围没有明确的 规定，数据结构的内容几乎和图论、树的理论 是相同的，在60到70年代随着大型程序的出 现，软件也相对独立，结构程序设计逐步成为 程序设计方法学的主要内容，人们已经认识到 程序设计的实质就是对所确定的问题选择一种 好的结构，从而设计一种好的算法。
• 根据数据的结构（逻辑结构和存储结构）特性在数据的 生存期间的变动情况，将数据结构分为静态结构和动态 结构。静态结构是指在数据存在期不发生任何变动，例 如高级语言中的静态数组；而动态结构是指在一定范围 内结构的大小可以发生变动，如使用的堆栈。
1.1 什么是数据结构
• 总之，数据结构所要研究的主要内容简单 归纳为以下三个方面：
1.1 什么是数据结构
• 数据之间既要考虑存储，又要考虑数据单 位之间的关系，在确定了存储结构后，根 据存储的结构再来确定相应操作的实现方 法。
• 简单说数据结构是研究数据的存储、数据 之间的关系和对数据实现各种操作的一门 学科。
1.1 什么是数据结构
• 数据结构的定义可以记作： • Data-Structure=（D，R） • 其中D是数据元素的有限集合，R是D上的