第一章 数据结构绪论
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《数据结构教程》第一章 绪论
《数据结构教程》第一章绪论数据结构教程第一章绪论数据结构是计算机科学中的重要概念之一，它是计算机程序设计的基础。
本教程的第一章将介绍数据结构的基本概念和作用。
一、什么是数据结构？在计算机科学中，数据结构用于存储和组织数据，以便在计算机程序中进行高效的操作。
数据结构可以分为两种基本类型：线性数据结构和非线性数据结构。
1.1 线性数据结构线性数据结构是最简单的数据结构之一，它将数据元素按照线性顺序组织，可以使用一对一的关系连接数据元素。
常见的线性数据结构有数组、链表和栈。
1.2 非线性数据结构非线性数据结构是指数据元素之间存在多对多的关系，不是简单的一对一关系。
常见的非线性数据结构有树和图。
二、数据结构的作用数据结构的设计和选择对于程序的效率和性能具有重要影响。
合理选择数据结构可以提高算法的执行速度，降低计算机资源的占用。
2.1 提高数据的存储效率通过选择适当的数据结构可以减少内存的占用，提高数据的存储效率。
例如，链表数据结构可以动态地分配内存空间，减少内存的浪费。
2.2 提高数据的访问效率不同的数据结构在数据的访问效率上有所差异。
例如，对于需要频繁插入和删除操作的场景，链表数据结构比数组数据结构更加高效。
2.3 优化算法的执行速度数据结构和算法是相辅相成的，通过选择合适的数据结构可以优化算法的执行速度。
例如，在查找操作中使用二叉搜索树可以降低时间复杂度。
三、数据结构的分类根据数据结构的存储方式和操作特性，可以将数据结构分为线性数据结构和非线性数据结构。
3.1 线性数据结构线性数据结构是最常用的数据结构之一，它将数据元素按照线性顺序排列，每个元素有一个直接前驱和直接后继。
常见的线性数据结构有数组、链表和栈。
3.1.1 数组数组是一种最简单的数据结构，它将数据元素存储在连续的内存空间中。
数组的访问速度很快，但是插入和删除操作的效率较低。
3.1.2 链表链表是一种动态数据结构，它通过指针将数据元素链接在一起。
第1章 数据结构绪论
数学 代数系统
编译理论 数据表示法 存储装置 硬件(计算机系统设计)
算子关系 数据 数据的操作 类型 数据结构 文件系统 数据存取 数据组织 机器组织 信息检索 软件(计算机程序设计)
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1.1 引
言
为了使读者对数据结构有一个感性的认识， 为了使读者对数据结构有一个感性的认识， 下面给出几个数据结构的示例， 下面给出几个数据结构的示例，读者可以 通过这些示例去理解数据结构的概念。 通过这些示例去理解数据结构的概念。 【示例1】 职工基本情况表。 参见教材P2 【示例2】 井字棋对弈问题。 【示例3】 教学计划编排问题。
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1.3 抽象数据类型
首先我们了解一下在程序设 计语言中出现的各种数据类 型。
10
1.3.1 数据类型
数据类型是一个值的集合和定义在这个值集上 的一组操作的总称。 的一组操作的总称。 在高级程序设计语言中，数据类型可分为两类： 在高级程序设计语言中，数据类型可分为两类： 一类是原子类型，另一类则是结构类型。 一类是原子类型，另一类则是结构类型。 在某种意义上，数据结构可以看成是“ 在某种意义上，数据结构可以看成是“一组具 有相同结构的值” 有相同结构的值”，而数据类型则可被看成是 由一种数据结构和定义在其上的一组操作所组 成的。 成的。
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1.2 基本概念与术语
1. 逻辑结构
(1) 线性结构。 (2) 集合结构。 (3) 树形结构。 (4) 图状结构。 数据的四种基本逻辑结构如图1.4所示。
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1.2 基本概念与术语
2. 存储结构 (1) 顺序存储结构是指把逻辑上相邻的结 点存储在物理上相邻的存储单元里，结点 之间的逻辑关系由存储单元位置的邻接关 系来体现。 (2) 链式存储结构是把逻辑上相邻的结点 存储在物理上任意的存储单元里，结点之 间的逻辑关系由附加的指针域来体现。 (3) 索引存储结构是用结点的索引号来确 定结点的存储地址。
编译理论 数据表示法 存储装置 硬件(计算机系统设计)
算子关系 数据 数据的操作 类型 数据结构 文件系统 数据存取 数据组织 机器组织 信息检索 软件(计算机程序设计)
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1.1 引
言
为了使读者对数据结构有一个感性的认识， 为了使读者对数据结构有一个感性的认识， 下面给出几个数据结构的示例， 下面给出几个数据结构的示例，读者可以 通过这些示例去理解数据结构的概念。 通过这些示例去理解数据结构的概念。 【示例1】 职工基本情况表。 参见教材P2 【示例2】 井字棋对弈问题。 【示例3】 教学计划编排问题。
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1.3 抽象数据类型
首先我们了解一下在程序设 计语言中出现的各种数据类 型。
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1.3.1 数据类型
数据类型是一个值的集合和定义在这个值集上 的一组操作的总称。 的一组操作的总称。 在高级程序设计语言中，数据类型可分为两类： 在高级程序设计语言中，数据类型可分为两类： 一类是原子类型，另一类则是结构类型。 一类是原子类型，另一类则是结构类型。 在某种意义上，数据结构可以看成是“ 在某种意义上，数据结构可以看成是“一组具 有相同结构的值” 有相同结构的值”，而数据类型则可被看成是 由一种数据结构和定义在其上的一组操作所组 成的。 成的。
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1.2 基本概念与术语
1. 逻辑结构
(1) 线性结构。 (2) 集合结构。 (3) 树形结构。 (4) 图状结构。 数据的四种基本逻辑结构如图1.4所示。
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1.2 基本概念与术语
2. 存储结构 (1) 顺序存储结构是指把逻辑上相邻的结 点存储在物理上相邻的存储单元里，结点 之间的逻辑关系由存储单元位置的邻接关 系来体现。 (2) 链式存储结构是把逻辑上相邻的结点 存储在物理上任意的存储单元里，结点之 间的逻辑关系由附加的指针域来体现。 (3) 索引存储结构是用结点的索引号来确 定结点的存储地址。
《数据结构(C语言)》第1章 绪论
从逻辑上可以把数据结构分为线性结构和非线性结构， 主要包括：集合、线性、树和图形结构，其中集合、
树和图形结构都属于非线性结构。
Data structures
常用术语和基本概念
❖数据的逻辑结构(Logic Structure)
根据数据元素之间关系的不同特性，通常有4类基本 数据结构：
(1) 集合(Set)：该结构中的数据元素除了存在“同 属于一个集合”的关系外，不存在任何其它关系。
Data structures
1 数据结构概述 2 常用术语和基本概念 3 数据类型 4 算法和算法分析 5 本章小结
目录
Data structures
1.1 数据结构 概述
数据结构概述
❖ 数据结构与算法
数据结构(Data Structure)+算法 (Algorithm)=程序(Program)
Data structures
数据类型
❖ 抽象数据类型
❖ 3.本书在用C语言描述时的约定
(1) C语言的数组元素的下标从“0”开始，为此，在 表示数据结构时，数据元素的序号也从0开始。
(2) 数据元素的类型约定为ElemType。具体的类型 可以由用户在使用时定义：
typedef int ElemType /*定义数据类型为int*/
(2) 线性结构(Linear Structure)：该结构中的数 据元素存在着一对一的关系。
(3) 树形结构(Tree Structure)：该结构中的数据 元素存在着一对多的关系。
(4) 图状结构(Graphic Structure)：该结构中的 数据元素存在着多对多的关系。
Data structures
讲授常用的算法，程序员也可以直接拿来或经过少许 的修改就可以使用，并且可以通过算法训练来提高程 序设计水平。
树和图形结构都属于非线性结构。
Data structures
常用术语和基本概念
❖数据的逻辑结构(Logic Structure)
根据数据元素之间关系的不同特性，通常有4类基本 数据结构：
(1) 集合(Set)：该结构中的数据元素除了存在“同 属于一个集合”的关系外，不存在任何其它关系。
Data structures
1 数据结构概述 2 常用术语和基本概念 3 数据类型 4 算法和算法分析 5 本章小结
目录
Data structures
1.1 数据结构 概述
数据结构概述
❖ 数据结构与算法
数据结构(Data Structure)+算法 (Algorithm)=程序(Program)
Data structures
数据类型
❖ 抽象数据类型
❖ 3.本书在用C语言描述时的约定
(1) C语言的数组元素的下标从“0”开始，为此，在 表示数据结构时，数据元素的序号也从0开始。
(2) 数据元素的类型约定为ElemType。具体的类型 可以由用户在使用时定义：
typedef int ElemType /*定义数据类型为int*/
(2) 线性结构(Linear Structure)：该结构中的数 据元素存在着一对一的关系。
(3) 树形结构(Tree Structure)：该结构中的数据 元素存在着一对多的关系。
(4) 图状结构(Graphic Structure)：该结构中的 数据元素存在着多对多的关系。
Data structures
讲授常用的算法，程序员也可以直接拿来或经过少许 的修改就可以使用，并且可以通过算法训练来提高程 序设计水平。
数据结构 第一章 绪论
2018/11/26
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例如，用计算机求数学方程的根
（1）用二分法求方程的根 （2）用迭代法求方程的根
xn 1
1 a ( xn ) 2 xn
特点：用数学方程进行数值运算，称这类问题的数 学模型是数学方程
2018/11/26
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例1-1 学生选课系统
在教务系统中按所在专业培养方案选修；查询每一门 课有多少同学选修了该课; 查询、统计一下全班同学下 学期的选课情况等。 涉及的操作：选课、课程查询；选课统计等。 如何表示数据，如何对数据进行操作？ 为此可以： 建立一张按学生的学号顺序排列的学生信息表和分别 按专业、课程号和班级代号顺序排列的索引表。如图所 示。由这四张表构成的文件就是学生选课系统的数学模 型，计算机的主要操作就是按特定要求对学生信息文件 进行查询。
2018/11/26 8
...
...
如何表示，如何操作？ 表示每一种格局; 表示格局之间的派生关系; 给出对奕的算法：从所有儿子格局中找出最有利的格局。 类似问题：计算机中的文件管理、单位的组织机构、家族的 族谱等具有层次关系的数据。
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例1-3 交通导游图
以相关标志性地名或景点，抽象成为图中的顶点， 道路抽象为顶点之间的连线。在顶点中可以存放地名 或景点的名称、代号、介绍等信息；连线表示路径， 可以存入路径长度等相关信息。 求：从任何一个景点出发到其他点的最短路程或代 价最小方案等。 此类结构还有教学计划、交通运输、工程施工、网 络布线等。对这种结构的关键操作有遍历(查询)，其 他还有插入、删除操作，求关键路径、最小生成树、 最短路径等。
950 1530 1740
1080
2250
成都
01数据结构——绪论
01数据结构——绪论⼀、数据结构绪论1.1 数据结构数据结构是⼀门研究⾮数值计算的程序设计问题中的操作对象，以及它们之间的关系和操作等相关问题的学科。
1.2 基本概念和术语数据数据是描述客观事物的符号，是计算机中可以操作的对象，是能被计算机识别，并输⼊给计算机处理的符号集合。
数据不仅仅包括整形、实型等数值类型，还包括字符及声⾳、图像、视频等⾮数值类型。
数据元素数据元素是组成数据的、有⼀定意义的基本单位，在计算机中通常作为整体处理，也被称为记录。
⽐如动物类中，⽜、马、⽺、鸡、鸭、鹅就是其数据元素。
数据项⼀个数据元素可以由若⼲数据项组成。
数据项是数据不可分割的最⼩单位。
⽐如⼈这样的数据元素，有眼、⽿、⿐、⼝、⼿、脚这些数据项，也可以有姓名、年龄、性别、出⽣地址、联系电话等数据项，具体哪些数据项，要根据你的系统决定。
数据对象数据对象是性质相同的数据元素的集合，是数据的⼦集。
所谓性质相同，是指数据元素具有相同数量和类型的数据项，⽐如⼈都有姓名，性别，⽣⽇等相同的数据项。
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。
研究数据结构的意义：在计算机中，数据元素不是孤⽴、杂乱⽆序的，⽽是具有内在联系的数据集合。
数据元素之间存在的⼀种或多种特定关系，也就是数据的组织形式。
为编写⼀个好的程序，必须分析待处理对象的特性及各处理对象之间存在的关系。
这也就是研究数据结构的意义所在。
1.3 逻辑结构和物理结构：按照视点的不同，可以把数据结构分为逻辑结构和物理结构。
逻辑结构逻辑结构是指数据对象中数据元素之间的相互关系。
逻辑结构分为以下四种：集合结构：集合结构中的数据元素除了同属于⼀个集合外，它们之间没有其他关系。
各个数据元素是“平等”的，它们的共同属性是同属于⼀个集合。
集合结构线性结构：线性结构中的数据元素是⼀对⼀的关系。
线性结构树形结构：树形结构中的元素之间存在⼀种⼀对多的层次关系。
树形结构图形结构：图形结构的数据元素是多对多的关系。
《数据结构》第一章重点知识梳理
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第一章 绪论
求绝对值 abs（表达式） 求不足整数值 floor（表达式） 求进位整数值 ceil（表达式） 判定文件结束 eof（文件变量） （10）逻辑运算 与运算&&：对于A&&B，当A的值为0时，不在对B求值。 或运算||：对于A||B，当A的值为非0时，不在对B求值。 四、算法和算法分析 1．算法 （1）算法的定义
由于算法的时间复杂度考虑的只是对于问题规模n的增长率，因此在难以精确计算基本操作 执行次数（或语句频度）的情况下，只需求出它关于n的增长率或阶即可。 4．算法的存储空间需求
类似于算法的时间复杂度，以空间复杂度（spacecomplexity）作为算法所需存储空间的量 度，记作S（n）=O（f（n））其中n为问题的规模。
18
的表示。
①元素的表示。计算机数据元素用一个由若干位组合 起来形成的一个位串表示。
图1-1四类基本结构的关系图。
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第一章 绪论
②关系的表示。 计算机中数据元素之间的关系有两种不同的表示方法：顺序映象和非顺序映象。 并由这两种不同的表示方法得到两种不同的存储结构：顺序存储结构和链式存储结构。 a．顺序映象的特点是借助元素在存储器中的相对位置来表示数据元素之间的逻辑关系。 b．非顺序映象的特点是借助指示元素存储地址的指针（pointer）表示数据元素之间的逻辑
数据元素（dataelement）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。
3
第一章 绪论
3．数据对象 数据对象（dataobject）是性质相同的数据元素的集合，是数据的一个子集。
4．数据结构 数据结构（datastructure）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）数据结构的基本结构 根据数据元素之间关系的不同特性，通常有下列四类基本结构： ①集合。数据元素之间除了“同属于一个集合”的关系外，别无其它关系。 ②线性结构。数据元素之间存在一个对一个的关系。 ③树形结构。数据元素之间存在一个对多个的关系。 ④图状结构或网状结构。数据元素之间存在多个对多个的关系。
第一章 绪论
求绝对值 abs（表达式） 求不足整数值 floor（表达式） 求进位整数值 ceil（表达式） 判定文件结束 eof（文件变量） （10）逻辑运算 与运算&&：对于A&&B，当A的值为0时，不在对B求值。 或运算||：对于A||B，当A的值为非0时，不在对B求值。 四、算法和算法分析 1．算法 （1）算法的定义
由于算法的时间复杂度考虑的只是对于问题规模n的增长率，因此在难以精确计算基本操作 执行次数（或语句频度）的情况下，只需求出它关于n的增长率或阶即可。 4．算法的存储空间需求
类似于算法的时间复杂度，以空间复杂度（spacecomplexity）作为算法所需存储空间的量 度，记作S（n）=O（f（n））其中n为问题的规模。
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的表示。
①元素的表示。计算机数据元素用一个由若干位组合 起来形成的一个位串表示。
图1-1四类基本结构的关系图。
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第一章 绪论
②关系的表示。 计算机中数据元素之间的关系有两种不同的表示方法：顺序映象和非顺序映象。 并由这两种不同的表示方法得到两种不同的存储结构：顺序存储结构和链式存储结构。 a．顺序映象的特点是借助元素在存储器中的相对位置来表示数据元素之间的逻辑关系。 b．非顺序映象的特点是借助指示元素存储地址的指针（pointer）表示数据元素之间的逻辑
数据元素（dataelement）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。
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第一章 绪论
3．数据对象 数据对象（dataobject）是性质相同的数据元素的集合，是数据的一个子集。
4．数据结构 数据结构（datastructure）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）数据结构的基本结构 根据数据元素之间关系的不同特性，通常有下列四类基本结构： ①集合。数据元素之间除了“同属于一个集合”的关系外，别无其它关系。 ②线性结构。数据元素之间存在一个对一个的关系。 ③树形结构。数据元素之间存在一个对多个的关系。 ④图状结构或网状结构。数据元素之间存在多个对多个的关系。
第1章 绪论
朱昌杰 肖建于 编著
清华大学出版社
1.4.2 C语言描述算法的注意事项
6.循环语句： while（条件） 循环体语句； do { 循环体语句； }while（条件）； 或者 For（赋初值表达式1；条件表达式2；步长表达式3） 循环体语句； 7.结束语句： return(返回表达式)； break; exit;
朱昌杰 肖建于 编著 清华大学出版社
1.4.2 C语言描述算法的注意事项
2.算法的空间复杂度 如果输入数据所占用空间只取决于问题本身， 则只需要分析除输入和程序之外的额外空间， 否则应同时考虑输入本身所需空间。若额外空 间相对于输入数据量来说是常数，则称此算法 为原地工作，本书第9章讨论的有些排序算法 就属于这一类。若所占空间量依赖于特定的输 入，则除特别指明外，均按最坏情况来分析。
朱昌杰 肖建于 编著 清华大学出版社
1.4.2 C语言描述算法的注意事项
8.函数的定义语句： 函数类型 函数名（类型名 形参1，类型名 形参2，…） { //算法功能说明 函数语句； } 其中函数类型是指函数的返回值的类型，当返回值为整型时，函数类 型可以省略。形参如果是引用参数，则以&打头。
9.函数调用语句： 函数名（实参1，实参2，…）； 因为函数调用是一条语句，所以在括号后要有分号。
朱昌杰 肖建于 编著
清华大学出版社
1.4.2 C语言描述算法的注意事项
10.基本函数： max（表达式1，表达式2，…，表达式n） min（表达式1，表达式2，…，表达式n） abs（表达式） eof（文件变量） eoln（文件变量）
朱昌杰 肖建于 编著
清华大学出版社
1.4.2 C语言描述算法的注意事项
1.1.2 数据的物理结构
数据结构第一章--绪论(严蔚敏版)
解 T = (D, R ) D={A,B,a,b,c }
R是D上的关系的集合 是 上的关系的集合
A
B
a R={ P1,P2 } P1 ={<A,a>, <A,b>, <A,c>} P2 ={<B,a>, <B,b>, <B,c>}
b
c
写出一个复数的数据结构 例3 写出一个复数的数据结构 Complex= (C , R) 解 一个复数可以表示为 a+bi 一个复数可以表示为 复数 C={a,b}
也可以表示成一个有序对 <a, b>
∴这里存在一种关系 P ={<a,b>} (只有一个有序对 只有一个有序对) 只有一个有序对
而R是C上的关系的集合 R={ P } 是 上的关系的集合
写出一个复数的数据结构 例3 写出一个复数的数据结构 Complex= (C , R) 解 一个复数的数据结构为 Complex= (C , R) 其中， 其中， C={a,b} R={ P } P ={<a,b>}
a b c
解 其数据结构可描述为 d e T = (D, R ) D是数据元素的集合 D={a,b,c,d,e} 是数据元素的集合
R是D上的关系的集合 R={ P } 是 上的关系的集合
P ={<a,b>,<a,c>,<b,d>,<b,e>}
例2
一小组有a,b,c 三个学生，一个导师A 一小组有a,b,c 三个学生，一个导师A 和一个辅导员B 和一个辅导员B，此小组的数据结构如图：
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ADT 抽象数据类型名 { 数据对象： 数据对象：〈数据对象的定义〉 数据关系： 数据关系：〈数据关系的定义〉 基本操作： 基本操作：〈基本操作的定义〉 } ADT 抽象数据类型名 其中基本操作的定义格式为: 基本操作名（参数表） 基本操作名 初始条件：〈初始条件描述〉 初始条件： 操作结果：〈操作结果描述〉 操作结果
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计算科学概述—计算科学名词的由来
1985年春ACM总裁Adele Goldberg和教育委员会主席 Robert Aiken在IEEE热心合作之下任命了计算机科学核 心攻关组.该攻关组的任务是对计算机知识的教育提出指 导性意见. 经过4年的工作，1989年该攻关组发表了题目为 "COMPUTING AS DISCIPLINE"（作为学科的计算科学） 的报告.该报告提出用"discipline of computing"(计算科学) 来包括计算机科学和计算机工程,并给出计算科学的定义 和知识结构框架. 报告是由七位计算机科学家起草,但参加讨论的有四十 四位计算机科学家,这个报告是集体的意见.对我们学习 33 计算机知识有非常重要的指导意义.
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计算科学概述—计算科学的学科形态
指从事本学科工作的基本工作模式。三种：
理论，基于数学，可以分为以下四步 特征化描述对象(即用对象所具有的特征来描述对 象,又称定义.). 假定对象的特征之间存在的关系(定理). 证明该假定是正确的(证明). 解释结果,当发现矛盾时,重复上述步骤. 例如：对象->圆 特征->半径R,周长L,面积S 特征之间的关系-> L=2πR, 主讲教师：赵俊峰 email: zhaojf@
1
课程形式 主课，习题课，作业 考试：笔试 期末考试 学习要求 按时上课，认真听讲 阅读参考书 认真记笔记，整理笔记 思考，讨论，提问
2
学习目标(一)
《数据结构》是一门重要的计算机科学 专业必修课，是一门理论和实际紧密结 合的课程
计算科学概述—计算科学的定义
计算科学是对怎样描述信息和怎样描述信息变换两 个方面进行系统的研究,包括它的分析、理论、设计、 实现、有效性和应用. 基本的问题是“什么可以有效地自动做？” 定义实际上提出了计算科学要解决的三个基本问题: 怎么样描述信息? 怎么样描述信息变换? 怎么样通过描述输入信息、输出信息和从输入信 息到输出信息的信息变换过程来构造一类问题的求解 过程,并且使这个过程可以有效的自动做?
12
授课内容
第七章 排序
• 排序的基本概念 • 插入排序 • 直接插入排序 • 二分法插入排序 • 表插入排序 • 选择排序 • 直接选择排序 • 交换排序 • 冒泡排序 • 各种排序算法的复杂性分析
13
授课内容
第八章 图结构
• 图的基本概念及有关术语 • 图的存储表示法 • 图遍历 • 最小生成树 • 最短路径 • 拓扑排序
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实例求解
用计算机解决问题的步骤
问题分析：弄清所要解决的问题是什么，并用一种 语言清楚地描述出来 算法设计：建立程序系统的结构，重点是算法的设 计和数据结构的设计 程序设计：采用适当的程序设计语言，编写出可执 行的程序 程序测试和维护：发现和排除在前几个阶段中产生 的错误，经测试通过的程序便可投入运行，在运行 过程中还可能发现隐含的错误和问题
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计算科学概述—计算科学的学科形态（续）
抽象，基于实验科学，分为以下四步
提出一个假设(即给出定义和定理). 设计一个实验,并根据假设做出预言. 做实验,收集数据. 分析数据,当发现实验与预言不符时,重复上述步骤. 例如：对物体受力做运动现象 特征->物体的质量M,物体受到的作用力F,物体 运动的加速度a 特征之间的关系-> F=ma 这个结论不能用数学方法来证明,但可以用实验来验证.
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计算科学概述—计算科学的子领域（续）
•算法与数据结构 •基础数学(代数,离散数学) ；计算方法； •可计算理论与计算复杂性理论；数据结构 •计算机体系结构 •计算机程序设计语言 •数值计算和符号演算 •操作系统 •程序设计方法学和软件工程 •数据库和信息检索 •人工智能和机器人学 •人机通讯
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14
授课内容
第九章 稀疏矩阵和广义表
• 多维数组和稀疏矩阵
• 稀疏矩阵的存储 • 广义表的基本概念
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授课内容
第十章 文件
• 外存及文件
• 顺序文件 索引文件 散列文件 倒排文件
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成绩考核
“学生成绩=平时成绩(30%)+期末考试成绩(70%)” 作业 10％
平时成绩 30％
期末考试成绩70%
第四章 堆栈与队列
•堆栈
堆栈的概念，堆栈的存储结构，堆栈的基 本运算，堆栈的应用
•队列
队列的概念，队列的存储结构，队列的基 本运算，队列的应用
9
授课内容
第五章 树与二叉树
• 树的基本概念
• 树的存储结构及其基本运算
• 二叉树的概念及种类-完全二叉树与满二叉树 • 二叉树的存储结构
• 树、树林和二叉树的相互转换
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实例求解－程序设计（贪心法）
首先，为问题中所有有关数据设计适当的表示形式， 不仅包括需要表示的结点和连接，可能还有为计算过程 的实现而用的辅助性数据结构。然后选择一种适当的程 序设计语言实现这些数据结构，并在设计好的数据结构 上精确地描述上面提出的算法，完成一个程序，使之能 在计算机上运行。 假设需要着色的图是G，集合V1包括图中所有未被 着色的结点，着色开始时V1是G所有结点集合。NEW表 示已确定可以用新颜色着色的结点集合。从G中找出可 用新颜色着色的结点集的工作可以用下面的程序框架描 述：
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实例求解－实例
问题分析示例
C D
B A E
例1：对如图所示的一 个五叉路口设计一个交 通信号灯管理系统，使 各个方向行驶的车辆可 以同时安全行驶而不发 生碰撞。
23
图 1.1 一个交叉路口的模型
问题分析
可通行方向
C D
AB AC A D
B A E
B A BC
DA DB
BD
D C
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计算科学概述—计算科学的学科形态（续）
设计基于工程分为以下四步： 阐述需求说明(说明系统(设备)的功能,性能,使用方法) 阐述规范说明(说明实现该系统的环境和条件) 设计并实现该系统 测试该系统,当发现与最新版本的需求说明不符时,重 复上述步骤 • 理论<->数学能力 理工科学生的业务素质 •������ 抽象<->科学能力 的高低就是这三种能力的 •������ 设计<->工程能力 高低.在解决实际问题时
程序运行之后得到的一种染色结果
AB
AC
AD
BA
BC
BD
DA
DB
DC
EA
EB
EC
ED
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图1.2
交叉路口的图示模型
内容
• 实例求解
• 计算科学概述 • 数据结构的基本概念 • 算法的基本概念
• 算法的评价
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计算科学概述内容
概述 算法与数据结构子领域简介 计算机程序设计语言回顾 程序设计方法简介
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计算科学概述内容
概述 算法与数据结构子领域简介 计算机程序设计语言回顾 程序设计方法简介
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算法与数据结构子领域—需解决的基本问题
最基本的数据元素是什么？怎样分类？在每类数据集上应 该定义的基本运算集是什么？这些运算的组合规则是什么？
怎么样把最基本的数据元素组织成更高一级的数据单位， 在新的数据单位集中应定的最基本的运算集是什么？这些运 算的组合规则是什么？一般而言，怎么样把低一级的数据单 位组织成高一级的数据单位？怎么样在新的数据单位集上定 义运算集和组合规则？ 定义数据、定义在数据集上的运算集及其组合规则，实际 上是定义了一类计算机。这类计算机能算什么？不能算什么？ _可计算性与计算复杂性怎么样用函数描述问题？ 怎么样根据函数设计算法？ 怎么样评价算法？_时间复杂性
• 数据结构的概念、数据结构的分类
6
授课内容
第二章 线性表
• 线性表的基本概念 • 线性表的顺序存储实现（顺序表）
•线性表的链接存储实现（链接表）
•顺序表的基本运算 •线性表的应用（Josephus问题）
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授课内容
第三章 字符串
• 字符串的基本概念 • 字符串的基本操作 • 模式匹配问题
8
授课内容
计算科学概述—计算科学的知识结构模式
研究范围:对研究对象和研究目标的叙述，它 应该启发读者去联想和思考要解决的基本问题。 理论成果:指对该子领域中某个或某几个基本 问题按理论工作模式研究的成果。 抽象成果:指对该子领域中某个或某几个基本 问题按抽象工作模式研究的成果。 设计成果:指把理论成果和抽象成果用于实际 应用需要而设计出的产品。
请注意掌握数据结构思想、方法
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学习用书
• 教材������ 《算法与数据结构》（C语言版）， 张乃孝 •参考书目������ 《数据结构》（C语言版）， 严蔚敏 吴伟民 编著 清华大学出版社 《数据结构》， 许卓群 张乃孝 杨冬青 唐世渭 高等教育出版社 …….
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授课内容
第一章 概论
• 算法的概念，算法的分析
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授课内容
第五章 树与二叉树(续)
• 二叉树的基本运算二叉树的各种周游算法
• 线索二叉树
• Huffman树的概念及应用
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授课内容
第六章 检索与字典
• 检索与字典基本概念 • 顺序检索，二分检索 • 散列表、散列函数的基本概念，散列函数的 选择，碰撞的处理方法 • 二叉排序树 • 平衡二叉排序树* • B树与B+树*
•平时有疑问请在课下及时解决
•如有问题发邮件至：zhaojf@ •有何意见及建议请及时反映
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第一章 绪 论
算法与数据结构讨论的是程序设计中 的核心问题，也是计算机科学领域的一个 基本的问题
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内容
• 实例求解
• 计算科学概述 • 数据结构的基本概念 • 算法的基本概念