《数据结构》基本概念

合集下载

什么是数据结构

什么是数据结构

什么是数据结构数据结构是计算机科学中的基础概念之一,它是指组织和存储数据的方式,以及数据之间的关系和操作。

在计算机程序设计中,数据结构是指特定数据的组织形式,这些数据可以是数字、字符、实体对象等。

数据结构的选择对于程序的效率和功能具有重要影响。

一、数据结构的基本概念数据结构主要包括以下几个基本概念:1. 数据元素:数据元素是构成数据的最小单位,可以是单个的基本数据类型,也可以是多个基本数据类型组合而成的复合数据类型。

2. 数据项:数据元素中的一个个数据项是可以进行操作的最小单位,也可以理解为一个字段或属性。

3. 数据对象:数据对象是指具有相同性质的数据元素的集合,是数据集合的抽象。

4. 数据结构:数据结构是指数据元素之间的关系以及支持的操作,可以是线性的、非线性的、顺序的、层次的等不同的组织方式。

5. 数据类型:数据类型是一种特定的数据结构,用于描述数据的存储格式和支持的操作。

常见的数据类型包括整型、浮点型、字符型等。

6. 数据存储:数据存储是指数据在计算机中的具体储存形式,可以是内存中的数组、链表,也可以是硬盘中的文件等。

二、常见的数据结构1. 数组:数组是把具有相同类型的数据元素按照一定顺序排列并以连续的内存空间表示的数据结构,通过下标可以快速定位元素。

2. 链表:链表是由若干个结点组成,每个结点包含数据元素和指向下一个结点的指针,它的特点是空间不连续,插入、删除操作较灵活。

3. 栈:栈是一种先进后出的数据结构,只允许在栈顶进行插入和删除操作,类似于弹夹。

4. 队列:队列是一种先进先出的数据结构,只允许在队尾插入元素,在队头删除元素,类似于排队。

5. 树:树是由若干个结点组成的层次结构,每个结点可以有多个子结点,用于表示具有层次关系的数据。

6. 图:图是由若干个结点和边组成,结点表示数据元素,边表示结点之间的关系,用于表示具有复杂关系的数据。

三、数据结构的应用数据结构在计算机领域有广泛的应用,常见的应用包括:1. 数据库管理系统:数据库中的数据需要通过适当的数据结构进行组织和管理,如B+树、散列表等。

数据结构简介了解数据结构的基本概念和分类

数据结构简介了解数据结构的基本概念和分类

数据结构简介了解数据结构的基本概念和分类数据结构简介:了解数据结构的基本概念和分类在计算机科学中,数据结构是指数据元素之间的关系,以及在计算机中存储、组织和操作数据的方法。

数据结构的选择直接影响到算法的实现效率,因此深入了解数据结构的基本概念和分类是非常重要的。

一、数据结构的基本概念数据结构中的基本概念包括以下几个方面:1. 数据元素:数据结构中的基本单位,是数据的最小单位。

2. 关系:数据元素之间的相互关联,包括线性关系、树形关系、图形关系等。

3. 空间和时间的效率:衡量数据结构优劣的重要指标,包括内存空间的利用率和运行时间的复杂度。

4. 操作:对数据结构进行的操作,包括插入、删除、修改、查询等。

5. 抽象数据类型(Abstract Data Type, ADT):将数据类型与操作定义在一起形成的数据抽象模型,是一种逻辑结构。

二、数据结构的分类根据数据元素之间的关系,数据结构可以分为以下几种类型:1. 线性结构:数据元素之间存在一对一的关系,包括线性表、栈、队列等。

- 线性表:是最基本的数据结构之一,包括顺序表和链表两种形式。

- 栈:一种特殊的线性表,具有“先进后出”(Last In First Out, LIFO)的特点。

- 队列:一种特殊的线性表,具有“先进先出”(First In First Out, FIFO)的特点。

2. 树形结构:数据元素之间存在一对多的关系,包括二叉树、堆、哈夫曼树等。

- 二叉树:每个节点最多只有两个子节点,分为二叉搜索树、平衡二叉树等。

- 堆:一种特殊的二叉树,常用于实现优先队列。

- 哈夫曼树:一种用于数据压缩的树形结构,通过编码来减少数据存储空间。

3. 图形结构:数据元素之间存在多对多的关系,包括有向图、无向图等。

- 有向图:图中的边具有方向性,表示元素之间的有序关系。

- 无向图:图中的边没有方向性,表示元素之间的无序关系。

4. 散列结构:通过散列函数将元素映射到存储地址,实现快速的数据访问。

数据结构的基本概念

数据结构的基本概念
可以用类Pascal语言,本书采用类C语言
2021/8/17
39
算法的五个特性
有穷性 算法必须是经过有限的步骤操作完成。
确定性 可行性
算法中每一条指令必须有确切的含义,读者理解时不会产生 二义性。有任何条件下,算法只有唯一的一条执行路径,即 对于相同的输入只能得出相同的输出。
一个算法是能行的,即算法中描述的操作都是可以通过已经 实现的基本运算执行有限次来实现的。
物理 总分 名次 54 67 71
2021/8/17
13
数据对象
▪ 数据对象是性质相同的数据元素的集合,是 数据的一个子集。如整数数据对象。
▪ 某个班级的45位同学的数据(姓名,性别, 地址,联系电话,家长姓名,照片)。
2021/8/17
14
3. 数据结构(Data Structure)
▪ 数据结构是指数据相互之间存在一种或多种 特定关系的数据元素集合。
▪ 所以在讨论算法的时间复杂度时,我们就简单计算 语句的频度。
2021/8/17
43
矩阵的相乘
▪ 二个矩阵的相乘
n
cij aik •bkj k1
a11 a12 a1n b11 b12 b1n c11 c12 c1n
a21
a22
a2nb21
b22
b2n
c21c22 源自c2n an1 an2 ann bn1 bn2 bnn cn1 cn2 cnn
▪ 结构类型:其可以分割的,如数组,结构体 等(struct ,union)。
▪ 通常数据类型可以看成是程序设计语言中已 实现的数据结构。
2021/8/17
17
5. 抽象数据类型ADT
ADT包括定义和实现两个方面。定义独立于实 现。定义仅给出一个ADT的逻辑特性,不必 考虑如何在计算机中实现。

数据结构复习

数据结构复习

地址计算 以三对角矩阵为例
三对角矩阵中所有非零元素为3*n-2,可用一维数组s[3*n-2]存储.aij与s[k]
LOC(i,j)=LOC(0,0)+[3*i-1+(j-i+1)]*d
=LOC(0,0)+(2i+j)*d
4.3.2 稀疏矩阵
5、设长度为n的链队列用单循环链表表示,若只设头指针,则怎样进行入队和出队操作;若只设尾指针呢?
6、假设循环队列只设rear和quelen来分别指示队尾元素的位置和队中元素的个数,试给出判断此循环队列的队满条件,并写出相应的入队和出队算法,要求出队时需返回队头指针。
第四章 数组
4.1 数组的定义
(2)能否得到出栈序列423和432?并说明为什么不能得到或如何得到。
(3)请分析1、2、3、4的24种排列中,哪些序列可以通过相应的入出栈得到。
2、表达式求值
3、两个栈共享存储空间r[m],写出向第i个栈插入x,删除第i个栈的栈顶元素算法。
4、循环队列的优点是什么?如何判断它的空和满?循环队列的操作算法?
(2)二叉链表法
5.3 遍历二叉树
在二叉树的一些应用中,常常要求在树中查找具有某
种特征的结点,或者对树中全部结点逐一进行某种处
理。这就引入了遍历二叉树的问题,即如何按某条搜
索路径巡访树中的每一个结点,使得每一个结点均被
访问一次,而且仅被访问一次。
DLR——先(根)序遍历,
LDR——中(根)序遍历,
习题:6.2,6.3,6.5,6.6,6.7,6.12,6.13,6.14,6.19,6.21,6.26,6.42,6.43,6.47,
第六章 图

计算机教案学习数据结构的基本概念

计算机教案学习数据结构的基本概念

计算机教案学习数据结构的基本概念计算机教案学习数据结构的基本概念I. 引言在计算机科学领域中,数据结构是一种用于组织和管理数据的方式。

它是计算机程序的基础,对于理解算法和解决问题至关重要。

本文将介绍数据结构的基本概念,帮助读者初步了解数据结构的重要性和基本原理。

我们将讨论数据结构的定义、分类以及常见的数据结构类型。

II. 数据结构的定义数据结构是指在计算机中组织和存储数据的方式。

它包括数据的组织和操作方法,使得计算机能够高效地访问和处理数据。

数据结构通常由数据元素、关系和操作组成。

III. 数据结构的分类根据数据的性质和存储方式,数据结构可以分为以下几类:1. 线性结构线性结构是一种按照特定顺序组织和存储数据的方式。

其中最常见的是数组和链表。

数组是一种连续存储的线性结构,它在内存中的存储位置是连续的。

链表是一种离散存储的线性结构,它的内存位置可以是不连续的。

2. 树形结构树形结构是一种层次化的数据结构,其中每个节点可以有多个子节点。

树形结构常用于表示有序关系或者层次关系。

常见的树形结构有二叉树、二叉搜索树和堆。

3. 图形结构图形结构是一种表示多对多关系的数据结构。

它由节点和边组成,其中节点表示数据元素,边表示节点之间的关系。

图形结构常用于表示网络、社交关系等复杂的数据关系。

常见的图形结构有有向图和无向图。

IV. 基本数据结构类型在学习数据结构时,我们需要了解一些基本数据结构类型,以及它们的特点和常见应用。

以下是几种常见的基本数据结构类型:1. 数组(Array)数组是一种线性结构,用于在内存中按照连续的方式存储相同类型的数据。

它的特点是可以通过下标直接访问任意位置的数据元素,但插入和删除操作相对较慢。

2. 链表(Linked List)链表是一种线性结构,用于在内存中离散地存储数据。

它的特点是插入和删除操作相对较快,但访问任意位置的数据元素需要从头开始遍历链表。

3. 栈(Stack)栈是一种遵循“先进后出”原则的特殊数据结构。

数据结构的基本概念

数据结构的基本概念

数据结构的基本概念
数据结构是计算机科学中用于组织和管理数据的方式。

它涉及将数据元素组织成特定的方式,以便能够有效地存储、检索和操作数据。

数据结构有很多种类,其中一些常见的包括数组、链表、栈、队列、树和图。

每种数据结构都有其特定的特点和应用场景。

数组是一种线性数据结构,它将相同类型的数据元素存储在连续的内存位置上,并使用索引来访问和操作数据。

链表也是一种线性数据结构,它由节点组成,每个节点包含一个数据元素和一个指向下一个节点的指针。

链表的优点是可以动态地添加或删除节点,但访问元素时需要遍历链表。

栈是一种后进先出(LIFO)的数据结构,只能在一端进行插入和删除操作。

常见的应用场景包括函数调用、表达式求值和浏览器的历史记录。

队列是一种先进先出(FIFO)的数据结构,允许在一端插入元素,在另一端删除元素。

队列常用于实现任务调度、消息传递和缓冲区管理等场景。

树是一种非线性的数据结构,它由节点和边组成,每个节点可以有零个或多个子节点。

树的应用包括文件系统、数据库索引和组织结构图。

图是由节点和边组成的一种非线性数据结构,节点之间的边可以是有向的或无向的。

图的应用包括社交网络、路由算法和地图导航。

了解不同的数据结构以及它们的特点和应用场景,可以帮助开发者选择合适的数据结构来解决问题,并提高程序的效率和性能。

数据结构

数据结构

第1章绪论1.1 什么是数据结构数据与数据之间的关系1.2 基本概念和术语1.基本定义(1).数据(Data) :是客观事物的符号表示。

在计算机科学中指的是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,在程序中通常作为一个整体来进行考虑和处理。

(2)数据项(Data Item):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。

数据项是对客观事物某一方面特性的数据描述。

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。

2.举例如字符集合C={‘A’,‘B’,‘C’,…}--C表示字符对象;A ,B等表示数据元素;再如学生集合Students={“Zhangsan”, “Lisi”,…}Zhangsan(ID,name,age,grade,…)……--Students表示学生对象;“Zhangsan”、“Lisi”表示数据元素;Zhangsan的ID、name、age等表示数据项。

3.数据结构的形式定义数据结构的形式定义是一个二元组:Data-Structure=(D,S)其中:D是数据元素的有限集,S是D上关系的有限集4.逻辑结构与物理结构(1)数据元素之间的关系可以是元素之间代表某种含义的自然关系,也可以是为处理问题方便而人为定义的关系,这种自然或人为定义的“关系”称为数据元素之间的逻辑关系,相应的结构称为逻辑结构。

(2)数据结构在计算机中的表示(映像)称为数据的物理结构。

数据结构的存储方式1)顺序存储结构:用数据元素在存储器中的相对位置来表示数据元素之间的逻辑结构(关系)。

2)链式存储结构:在每一个数据元素中增加一个存放另一个元素地址的指针(pointer ),用该指针来表示数据元素之间的逻辑结构(关系)。

3)例:设有数据集合A={3.0,2.3,5.0,-8.5,11.0} ,两种不同的存储结构。

数据结构详细笔记

数据结构详细笔记

第1章绪论◆基本概念:数据、数据元素、数据对象、数据结构、数据类型、抽象数据类型。

数据——所有能被计算机识别、存储和处理的符号的集合。

数据元素——是数据的基本单位,具有完整确定的实际意义。

数据对象——具有相同性质的数据元素的集合,是数据的一个子集。

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,表示为:Data_Structure=(D, R)数据类型——是一个值的集合和定义在该值上的一组操作的总称。

抽象数据类型——由用户定义的一个数学模型与定义在该模型上的一组操作,它由基本的数据类型构成。

◆算法算法:是指解题方案的准确而完整的描述。

算法不等于程序,也不等计算机方法,程序的编制不可能优于算法的设计。

算法的基本特征:是一组严谨地定义运算顺序的规则,每一个规则都是有效的,是明确的,此顺序将在有限的次数下终止。

特征包括:(1)可行性;(2)确定性,算法中每一步骤都必须有明确定义,不充许有模棱两可的解释,不允许有多义性;(3)有穷性,算法必须能在有限的时间内做完,即能在执行有限个步骤后终止,包括合理的执行时间的含义;(4)拥有足够的情报。

算法的基本要素:一是对数据对象的运算和操作;二是算法的控制结构。

指令系统:一个计算机系统能执行的所有指令的集合。

基本运算和操作包括:算术运算、逻辑运算、关系运算、数据传输。

算法的控制结构:顺序结构、选择结构、循环结构。

算法基本设计方法:列举法、归纳法、递推、递归、减斗递推技术、回溯法。

算法复杂度:算法时间复杂度和算法空间复杂度。

算法时间复杂度是指执行算法所需要的计算工作量。

算法空间复杂度是指执行这个算法所需要的内存空间。

for ( i = 1 , i < = 10 , i++ ) x=x+c; =>O(1)for ( i = 1 , i < = n , i++ ) x=x+n; =>O(n)多嵌套一个for,则为=>O(n^2) 以此类推真题难点:i = 1,while(i < = n)i = i * 3;=>O(log3^n)i = i * 2;=>O(log2^n) 以此类推数据的逻辑结构有以下两大类:线性结构:有且仅有一个开始结点和一个终端结点,且所有结点都最多只有一个直接前驱和一个直接后继。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
方法二:修改队满条件,浪费一个元素空间,队满时数组中只有一个空闲单元;即队空的条件是
front=rear,队满的条件是(rear+1)%QueueSize=front,队列长度为(rear-front+QueueSize) %QueueSize。方法三:设置标志flag,当front=rear且flag=0时为队空,当front=rear且flag=1时为队满。
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。
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。
不含任何数据元素的栈称为空栈。
栈的操作特性
栈的操作具有 后进先出的特性。
队列的定义
队列是只允许在一端进行插入操作,而另一端进行删除操作的线性表。允许插入的一端称为队尾,允
许删除的一端称为队头。
队列的操作特性
队列的操作具有 先进先出 的特性。
循环队列中解决队空队满的判断条件
方法一:附设一个存储队列中元素个数的变量num,当num=0时队空,当num=QueueSize时为队满;
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
串的定义
串是零个或多个字符组成的有限序列。
空格串和空串的定义
{
ElemType data; // ElemType表示不确定的数据类型struct DulNode *prior, * next;// prior为前驱指针域,next为后继指针域
} *first;//first表示双链表的头指针
栈的定义
栈是限定仅在表尾进行插入和删除操作的线性表。允许插入和删除的一端称为栈顶,另一端称为栈底,
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=(ai,a2, ,an)中,任意一对相邻的数据元素和ai之间(1<i<n)存在序偶
关系(ai-i,ai),且ai-i称为ai的前驱,ai称为的后继。在这个序列中,ai无前驱,an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
}SeqList;
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:
⑵ 可以快速地存取表中任一位置的元素(即随机存取)。
同时,顺序表也具有下列缺点:
⑴ 插入和删除操作需移动大量元素。在顺序表上做插入和删除操作,等概率情况下,平均要移动表中 一半的元素。
⑵ 表的容量难以确定。由于数组的长度必须事先确定,因此,当线性表的长度变化较大时,难以确定 合适的存储规模。
⑶ 造成存储空间的“碎片”。数组要求占用连续的存储空间,即使存储单元数超过所需的数目,如果 不连续也不能使用,造成存储空间的“碎片”现象。
顺序表是随机存取结构
设顺序表的每个元素占用c个存储单元,则第i个元素的存储地址为:
LOC( ai)=LOC( ai)+(i—1)xc
顺序表的优缺点
顺序表利用了数组元素在物理位置上的邻接关系来表示线性表中数据元素之间的逻辑关系,这使得顺 序表具有下列优点:
⑴ 无需为表示表中元素之间的法,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。
单链表的存储结构定义
单链表的存储结构定义如下:
Struct Node
{ ElemType data; // ElemType表示不确定的数据类型
struct Node *next;
} *first;//first为单链表的头指针
双链表的存储结构定义 双链表存储结构定义如下:
struct DulNode
相关文档
最新文档