数据结构-使用C语言朱战立

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，用以表示应用问题的数 据模型。它由基本的数据类型构成，并包括一组相关 的服务（或称操作）
它与数据类型实质上是一个概念，但其特征是使用与 实现分离，实行封装和信息隐蔽（独立于计算机）
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2 抽象数据类型如何定义
抽象数据类型可以用以下的三元组来表示： ADT = （D，R，P）
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2、基本术语
(1)数据：所有能被计算机识别、存储和处理的符号的集合（包 括数字、字符、声音、图像等信息 ）。
(2)数据元素:是数据的基本单位，具有完整确定的实际意义。 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。
(3)数据项:构成数据元素的项目。它是数据不可分割的最小单 位。
• 基本操作： InitQueue( &Q ) 操作结果：构造一个空队列Q。 DestroyQueue ( &Q ) 初始条件：队列Q已存在。 操作结果：销毁队列Q。
QueueLength( Q ) 初始条件：队列Q已存在。 操作结果：返回Q的数据元素个数，即队列的长
度。
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1.5 算法效率的度量
内容 3.0 －2.3
2字节
法2：地址 0300
0302
内容 3.0
0415
0415 －2.3
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解释3：什么是数据的运算？ 答：在数据的逻辑结构上定义的操作算法。 它在数据的存储结构上实现。 最常用的数据运算有 5 种：
插入、删除、修改、查找、排序
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练习 •1、设有数据逻辑结构为：line=(D,R);其中 D={01，02，03，04，05，06}； •R={r}；
姓名
项目 1
项目 2
项目 3
丁一
跳高
跳远
100 米
马二
标枪
铅球
张三
标抢
100 米
200 米
李四
铅球
200 米
跳高
王五
跳远
200 米
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非数值计算问题
----田径赛的时间安排问题解法
（1）设用如下六个不同的代号代表不同的项 目：
跳高 跳远 标枪 铅球 100米 200米
A BCD
EF
（2）用顶点代表比赛项目
(4)数据类型：指一个类型和定义在这个类型上的操作集合。例： C语言（基本类型：整型、浮点型、字符型等构造类型：数组、 结构、联合、指针、枚举等）
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(5)抽象数据类型（Abstruct Data Type， 简称ADT）：是指一个数学模型以及定 义在该模型上的一组操作。抽象数据类 型的定义取决于它的一组逻辑特性，而 与其在计算机内部如何表示和实现无关。 即不论其内部结构如何变化，只要它的 数学特性不变，都不影响其外部的使用。
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数据结构涵盖的内容
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解释1： 什么叫数据的逻辑结构？
答：指数据元素之间的逻辑关系。即从逻辑关系上描述 数据，它与数据的存储无关，是独立于计算机的。
逻辑结构可细分为4类：
集合结构： 仅同属一个集合
线性结构: 一对一（1:1) 线 性
树 结 构: 一对多（1:n) 图 结 构: 多对多 (m:n)
•r={<01，02>，<02，05>,<05,04>,<04,06>,<06,03>}.
•试分析该数据结构属于哪种逻辑结构。
•01->02->05->04->06->03 •线性结构
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• 2、设有数据逻辑结构为tree={D,R},其中 D={01,02,03,04,05,06,07,08};
解：上述表达式可用图形表示为：
d1
d5
d2
该结构是非线性的。
d4
d3
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解释2：什么叫数据的物理结构？
答：物理结构亦称存储结构，是数据的逻辑结构在计 算机存储器内的表示（或映像）。它依赖于计算机。
存储结构可分为4大类： 顺序、链式、索引、散列
例：复数3.0－2.3i 的两种存储方式：
法1：地址 0300 0302
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 操作的学科。
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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。
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课前的话——计算机系列课程之间的联系
计算机概论与上机操作（对 21 世纪公民要求）
程序设计与算法语言（BASIC FORTRAN PASCAL C 等，怎样使用计算机）
计算机组成原理（所有计算机的共性）
微机原理及应用（特定机型介绍，单片机或 8086 PC 机，怎样应用计算机）
控制之路
数据处理之路
汇编语言程序设计
数据结构
单片机技术/微机接口
操作系统
软件技术基础
数据库理论
计算机网络
软件工程
应用系统设计
计算机网络
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数据结构课程的地位
它是计算机专业及相关专业的核心课 程之一，是计算机及相关专业的重要骨干 基础课程。
它针对非数值计算的程序设计问题， 研究计算机的操作对象以及它们之间的关 系和操作。即其研究目的是研究有效地组 织和处理非数值类型数据的理论、技术和 方法。
不能同时进行比赛的项目之间连上一条边。
（3）某选手比赛的项目必定有边相连（不能 同时比赛）。
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姓名 丁一 马二 张三 李四 王五
项目1 A C C D B
项目2 B D E F F
项目3 E
F A
只需 安排四 个单位 时间进 行比赛
比赛 比赛项目 时间
1 A，C 2 B，D
3E
4F
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非数值计算问题：
数据对象 D上的关系集 D上的操作集
ADT抽象数据类型名{
ADT 常用 定义 格式
数据对象：<数据对象的定义> 数据关系：<数据关系的定义> 基本操作 ：<基本操作的定义>
} ADT抽象数据类型名
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1.4.3 抽象数据类型如何表示和实现 抽象数据类型可以通过固有的数据类型（如整型、 实型、字符型等）来表示和实现。 （参看课本P28，线性表的抽象数据类型，思考用 具体C语言如何实现）
非数值计算问题：
例1.1 电话号码查询问题：
（1）按顺序存储方式：须遍历表 （2）按姓氏索引方式：索引
要写出好的查找算法，取决于这张表的 结构及存储方式。
电话号码表的结构和存储方式决定了查 找（算法）的效率。
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非数值计算问题：
例1.2 田径赛的时间安排问题（无向图的 着色问题） ：
设有六个比赛项目，规定每个选手至多可参加 三个项目，有五人报名参加比赛（如下表所示 ）设计比赛日程表，使得在尽可能短的时间内 完成比赛。
讨论： 1 什么是算法？如何评判算法的好坏？ 2 时间复杂度和空间复杂度如何表示？ 3 计算举例
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1 什么是算法？如何评判一个算法的好坏？
算法：是对特定问题求解步骤的一种描述，它是指令 的有限序列，是一系列输入转换为输出的计算步骤。
好的程序设计：好算法＋好结构 算法的基本特性：有穷性、确定性、可行性、必有输出 算法评价指标： 正确性、可读性、健壮性、高效率与低存储量需求(见课本P20)
• R={r}； • r={<01,02>,<01,03>,<01,04>,<02,05>, <02,06>,<03,07>,<07,08>}.试分析该数据结
构属于哪种逻辑结构.
树型
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作业
• 什么是逻辑结构与存பைடு நூலகம்结构，他们之间 的关系如何？
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• 设有数据逻辑结构为：line=(D,R);其中 D={a，b，c，d，e，f,g}；R={r}；r={<a ，b>，<b，c>,<c,d>,<d,e>,<e,f>,<f,g>}. 试画出对应的图形并说明属于哪种逻辑 结构.
什么是程序、软件？
N.沃思（Niklaus Wirth)教授提出： 程序=算法+数据结构
以上公式说明了如下两个问题： （1）数据上的算法决定如何构造和组织数据 （算法→数据结构）。 （2）算法的选择依赖于作为基础的数据结构 （数据结构→算法）。
软件=程序+文档（软件工程的观点）
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电子计算机的主要用途：
(6)抽象数据元素：抽象定义的、没有实际 含义的数据元素。
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2、基本术语 (续）
(7)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。或按照一定逻辑关系组织，并按一定存储方法存储 的数据的集合，且需要定义一系列运算。逻辑结构、存储结 构和运算合称为三要素。表示为： Data_Structure=（D, R） 其中，D—元素有限集，R—关系有限集
数据结构
教材： 朱战立编著，数据结构——使用 C语言（第3版），西安交通大 学出版社，2003年
学时数：70（50学时授课＋20学时上机）
教材：朱战立编著，数据结构（使用C语言）第 3版，西 安交通大学出版社 ，2003年