第1章 绪论 10-11

算法：？－哪些路口可同时流通（绿色），而哪些不能（红色）--图着色问题
模型：？－图（多对多网状关系）
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非数值数据处理实例（续）
例三、煤气管道的铺设问题。
如下图所示，需为城市的各小区之间铺设煤气管道， 对 n 个小区只需铺设 n-1 条管线（若干种），由于地 理环境不同等因素使铺设各条管线所需费用不同(如图上 所标识)，如何铺设使投资成本最低？这是一个讨论图的 生成树的问题。 算法：？ － 图的最小生成树 模型：？ － 图
数据结构
主讲教师 ：吴志刚 电 话 : 62506822 (O) Email : wbsea@
答疑地点 ：计算机科学系（9#305） 答疑时间 ：每周三第二大节
中原工学院计算机学院
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使用教材

严蔚敏、吴伟民 ：数据结构(C语言版)
清华大学出版社 （1997）

严蔚敏、吴伟民 ：数据结构习题集(C语言版)
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非数值数据处理实例（续）
例四、人机对奕，棋盘为3x3，当一方的三个棋子占 同一方的同一行，或同一列，或同一对角线时，胜利。 这里就存在棋子、棋盘格局的表示问题、对弈的过程有 如何表示等问题。 算法：？－ －对弈的规则和策略 模型：？－ －树 （一对多的层次关系）
（棋盘及棋盘的格局）
树根是对弈开始之前的棋盘格局，所有的叶子就 是可能出现的结局，对弈过程就是从树根沿树叉到某 个叶子的过程。
学号 姓名 性别 班级 出 生 日 期 住址
年
月
日
描述一个学生信息的数据元素由上述6个数据项组成
三者之间的关系：数据 > 数据元素 > 数据项
例： 班级通讯录 > 个人记录 > 姓名、年龄……
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一、基本概念和术语（3）

关键字
指能识别一个或多个数据元素的数据项。若 能起唯一识别作用，则称之为 “主” 关键字， 否则称之为 “次” 关键字。
例如描述一个学生信息的数据元素由下列6个数据项组成： 组合项
学号 姓名 性别 班级 出 生 日 期 年 月 日 住址
பைடு நூலகம்
原子项
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二、数据结构(Data Structure) 1、数据结构 定义：
是相互之间存在一种或多种特定关系 （结构）的数据元素的集合。 说明：在客观世界中存在的各个事物之间存在着
千丝万缕的“联系”，因此当用计算机对它进行处理的 时候必然也要将这种关系描述进去，如数学方程就是变 量之间的约束关系的一种描述，在此称这种 关系为结构。
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1.1 什么是数据结构
一、引言（数据结构的概况：引入）
概括地说，数据结构是与程序设计密切相关的一门
课程，它主要是研究和解决非数值计算问题的程序设计 中，如何合理地组织、存储和处理数据。如：学生信息管理系统
算法 + 数据结构 = 程序设计
（Algorithm + Data Structures =Programs）
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三、数据结构所研究的范畴
从上述例子可以看出，要编程实现上述问题，必须解决两方面的问题：
⑴、问题的数学模型的确立
首先要解决的是上述问题的描述，即问题的数学模型的建立， 显然他们的数学模型不能用数学方程来描述。那么这些数学模型 是什么，问题所涉及的对象如何表示。这正是数据结构所研究的 主要对象。
⑵、确定在数学模型上进行的操作（找出处理问题的方法）
可以说，数据结构是一堆数据元素和这些数 据元素之间的关系的总和， 换句话说，数据结 构是带"结构"的数据元素的集合。
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2、数据结构举例
NO
例如，一个2行3列的矩阵，含6个数据元素a1, a2, a3,a4,a5,a6 的集合，且集合上存在“行关系”和 “列关系”两个次序关系， 可以用下述数据结构来描述：

如：学生纪录（学号，姓名，性别，班级） 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。
如：整数、实数等。它们是数据的一个子集。
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一、基本概念和术语（4）

两类数据元素：
一类是不可分割的“原子”型数据元素，如：整数 “5”，字符 “N” 等；
另一类是由多个款项构成的数据元素（结构型）， 其中每个款项被称为一个“数据项”，是对数据元素 某种属性的描述，具有独立的意义。
如学生信息管理系统中学生、成绩的 表示及其查询、排序等操作实现。
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数据结构涵盖的内容
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1.2 基本概念和术语（理解）
一、基本概念和术语

数据(Data): 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处理的符号的总称（集合）。 它是对客观事物的符号表示（描述），是计 算机处理的信息的特定的符号表示形式（信 息的载体） 。 数据结构中所讨论数据的范畴很广泛，如： 字符、声音、图形、图像等多媒体信息。随着 计算机的发展，数据的范畴不断扩大。

从事计算机应用、软件行业的必备条件。
数学 软件 硬件
教材P4 图1.4”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
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第一章
1.1 1.2 1.3 1.4
绪 论
什么是数据结构（数据结构讨论的范畴） 基本概念和术语 抽象数据类型的表示与实现 算法和算法分析 1.4.1 算法 1.4.2 算法设计的要求 1.4.3 算法效率的度量 1.4.4 算法的存储空间的需求
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课前索引
【重点和难点】 本章讨论的都是一些基本概念，因此没 有难点，重点在于了解有关数据结构的各个 名词和术语的含义，以及语句频度和时间复 杂度、空间复杂度的估算。 【知识点】 数据、数据元素、数据结构、数据类型、 抽象数据类型、算法及其设计原则、时间复 杂度、空间复杂度 .
11
课前索引
【学习指南】
注：上述四种结构主要是
对数据元素之间存在的逻 辑关系的描述。
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一、基本概念和术语（2）

数据元素(Data Element): 是数据(集合)中的一个“个体”，在计算机中 通常作为一个整体进行考虑和处理。是数据结构中 讨论的“基本单位”，但不是最小单位，它常常 有若干数据项（是对数据元素不同属性的描述，具有独立的意义） 组成。
比如，在学生信息管理系统中，一条学生纪录就是一个 数据元素（学号、姓名、性别等数据项组成）。
2 6 4
7 8 9
12 略 4
线性表 栈和队列
4
6
串
4
4 10
10
11 12
内部排序
外部排序 文件
4
略 略
5 数组和广义表
树和二叉树
注：放假占用6学时，实际授课学时为：58-6 =52
4
学习方式


听课：启发式，重在主动思考、积极参与 逐步培养分析问题、解决问题的技能。 读书：预习、复习（多研读算法） 作业、实验和课外作业（大作业）：多实践 1、多做习题 2、多练习：算法转化为程序 3、多实践带有实际背景的算法问题

期末考试（70-80%） 诚信保证：“我XXX 真诚地保证：我自己独立地完成了整个
作业、实验程序从分析、设计到编码的所有工作。我没有抄袭 任何其他人的作业或代码。” –附在作业或实验报告前
3
内 容 安 排（74=58+16）
章 内 容 序 论 学时 章 内 容 图 动态存储管理 查找 学时
1 2 3
一本书的书目信息（编者、书名、出版社、出版时间、定价等内容）如何在计算机内表 示，如何检索（按书名、编者或是出版社）--显然上述问题无法用方程组来表示。 算法：？
登录号 书名
模型：？
作者名
（表格（交大） - 线性表（元素间线性关系））
分类号 ……
例二、多交叉路口的红绿灯管理。
一般十字路口横竖两个方向都设有两个红绿灯，分别控制左拐、直行和右拐以保持正 常的交通秩序，而在多叉路口需设几个红绿灯。那么如何控制这些红绿灯既使交通不堵塞， 又使流量最大呢？若要编制程序解决问题，首先要解决一个如何表示的问题。

树型结构：结构中的数据元素 之间存在一对多的层次关系。
例如，三代家谱图（层次：辈分）。
园圈-数据元素 线段-关系
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3、数据结构的四种基本类型（续）


图状结构或网状结构： 结构中的数据元素之间存在多对多的网状关系。 集合结构：结构中的数据元素除了同属于一种类 型外，别无其它关系（特殊的关系）。
1. 熟悉各名词、术语的含义，掌握基本概念，特别是数 据的逻辑结构和存储结构之间的关系。分清哪些是逻辑结构 的性质，哪些是存储结构的性质。 2. 了解抽象数据类型的定义、表示和实现方法。 3. 熟悉类C语言的书写规范，特别要注意值调用和引用调 用的区别，输入、输出的方式以及错误处理方式。 4. 理解算法五要素的确切含义和对算法正确性的理解。 5. 掌握计算语句频度和估算算法时间复杂度的方法。
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基于知识 能力与素质协调发展的瀑布式教学理念
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教学理念获奖证书
2008年河南省教育科学研究优秀成果二等奖
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教学理念获奖证书
2008年河南省信息技术教育优秀成果三等奖
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本课程的地位


是学习操作系统、编译原理、数据库原理等计算机 专业核心课程的基础和必要条件，考研的重头课； 必修的专业

计算机类、电讯通信类、信息管理类、信息安全
（任何程序设计都包含这两方面的内容。 ）
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二、数据结构的发展背景
1、早期的计算机主要用于科学计算：
--简略
如天文研究、工程计算等方面的纯数值计算，方程求解等。
2、计算机技术的飞速发展引起其应用领域的扩大：