第1章绪论第4讲-算法及其描述
精品课件-数据结构教程(胡元义)-第1章

第1章 绪论
顺序存储结构的主要优点是节省存储空间,即分配给数据 的存储单元全部用于存放数据元素的数据信息,数据元素之间 的逻辑关系没有占用额外的存储空间。采用这种存储结构可以 实现对数据元素的随机存取,即每个数据元素对应有一个序号, 并由该序号可以直接计算出数据元素的存储地址(例如对于数 组A其序号为数组元素的下标,数组元素A[i]可以通过*(A+i) 进行存取)。但顺序存储结构的主要缺点是不便于修改,对数 据元素进行插入、删除运算时,可能要移动一系列的数据元素。
第1章 绪论
(1) 分析阶段:分析实际问题,从中抽象出一个数学模 型。
(2) 设计阶段:设计出解决数学模型的算法。 (3) 编程阶段:用适当的编程语言编写出可执行的程序。 (4) 测试阶段:测试、修改直到得到问题的解答。 数据结构课程集中讨论软件开发过程中的设计阶段,同时 涉及分析阶段和编程阶段的若干基本问题。此外,为了构造出 好的数据结构及其实现,还需考虑数据结构及其实现的评价与 选择。因此,数据结构课程的内容包括了如表1.1所示的数据 表示和数据处理方面所对应的3个层次。
第1章 绪论
1.2.2 存储结构 数据的存储结构是数据结构在计算机中的表示方法,也即
数据的逻辑结构到计算机存储器的映像,包括数据结构中数据 元素的表示以及数据元素之间关系的表示。数据元素及数据元 素之间的关系在计算机中可以有以下四种基本存储结构:
(1) 顺序存储结构:借助于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关系。通常顺序存储结构是利 用程序语言中的数组来描述的。
第1章 绪论
罗文劼《数据结构与算法》第4版-第1章 绪论

第1章 数据结构与算法
⒈教学内容:
(1)数据结构的概念 (2)抽象数据类型 (3)算法和算法分析 (4)递归
⒉ 教学目的:
(1)领会数据、数据元素和数据项的概念及其相互间关系 (2)清楚数据结构的逻辑结构、存储结构的联系与区别 (3)理解抽象数据类型的概念 (4)掌握进行简单算法分析的方法 (5)理解递归的特点,会分析什么样的问题适合用递归解决;领会递归调 用的执行过程; 了解递归的优缺点
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
1.2.2 抽象数据类型
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。
2、抽象数据类型
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。
1.3 算法
1.3.1 算法及其特性
算法(Algorithm)是对特定问题求解步骤的一种描述, 是指令的有限序列。其中每一条指令表示一个或多个操作。
算法特性: ⑴ 有穷性。 ⑵ 确定性。 ⑶ 可行性。 ⑷ 输入。 ⑸ 输出。
算法要求: ⑴正确。 ⑵可读。 ⑶健壮。 ⑷高效。
2022年2月21日
1.3.2 算法描述
将一个算法转换成程序并在计算机上执行时,其运行所需 要的时间取决于下列因素:
⑴ 硬件的速度。 ⑵ 书写程序的语言。 ⑶ 编译程序所生成目标代码的质量。 ⑷ 问题的规模。
本课程的任务:
在基础方面,要求学生掌握常用数据结构的 基本概念及其不同的实现方法;在技能方面,通过 系统学习能够在不同存储结构上实现不同的运算, 并对算法设计的方式和技巧有所体会。
北京工商大学 算法与数据结构 课程大纲

第二章 线性表: 内容:线性表的逻辑结构,线性表的顺序存储结构,线性表的链式存储结构,循环链表,双向链表。 要求: 1. 了解线性表的逻辑结构特性是数据元素之间存在着线性关系,在计算机中表示这种关系的不同方 法得到两类不同的存储结构。 2. 熟练掌握这两类存储结构的描述方法,以及循环链表、双向链表的特点等。 3. 熟练掌握线性表在顺序存储结构上实现的基本操作:插入、删除等算法。 说明: 线性表结构是以后各章节中动态存储结构的基础,所以要着重讲清结构中指针及指针域的不同。 ----------------------------------------------------------------------------------------------------
第一章 绪论 内容:什么是数据结构,为什么要学习数据结构,基本概念和术语,数据抽象,算法的描述和算法分 析,C 编程要点。 要求:掌握基本概念和术语,初步学会算法的分析度量。 ----------------------------------------------------------------------------------------------------
第七章 排序 内容: 内部排序:插入排序,快速排序,选择排序,归并排序,*基数排序(多关键字排序)。 *外部排序简介。 要求: 1. 了解排序的定义和各种排序方法的特点。熟悉各种方法的排序过程及其依据的原则。 *2. 掌握各种排序方法的时间复杂度的分析方法。能从“关键字间的比较次数”分析排序算法的平 均情况和最坏情况的时间性能。 3. 理解排序方法“稳定”或“不稳定”的含义,弄清楚在什么情况下要求应用的排序方法必须是稳 定的。 *4.了解外部排序的基本过程及其时间分析。
第五章 图 内容:图的定义和术语,图的存储结构,图的遍历,深度优先搜索,广度优先搜索,应用举例:人工 智能中的问题求解。无向图的连通分量和生成树,最小生成树,有向无环图及其应用:拓扑排序,关键路 径,最短路径。
《数据结构》课程标准

《数据结构》课程标准学时:72学时(其中:讲课学时:36 上机学时:36 )先修课程:高等数学、C语言程序设计后续课程:软件开发相关的应用性课程(Android应用开发、软件工程等)适用专业:软件技术、移动应用开发、软件与信息服务等开课部门:信息工程与大数据学院一、课程的性质《数据结构》是面向软件技术相关专业的一门专业基础课,课程要求:熟练掌握线性表、栈和队的存储结构及基本操作,并能在相应的应用中正确地选用,培养学生用链式结构编写程序的能力;了解串和广义表的定义和存储结构;掌握数组的存储结构,熟悉稀疏矩阵的两种压缩存储方法的特点及适用范围;了解树的存储结构及特点,掌握二叉树和图的存储结构及其相应算法,培养学生用非线性结构解决实际问题的能力;掌握各种查找、排序方法,培养学生灵活应用已有排序方法的能力,开拓思路编写新的排序算法。
二、课程设计理念数据结构是计算机存储、组织数据的方式。
数据结构是指相互之间存在一种或多种特定关系的数据元素的集合。
精心选择的数据结构可以带来更高的运行或存储效率,数据结构往往同高兴的检索算法和索引技术有关。
1、课程地位理念在许多类型的程序设计中,数据结构的选择是一个基本的设计考虑因素。
许多大型的构造经验表明,系统实现的困难程度和系统构造的质量都严重的依赖于是否选择了最优的数据结构。
许多时候,确定了数据结构后,算法就容易得到了。
有些时候事情也会反过来,我们根据特定算法来选择数据结构与之适应。
不论哪种情况,选择合适的数据结构都是非常重要的。
选择了数据结构,算法随之确定,是数据而不是算法是系统构造的关键因素。
2、课程学情理念本课程开设在嵌入式系统工程专科第一学期,学生在学习本课程前已具备计算机基础、C语言基础等知识,本课程力图让学生学会在C语言环境下,运用面向对象的思想编写规范的代码,实现经典的数据结构和算法。
熟悉常用的数据结构和算法,使学生初步具备一个优秀的软件开发人员所应有的基本能力。
数据结构与算法课程总结

本课程的先修可称为离散数学和高级语言程序设计,后续课程为操作系统、数据库系统 原理和编译原理等。
数据结构中的存储结构及基本运算的实现需要程序设计的基本知识和编程能力和经验, 本课程大部分实例和实验均是用 C 语言实现的,故要求叫熟练地掌握 C 语言。 三、选用的教材及参考书
教材选用《数据结构与算法》,大连理工大学出版社,作者郭福顺、廖明宏等。参考书 为《数据结构(C 语言版》,清华大学出版社出版,严蔚敏、吴伟民编著。 四、教学内容
第六章 树 教学要求: 本章目的是二元树的定义、性质、存储结构、遍历、线索化,树的定义、存储结构、 遍历、树和森林与二元树的转换,哈夫曼树及其应用(优化判定过程和哈夫曼编码)等内容。 要求在熟悉这些内容的基础上,重点掌握二元树的遍历算法及其有关应用,难点是使用本章 所学到的有关知识设计出有效算法,解决与树或二元树相关的应用问题。 教学内容 1.树的概念(领会) 1.1 树的逻辑结构特征。 1.2 树的不同表示方法。 1.3 树的常用术语及含义。
VB开发技术-第1章绪论jh

参考程序: A=3 B=4 C=5 L = (A + B + C) / 2 S = Sqr(L * (L - A) * (L - B) * (L - C)) '其中:"Sqr"是平方根函数,"*"是乘号 Print "S="; S
问题:设计求圆拄“表面积”和“体积”的程序。 对于该题目,数学上是这样计算的: (1)获得圆柱的半径和高度,并用r、h两个变量记忆; (2)利用公式:计算面积和体积; (3)输出结果; (4)计算完成。 将上述过程用VB语言描述,可得如下程序: r=3 h = 10 S = 2 * 3.14 * r ^ 2 + 2 * 3.14 * r * h V = 3.14 * r ^ 2 * h '其中:“*”是乘号,“^”是乘方 Print "圆柱的表面积S="; S Print "圆柱的体积为V="; V
3)面向对象语言
特点:将客观事物看作具有属性和行为的对象,通过抽 象找出同一类对象的共同属性和行为,形成类。通过类 的继承与多态可以很方便地实现代码重用,这大大提高
了程序的复用能力和程序开发效率。
面向对象语言已是程序语言的主要研究方向之一。
面向对象的语言有C++、Java、Visual Basic、C#等。
程序设计过程
程序设计的步骤: (1)问题定义 确定解决问题的方法。 (2)算法设计 根据解题方法,建立数学模型(公式)。 (3)流程图设计 用流程图符号对解题过程进行框图描述。 (4)程序编制 (5)程序调试和运行
1.3 算法及其描述
一、概念 算法:在有限步骤内求解某一问题所使用的一组定义明确的规 则,通俗地说,就是计算机解题的过程。 二、算法的特征 有穷性:一个算法必须保证执行有限步之后结束。 确切性:算法的每一步骤必须有确切的定义。 输 入:一个算法有 0个或多个输入,以刻画运算对象的初始 情况。 输 出:一个算法有一个或多个输出,以反映对输入数据加工 后的结果。没有输出的算法是毫无意义的。 可行性:算法原则上能够精确地运行,而且人们用笔和纸做有 限次运算后即可完成。
算法概念与描述

算法概念与描述
算法是指解决特定问题的一系列步骤和规则的有限序列。
它可以
用来计算、处理数据、执行特定任务等。
算法可以以伪代码、流程图、程序等形式进行描述和实现。
算法的概念包括以下几个方面:
1. 有限性:算法必须是有限步骤的,每个步骤在有限时间内完成。
2. 明确定义性:算法中每个步骤都是明确定义的,没有二义性。
3. 输入:算法需要有输入数据,用来进行处理或计算。
4. 输出:算法的执行结果应该产生一个明确的输出,能够解决
问题。
5. 确定性:在相同的输入条件下,算法应该产生相同的输出结果。
6. 可行性:算法应该是可行的,即在有限的时间和资源内能够
完成。
7. 有效性:算法应该是有效率的,即执行所需的时间和资源应
尽可能少。
通过对以上几个方面进行描述和设计,可以构建出不同类型的算法,如搜索算法、排序算法、图算法等。
算法的描述可以使用自然语言、伪代码、流程图等方式进行,对不同的问题和需求进行具体的实现。
算法及其描述教学设计

作者信息一、课程标准要求及解读经历用自然语言、流程图或伪代码等方法描述算法的过程。
二、本节的作用与地位本节的学习目的地作用是让学生重温算法的概念,经历用自然语言、流程图或伪代码等方法描述算法的过程,体验在用计算机解决问题中,不同算法会产生不同的运行效果。
三、设计思想学习不是知识由教师向学生的传递,而是学生构建自己的知识的过程。
学生不是被动的信息吸收者,而是意义的主动构建者。
因此教学设计应该以学生为本,基于相关的经验,依靠认知能力(理智),形成对问题的某种解释。
高中生已经具有较强的逻辑思维能力和分析问题的能力,遇到问题时能够运用自己的思想进行描述和说明。
因此,他们基本具备了在实践基础上接受信息文化的能力四、教学目标:1. 理解算法的概念。
2.经历利用自然语言、流程图、描述算法的过程。
3.通过对比体验算法在计算机解决问题中的地位和作用。
4.能初步利用算法解决简单的问题。
五、教学重点:让学生经历利用自然语言、流程图、描述算法的过程六、教学难点能娴熟高效用流程图描述算法七、教学过程(一)创设情境,引入新课同学们,今天我们回归童趣玩个游戏。
首先老师会用点名器随机抽取一个幸运儿来做为猜数选手,请他背向黑板。
然后老师会在电子白板上写上一个0到100之间的一个整数。
然后利用电子白板中的工具“幕布”遮住那个数,其它同学能看到数值,然后再让猜数同学转过身来猜数。
同学们根据选手猜数给他提示。
利用电子计时器倒计时制造紧张气氛。
猜完后请大家思考这个游戏的执行步骤。
引出新的概念算法。
引入课题(二)重温概念,知识建构老师引导学生学习算法的概念及特征✧教师指导学生自学课本概念画出重点词语✧老师讲解概念与特征,并通过例子分析其正确性。
✧举反例考察对算法特征的掌握首先教师通过课件说明算法的概念:算法:是在有限步骤内求解某一问题所使用的一组定义明确的规则。
通俗的讲:算法是指计算机求解某一问题的方法与步骤,是能被机械地执行的动作或指令。
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*x=*y;
*y=tmp; }
//将x所指的值改为*y
//将y所指的值改为tmp
上述函数的调用改为swap2(&a,&b) 比较复杂。
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改正方法2:采用引用型形参 将输出型形参改为引用 类型。
void swap(int &x,int &y) //形参前的“&”符号不是指针运算符 { int tmp=x; x=y; y=tmp;
printf(“%d\n”,x);
}
实参到形参单向值传递 fun1(m) fun2(x)
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引用类型的参数传递
void fun1(int n)
{ int m=2; fun2(m); 实参 void fun2(int &x) { x++; 引用型形参
printf(“%d\n”,m);
}
printf(“%d\n”,x);
C++语言中提供了一种引用运算符“&”用于描述输出 型参数。 引用示例
int a=10; int &b=a; a b 10
两个变量共享内存空间
引用
a、b同步发生改变
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示例:设计一个交换两个整数的算法。
编写一个函数swap1(x,y):
void swap1(int x,int y)
{ int tmp; tmp=x; x=y; y=tmp; 交换形参x和y的值
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输入
算法
输出
算法描述的一般格式 返回值 算法对应的函数名(形参列表) { //临时变量的定义 //实现由输入参数到输出参数的操作 … } 函 数 体
返回值:通常为bool类型,表示算法是否成功执行。
形参列表:由输入型参数和输出型参数构成。
算法输入 算法输出 6/16
如何描述输出型参数?
也就是算法中每一个动作能够被机械地执行。 (4) 有输入 表示存在数据处理 (5) 有输出
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【例(补充)】 考虑下列两段描述,这两段描述均
不能满足算法的特性,试问它们违反了哪些特性? (1)描述一
其中有一个死循环,违反了 算法的有穷性特性。
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(2) 描述二
其中包含除零错误,违反了 算法的可行性特性
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算法框架:
输入:a b c
solution输出: 根个数 Nhomakorabea1 x2
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━━本讲完━━
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交换形参x和y的值
}
当执行语句swap(a,b)时,形、实参的匹配相当于:
int &x=a; //a为x的引用
int &y=b;
//b为y的引用
这样,a与x共享存储空间、b与y共享存储空间,因此执 行函数后a和b的值发生了交换 简单明了。
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普通的参数传递
void fun1(int n) { int m=2; fun2(m); printf(“%d\n”,m); } 实参 void fun2(int x) { x++; 普通形参
数据元素之间的关系有逻辑关系和物理关系,对应的运算有基 于逻辑结构的运算描述和基于存储结构的运算实现。
通常把基于存储结构的运算实现的步骤或过程称为算法。
基于存储结构 算法
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算法的五个重要的特性
(1) 有穷性:在有穷步之后结束,算法能够停机。
(2) 确定性:无二义性。
(3) 可行性:可通过基本运算有限次执行来实现,
}
当执行语句swap1(a,b)时,a和b实参值不会发生了交 换。 分析:x、y既是输入型参数,也是输出型参数
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改正方法1:采用指针的方式来回传形参的值,需将上述 函数改为:
void swap2(int *x,int *y)
{ int tmp; tmp=*x; //将x的值放在tmp中 交换形参x和 y所指向的值
}
fun1(m)
实参到形参单向值传递
形参回传给实参,实参和
形参同步发生改变
fun2(x)
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描述算法示例
【例1-5】设计一个算法:求一元二次方程ax2+bx+c=0的根。
算法可以采用自然语言、流程图或者表格方式等来描述。 但是,一个学习计算机的学生应该使用某种计算机语言 来描述算法。本课程采用C/C++语言描述算法。 C++的作用是在描述算法时使用其提供的引用类型!