数据结构第一章绪论
《数据结构(C语言-耿国华版)》复习大纲

第一章绪论1.数据:人们利用文字符号、数字符号及其他规定的符号对现实世界的事物及其活动的描述。
凡是能被计算机输入、存储、处理和输出的一切信息都叫数据。
2.数据元素: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。
数据元素的组成:一个数据元素通常由一个或若干数据项组成。
数据项:指具有独立含义的最小标识单位。
3.数据对象: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:研究的是数据的逻辑结构和物理结构,以及它们之间的相互关系和所定义的算法在计算机上运行的学科。
5.算法:是对待定问题求解步骤的一种描述,是指令的有限序列。
算法应满足以下性质:1)输入性:具有零个或若干个输入量;2)输出性:至少产生一个输出;3)有穷性:每条指令的执行次数是有限的;4)确定性:每条指令的含义明确,无二义性;5)可行性:每条指令都应在有限的时间内完成。
6.评价算法优劣的主要指标:1)执行算法后,计算机运行所消耗的时间,即所需的机器时间;2)执行算法时,计算机所占存储量的大小,即所需的存储空间;3)所设计的算法是否易读、易懂,是否容易转换成其他可运行的程序语言。
7.会估算某一算法的总执行时间和时间复杂度。
8.熟悉习题P32:3(5)-(9)、4(2)(3)第二章线性表1.线性表(P7):是性质相同的一组数据元素序列。
线性表的特性:1)数据元素在线性表中是连续的,表中数据元素的个数可以增加或减少,但调整后数据元素仍必须是连续的,即线性表是一种线性结构。
2)数据元素在线性表中的位置仅取决于自己在表中的序号,并由该元素数据项中的关键字(key)加以标识。
3)线性表中所有数据元素的同一数据项,其属性是相同的,数据类型也是一致的。
线性表的主要运算有:插入、删除、查找、存取、长度、排序、复制、合并。
线性表的顺序存储结构及特点(就是把表中相邻的数据元素存放在内存邻接的存储单元,这种存储方法叫做顺序分配,又称顺序映像。
《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

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)
4
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》第一章重点知识梳理

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。
数据结构 第一章概论

注意:常用DataType表示抽象元素类型。
H
13
1.3 算法和算法分析
数据的运算是通过算法描述的。
1.算法----求解一个特定任务的指令的有限序列。
例.求a[0..n-1]中n个数的平均值(假定n>0)。
float average(float a[ ],int n)
{ int i;float s=0.0; //累加器赋初值
8. }
其中:f(m,n)=1+m+2*m*n+m=2mn+2m+1
当m=n时,f(n)=2n2+2n+1
T(n)=O(f(n))=O(2n2+2n+1)=O(n2) 平方阶。
对嵌套层次的循环结构,时间的复杂度T(n)由最内 层循环体语句的频度f(n)决定。
H
22
例4 分析下面的算法
1. void sum(int n)
其中:D1,D3是有穷集,D2是无穷集。
5.抽象数据对象
ElemSet={某种同类型的数据元素}
H
8
6.数据结构(data structure)----
数据之间的相互关系,即数据的组织形式。 内容包括:数据逻辑结构、数据存储结构和数据运算。
数据逻辑结构:数据元素之间的逻辑关系。 数据存储结构:数据元素及其关系在存储器中的存储表示。 数据运算:定义在数据逻辑结构上的操作。如:查询,插入,
(4)
for (k=0;k<n;k++)
n2(n+1)
(5)
c[i][j]=c[i][j]+a[i][k]*b[k][j]; n3
}
}
算法所消耗的时间就是所有语句频度之和T(n):
数据结构 第一章 绪论

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... 2000 2002 2004 2006 2008 2010 2012 2014 2016 05 01 03 08 02 07 04 06 ... 6200 6202 6020 4000 4002 4800 4802 4804
... 08 03 ... 05 01 02 ... 06 ... 07 04 ... 4802 4002 6200 0 4804 4000
… … … … … …
计算机科学与技术 应用数学 信息管理与信息系统 英语 …
大学语文 数据结构 管理信息系统 高等数学 …
08 计算机一班 08 数学三班 09 信管一班 09 外语八班 …
1 2 3 4 …
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例1-2 人-机对弈
国际象棋、井字棋、五子棋、中国象棋和围棋 …。 把计算机操作的对象对弈过程中可能出现的棋盘状 态称为格局。 格局之间的关系是由不同的棋类对弈规则决定,这 个关系往往是一种层次结构:从一个格局可以派生 出若干个新的格局,而从一个新格局又可以派生出 多个更新的格局,将对弈开始到结束整个对弈过程 可能派生的所有格局表示出来,就象一棵倒挂的 “树”。以这些对弈游戏中的井字棋为例,其“树 根”就是对弈开始之前的棋盘格局,而所有的“叶 子”就是可能出现的结局,对弈过程就是从树根沿 树叉到每个叶子的过程。如图所示:
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350
体育馆 N
H
300 300
G
150
北二区大门
信息楼 国际文化大 厦
文科大楼
E
300
200
F
外语楼
北一区大门
1500
北门
900
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
数据结构(C语言版) 第1章 绪论

理论课教材: 数据结构(C语言版) 严蔚敏 吴伟民 编著
第一章 绪论
1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 学习数据结构的主要意义和要求 数据结构讨论的范畴 基本概念 抽象数据类型的表示和实现 算法和算法的度量
学习数据结构的主要意义和要求
意义:
数据结构和算法是计算机学科的两大支柱 数据结构是程序设计的基础 程序=算法+数据结构
存储结构分为: 顺序存储结构——借助元素在存储器中的相对位置来表示 数据元素间的逻辑关系 链式存储结构——借助指示元素存储地址的指针表示数据 元素间的逻辑关系 数据的逻辑结构与存储结构密切相关 逻辑结构
线性表
物理结构
顺序存储结构
树
图
链式存储结构
复合存储结构
h
h
元素1 1400
1345 元素2
链式存储
数据结构的形式定义为: 数据结构是一个二元组 Data_Structures = (D, S) 其中: D 是数据元素的有限集, S 是 D上关系的有限集。
数据元素的映象方法: 例用二进制位(bit)的位串表示数据元素
(321)10 = (501)8 = (101000001)2 A = (101)8 = (001000001)2
算法设计的要求
2. 可读性 算法主要是为了人的阅读与交流,其次才是为计算机执行,因此算法 应该易于人的理解;另一方面,晦涩难读的程序易于隐藏较多错误而难以 调试。 3.健壮性 当输入的数据非法时,算法应当恰当地作出反映或进行相应处理,而
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元素3
1346
元素4
∧
存储地址 1345 1346
存储内容 元素1 元素4
指针 1400 ∧
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数据元素的映象方法:
用二进制位(bit)的位串 表示数据元素
(321)10 = (501)8 = (101000001)2 A = (101)8 = (001000001)2
关系的映象方法:(表示x, y的方法)
顺序映象
以相对的存储位置表示后继关系 例如:令 y 的存储位置和 x 的存储位置之 间差一个常量 C 而 C 是一个隐含值,整个存储结构中只 含数据元素本身的信息
xy
链式映象
以附加信息(指针)表示后继关系
需要用一个和 x 在一起的附加信息 指示 y 的存储位置
yx
例如: 以三个带有次序关系的整数表示
一个长整数时,可利用 C 语言中 提供的整数数组类型。
定义长整数为:
typedef int Long_int [3]
二、数据类型
C ++语言中提供的基本数据类型有:
cao2l =a4{<aa61,a4>,<aa24,aa55>,<a6a3,a6>}
数据结构:带结构的数据元素的集合
在一维数组 {a1, a2, a3, a4, a5, a6} 的数 据元素之间存在如下的次序关系:
{<ai, ai+1>| i=1, 2, 3, 4, 5}
或者说,数据结构是相互之间存在着 某种逻辑关系的数据元素的集合。
数据元素可以是数据项的集合 例如:描述一个运动员的数据元素可以是
姓名 俱乐部名称 出生日期 参加日期 职务 业绩
年月 日
称之为组合项
数据结构:带结构的数据元素的集合
假设用三个 4 位的十进制数表示一个含 12 位数的十进制数。 3214,6587,9345
─ a1(3214),a2(6587),a3(9345) “次序”关系 a1,a2、a2,a3
} ADT 抽象数据类型名
基本操作的定义格式为: 基本操作名(参数表)
初始条件:〈初始条件描述〉 操作结果:〈操作结果描述〉
抽象数据类型矩形的定义:
ADT Rectangle {
数据对象: D={e1,e2|e1,e2∈RealSet } 数据关系: R1={<e1,e2> | e1是矩形长部分
| e2 是矩形的宽部分 }
数据的逻辑结构可归结为以下四类:
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ线性结构
树形结构
图状结构
集合结构
数据结构的形式定义为:
数据结构是一个二元组
Data_Structures = (D, S)
其中:D 是数据元素的有限集,
S 是 D上关系的有限集。
数据的存储结构
—— 逻辑结构在存储器中的映象
“数据元素”的映象 ? “关系”的映象 ?
整型 int
浮点型 float
实型( C++语言)
双精度型 double
字符型 char 逻辑型 bool
不同类型的变量,其所能取的值的 范围不同,所能进行的操作不同。
数据类型 是一个 值的集合 和定义在此集合上的 一组操作
的总称。
三、抽象数据类型
(Abstract Data Type 简称ADT)
1.2 基本概念
一、数据与数据结构 二、数据类型 三、抽象数据类型
一、数据与数据结构
数据:
所有能被输入到计算机中,且能被 计算机处理的符号的集合。 是计算机操作的对象的总称。
是计算机处理的信息的某种特定的符号 表示形式。
数据元素:
是数据(集合)中的一个“个体”
是数据结构中讨论的基本单位
数据项:是数据结构中讨论的最小单位
非数值计算程序设计问题
例一: 求一组(n个)整数中的最大值 算法: ? “比较两个数的大小” 模型:?取决于整数值的范围
例二:计算机对弈
算法:? 对弈的规则和策略 模型:? 棋盘及棋盘的格局
例三:足协的数据库管理
算法:? 需要管理的项目? 如何管理? 用户界面?
模型:? 各种表格
概括地说:
数据结构是一门讨论“描述现实 世界实体的数学模型(非数值计算) 及其上的操作在计算机中如何表 示和实现”的学科。
1.1 数据结构讨论的范畴
Niklaus Wirth:
Algorithm + Data Structures = Programs
程序设计: 为计算机处理问题编制 一组指令集
算法:
处理问题的策略
数据结构: 问题的数学模型
例如: 数值计算的程序设计问题
结构静力分析计算 ─━ 线性代数方程组
全球天气预报 ─━ 环流模式方程 (球面坐标系)
是指一个数学模型以及定 义在此数学模型上的一组 操作。
抽象数据类型的描述方法
抽象数据类型可用 (D,S,P)三元组表示。
其中:D 是数据对象; S 是 D 上的关系集; P 是对 D 的基本操作集。
ADT 抽象数据类型名 {
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〉
初始条件:矩形已存在。 操作结果:求矩形面积
} ADT Rectangle
抽象数据类型矩形的具体实现
类型的定义:
struct Rectangle {
float length, width; };
void InitRectangle(Rectangle & r, float len, float wid)
基本操作:void InitRectangle (Rectangle& r, float len, float wid);
初始化矩形
float Circumference(Rectangle & r);
初始条件:矩形已存在。 操作结果:求矩形周长
float Area(Rectangle & r);
数据结构
2009年春
一、数据结构课程的地位
1.计算机及相关专业的专业基础课。
2.程序设计的核心技术。
3.一些后继课的基础。
二、学习数据结构课程的方法
1.多思考
2.多阅读程序
3.多动手(实践)
三、考核办法
闭卷:平时30分,期末试卷70分。
1.1 数据结构讨论的范畴 1.2 基本概念 1.3 算法和算法的量度
3214,6587,9345 ≠ 6587,3214,9345
a1 a2 a3 a2 a1 a3
数据结构:带结构的数据元素的集合
在2行3列的二维数组
{a1, a2, a3, a4, a5, a6}
中六个元素之间 存在两个关系:
a1 a2 a3 a4 a5 a6
行的次序关系: row = {<a1,a2>,<a2,a3>,<a4,a5>,<a5,a6>} 列的a次1序a3关a系5 : a1 a2 a3