《算法与数据结构》PPT课件

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数据结构与算法.ppt

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A
B
A
B
C C D E D
图7.1 无向图G1
图7.2 有向图G2
2. 有向图
在一个图中,如果连接任意2个顶点的是一条弧 <vi ,vj>,即顶点之间的连线是有方向的,则称该图为有 向图。对于弧<vi ,vj>,vi 被称为起点(弧尾),vj 被称 为终点(弧头)。如图7.2。 G1=(V1, E1) V1={A,B,C,D} E1={<A,B>, <A,C>, <C,D>, <D,A>, <D,C>}
1.2 图的相关术语
1. 无向图
在一个图中,如果连接任意2个顶点的是一条无向边 (vi ,vj),即顶点之间的连线是无方向的,则称该图为无向 图。如图7.1。 G1=(V1, E1) V1={A,B,C,D,E} E1={(A,B), (A,D), (B,C), (B,E), (C,D), (C,E)}
数据结构
(数据结构及其算法)
冯耀霖
Chap 7

图的基本概念 概念
▲图的定义 ▲图的相关术语 ▲图的基本操作
图(graph)是一种复杂的数据结构,它能够为解 决许多具体问题提供非常理想的非数值数学模型。当今, 图结构已广泛应用于计算机科学、系统工程、管理工程、 通信与网络理论、自动控制、运筹学以至社会科学等诸 多学科。 图形结构所研究的图并非生活中所说的图画或地图, 而是用一些点和线来表示事物之间关系的某种抽象模型, 本质上是数据集合与其上关系的图形表示。
7. 权(weight)
与图的边或弧相关的数值,用于表示从一个顶点到另 一个顶点的距离、所需的时间或花费的代价等。
图7.3 彼得森图

《数据结构与算法 》课件

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人工智能领域中,数据结构对于机器学习、深度学习等算法的效率至关重要。例如,使用决策树、神经网络等数据结构进行分类、预测等任务。
数据结构在人工智能中的优化可以提升算法的效率和准确性,例如通过使用哈希表实现快速特征匹配,提高图像识别速度。
THANK YOU
定义与分类
添加边、删除边、查找路径等。
基本操作
图中的边可以是有方向的,也可以是无方向的。节点之间可以有多种关系,如邻接、相连等。
特性
社交网络、交通网络、路由协议等。
应用场景
05
排序与查找算法
冒泡排序:通过重复地遍历待排序的数列,一次比较两个元素,如果他们的顺序错误就把他们交换过来。遍历数列的工作是重复地进行直到没有再需要交换,也就是说该数列已经排序完成。
详细描述
链表的优势在于可以动态调整大小,插入和删除操作仅需修改指针,时间复杂度为O(1)。但链表访问特定元素需要从头部遍历,效率较低。
VS
栈和队列是特殊的线性数据结构,它们遵循特定的操作规则。栈遵循后进先出(LIFO)原则,队列遵循先进先出(FIFO)原则。
详细描述
栈用于保存按照后进先出顺序访问的数据元素,常见的操作有压栈、弹栈和查看栈顶元素。队列用于保存按照先进先出顺序访问的数据元素,常见的操作有入队、出队和查看队首元素。
03
线性数据结构
数组是线性数据结构中的基本形式,它以连续的内存空间为基础,用于存储固定长度的同类型元素。
数组具有固定的长度,可以通过索引直接访问任意元素。它适合于需要快速访问数据的场景,但插入和删除操作需要移动大量元素,效率较低。
详细描述
总结词
总结词
链表是一种线性数据结构,它通过指针链接各个节点,节点包含数据和指向下一个节点的指针。

第一讲 数据结构和算法优秀课件

第一讲 数据结构和算法优秀课件
2. 树结构:每个数据元素只有一个前驱数据元素,可有零 个或若干个后继数据元素。
3. 图结构:每个数据元素可有零个或若干个前驱数据元素, 零个或若干个后继数据元素。
基本概念和术语
数据(Data): 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。它是数据机构最基本的概念。
数据元素: 是数据(一个集合)中的一个“个体”
❖算法的定义、特性以及描述规则;
❖时间复杂度、空间复杂度的定义以及 评价规则。
计算机的用途?

计算机的用途?
早期: 主要用于数值计算。
p后来: 处理逐渐扩大到非数值计算领域(能
处理多种复杂的具有一定结构关系的数据 )。
数值计算
数值计算的关键是:如何得出数学模型(方程)? —— 分析问题,从中提取操作的对象,根据操作 对象间的关系,用数学语言表示。 比如:y = x2
楼层交换机 楼层交换机 楼层交换机 楼层交换机 楼层交换机
楼层交换机
图1.2 某校园网交换机之间的层次关系示意图
❖ 【例1.3】计算机某磁盘(以C盘为例)目录结构如图1.3所示,该 磁盘的根目录下有四个子目录(USER、WINDOWS、 DOWNLOAD、WMPUB),每个子目录下面又设有两个子目录, 他们之间形成了一种层次关系,这就形成一种树形结构(也称为层次 结构),每个目录都称作该结构中的结点,结点之间形成了一对多的 关系。
❖1.1 线性结构
❖ 1.通过对交换机信息分析,引入线性结构
❖ 该学校校园网的交换机信息列表如表1.1所示。通过该表可以看出, 每个交换机的信息构成了一个整体,而这些交换机信息又构成了一个 整体,而单纯从这些信息角度看,它构成一种顺序关系,称其为线性
结构。

算法与数据结构 ppt课件

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说明: 1. 函数名的命名规则同变量一样,应“见名知意”; 2. 形式参数是用于在调用函数和被调用函数之间进行数据传
递的,因此也须进行类型说明。
long fac( int k) {
int i; long f=1; for(i=1;i<=k;i++)
f*=i; return (f); }
long fac(k) int k;
三、指针与指针变量
1、指针:简单地说,指针就是地址。二者是同一个 概念的两种说法。只不过指针更形象一些,就像一 个针一样,可以指向某个内存单元。
什么是指针变量呢?
2、指针变量:首先指针变量就是一个变量,和我们 以前所讲的其它变量没有本质区别。不同之处在于 这种变量中所存放的内容是地址。
变量的指针和指向变量的指针变量
2、说明 a. &既可作用于一般变量,也可作用于指针变量 b. * 只能作用于指针变量,*s等同于变量a。 c. 定义指针变量时的 * 与该处的含义不同 d. 优先级别相同。 e. 结合是自右向左方向结合。
结构体类型的定义
一、定义一个结构体的一般形式为:
struct 结构名
例如:
{
struct student
struct student s1, s2; /*变量定义*/
二、定义结构类型的同时定义结构变量 如: struct student
{ int num; char name[20]; char sex; int age; float score; char addr[30];
} s1, s2;
三、直接定义结构类型变量:
三、直接定义结构类型变量 定义的一般形式: struct { 成员表列 } 变量名表列;

数据结构和算法PPT教学课件

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(1)有且只有一个根结点
(2) 每个节点最多有一个前件,也最多有一个后件.
B 、线形表的顺序存储结构
是计算机中存储线形表的最简单的方法.
两个基本特点:
(1)线形表中所有元素所占的空间都是连续的
(2)线形表中各数据元素在存储空间中是按逻辑顺序
2020/12/10 依次存放的
5
3 、栈及基本运算
(1)栈的概念:
2、二叉树的特点 (1)在第K层上,最多有2k-1(K>=1)个结点
(2)深度为M的二叉树,最多有2M-1个结点(深度指层数)
(3)任何二叉树中,度为0的结点(叶子)总比度为2的结 点多一个
2(020/412)/10 具有n个结点的二叉树,深度至少为[lon2n]+1
9
3、完全二叉树和满二叉树 完全二叉树 是指最后一层外,每一层上的结点数均达到最大值, 在最后一层上只缺少右边的若干结点。 满二叉树 满二叉树是指除最后一层外,每一层上的所有结点有 两个子结点,则在第K层上有2k-1个结点,深度为m的 满二叉树有2m-1个结点。
特点: “先进先出” FIFO 或”后进后出” LILO
队列运算: 入队:从队尾插入 退队:从队头删除
2020/12/10
7
5 、线性链表
(1)概念: 线性表的链式存储结构称为线形链表.
(2)存储原理:
把存储结点分成两部分,第一部分存储数据元素,第二
部分存储下一元素的序号(即存储结点的地址).
(3)特点:
时间复杂度:是指执行算法所需要的计算工作量.
空间复杂度:是指执行算法所需要的内存空间.
存储空间包括:算法程序所占空间,输入原始数据所占空间
执行算法时需要的额外空间.

算法与数据结构讲课课件

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1.了解和研究需要解决的问题,提出适当的计 算模型并列出解决问题的方法和步骤
2.模型一旦建立起来,就要选择合适的算法, 并将解题步骤表述出来
3.用计算机语言将步骤转化为计算机可以“读 懂”的计算机程序,即所谓的“编程”
4.进行测试和修改
本章着重讨论解决问题的核心--算法以及 算法的处理对象--数据的结构
递推法
所谓递推法,它的数学公式也是递归的 (如:f(n)=n!=n*(n-1)!=n*f(n-1) )。只是 在实现计算时迭代方向相反。从给定边界 出发逐步迭代到达指定计算参数。它不需 反复调用自己(节省了很多调用参数匹配 开销),效率较高
递推操作是提高递归函数执行效率最有效 的方法,科技计算中最常见
5x+3y+z/3=100
三层循环嵌套
迭代法
重复同样步骤,可以逐次求得更精确的值。这一 过程即为迭代过程
使用迭代法构造算法的基本方法是:首先确定一 个合适的迭代公式,选取一个初始近似值以及解 的误差,然后用循环处理实现迭代过程,终止循 环过程的条件是前后两次得到的近似值之差的绝 对值小于或等于预先给定的误差。并认为最后一 次迭代得到的近似值为问题的解。这种迭代方法 称为逼近迭代
常用流程图符号
开始
结束
(a) 起止框、连接框
A A
输入a,b
(b) 输入输出框
N>10 true
false
(c) 判断框
i+1→i
N为正整数
(d) 处理框
(e) 注释框
(f) 流向线
流程图简明直观、便于交流
N-S图
Nassi和Shneiderman提出了一种符合结构化程序设 计原则的图形描述工具,叫做盒图,也叫做N-S图

《数据结构与算法》PPT课件

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//按增量序列dlta[0…t-1]对顺序表L作Shell排序
for(k=0;k<t;++k)
dk值依次装在dlta[t]中
ShellSort(L,dlta[k]); //增量为dlta[k]的一趟插入排序
但链表无法“折半”!
折半插入排序的改进——2-路插入排序267
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15
折半插入排序的算法分析
• 折半查找比顺序查找快,所以折半插入排序 就平均性能来说比直接插入排序要快。
• 在插入第 i 个对象时,需要经过 log2i +1 次 关键码比较,才能确定它应插入的位置。因 此,将 n 个对象用折半插入排序所进行的关 键码比较次数为:n*log2n
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10
例2:关键字序列T= (21,25,49,25*,16,08),
请写出直接插入排序的具体实现过程。 *表示后一个25
解:假设该序列已存入一维数组V[7]中,将V[0]作为缓冲或 暂存单元(Temp)。则程序执行过程为:
初态:
22410暂存59856*
021816
21156
2425951*
2459*
21445699*
49 08
0 123456
完成!
i=1 i=2 i=3 i=4 i=5 i=6
时间效率: O(n2)——因为在最坏情况下,所有元素的比较
次数总和为(0+1+…+n-1)→O(n2)。其他情况
下还要加上移动元素的次数。
空间效率:O(1)——因为仅占用1个缓冲单元
算法的稳定性:稳定——因为25*排序后仍然在25的后面。
技巧:子序列的构成不是简单地“逐段分割”,而是将 相隔某个增量dk的记录组成一个子序列,让增量dk逐趟 缩短(例如依次取5,3,1),直到dk=1为止。

《数据结构与算法 》课件

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自然语言处理
自然语言处理中,数据结构用于表示句子、单词之间的关系,如依 存句法树。
计算机视觉
计算机视觉中的图像处理和识别使用数据结构来存储和操作图像信 息,如链表和二叉树。
算法在计算机科学中的应用
加密算法
加密算法用于保护数据的机密性和完整性,如 RSA算法用于公钥加密。
排序算法
排序算法用于对数据进行排序,如快速排序和归 并排序广泛应用于数据库和搜索引擎中。
归并排序
将两个或两个以上的有序表组合成一个新的有序表。
查找算法
线性查找:从数据结构的一端开始逐 个检查每个元素,直到找到所查找的 元素或检查完所有元素为止。
二分查找:在有序数据结构中查找某 一特定元素,从中间开始比较,如果 中间元素正好是要查找的元素,则搜 索过程结束;如果某一特定元素大于 或者小于中间元素,则在数组大于或 小于中间元素的那一半中查找,而且 跟开始一样从中间元素开始比较。如 果在某一步骤数组为空,则代表找不 到。这种搜索算法每一次比较都使搜 索范围缩小一半。
04
常见算法实现
排序算法
冒泡排序
通过重复地遍历待排序的数列,一次比较两个元素,如果他们的顺序错误就把他们交换过来。遍历数列的工作是重复 地进行直到没有再需要交换,也就是说该数列已经排序完成。
快速排序
通过一趟排序将要排序的数据分割成独立的两部分,其中一部分的所有数据都比另一部分的所有数据要小,然后再按 此方法对这两部分数据分别进行快速排序,整个排序过程可以递归进行,以此达到整个数据变成有序序列。
数据结构在计算机科学中的应用
1 2
数据库系统
数据结构是数据库系统的基础,用于存储、检索 和管理大量数据。例如,B树和哈希表在数据库 索引中广泛应用。
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描 述
•类语言 类似高级语言的表示,例如类 PASCAL、 类C语言
软件
技术
插入排序
基础
软件
技术
基础
Insertion-Sort(A)
1 for j = 1 to n-1
2
key = A[j]
3
i = j-1
4
while i >= 0 and A[i] > key
5
A[i+1] =性 算法中的每一个指令比须有明确的含义, 不能有二义性;
可行性 算法中描述的操作都是可通过已经实现的 基本运算、执行有限次实现的;
输入 一个算法应有0个或多个输入;
输出 一个算法应有1个或多个输出。
软件
技术
基础
算法的表示
•自然语言
算 法 的
•流程图 特定的表示算法的图形符号
•伪语言 包括程序设计语言的三大基本结构及 自然语言的一种语言
for(j =1; j<=i; j++) d[i][j]=data[i][j]+1;
软件
技术
基础
问题规模与时间复杂度的关系
• 一般来说,计算机算法是问题规模n 的函数 f(n),算法的时间复杂度也因此记做
<math>T(n)= \mathcal{O}(f(n))</math>
• 因此,问题的规模n 越大,算法执行的时间 的增长率与f(n) 的增长率正相关,称作渐进 时间复杂度(Asymptotic Time Complexity )。
结信构息模管型理结—点—和二边维代数表据运表算处理和输入/输出状态。
下 棋—— 人工智能(树型结构) 交通管理—— 最佳道路选择(图型结构)
软件
技术 4.2 常用算法结构分析
基础
(一)基本算法
算 (二)数据结构的算法
法 (三)数论与代数算法
的 (四)计算几何的算法
软件
技术
4.1算法及其表示
基础
算法通俗
说法
算法就是一种解题的方法,是解题过程的精确描述。
算法是由若干条指令组成的有穷序列。即由有限条可 完全执行的,有确切含义的指令(或命令,语句)所 构成。
算法严格 说法
软件
技术
算法五大特征
基础
有穷性 一个算法必须总是在执行有穷步后结束, 且每一步都可在有穷时间内完成;
位一般规定为一个简单变量(如整型、实型
等)所占存储空间的大小;时间单位则一般
规定为执行一个简单语句(如赋值语句、判
断语句等)所用时间。
软件
技术
基础
时 间 复 杂 度 表 示
通常用“阶”“O(数量级)”来表示。 常见的时间复杂度有:
O(1)常数阶; O(logn)对数阶; O(n)线性阶; O(n^2)平方阶。 例如: for(i=1; i<=n; i++)
求得时间和空间的统一、折中。
软件
技术
算法的复杂性
基础
时间复杂度
一空个间算复法杂花度费的时间与算法中语句的执行次数 成正比,计算一个算法的时间复杂度一般用语 句空问执间题行复的次杂规数度模的是数指量算级法来在衡计量算。机内执行时所占用 数的据内结存构开中销数规据模元。素但个一数般n称讨论为问的题是除的规正模常,占当用 n不内时断存间变开或化销空时外间,的单语辅位句助下的存数执储据行单的次元量数规的也模多会。少变。化空。间单
章 4.3 数据结构及表示
2学时
内 4.4 常用数据结构及表示(表、树、图) 6学时
容 4.5 查找与排序
4学时
4.6 文件与文件操作
2学时
4.7 应用举例
2学时
软件
技术
算法历史小知识
基础
算法的中文名称出自周髀算经;而英文名称Algorithm 来自于 9世纪波斯数学家比阿勒.霍瓦里松的名字al-Khwarizmi,因为比 阿勒.霍瓦里松在数学上提出了算法这个概念。他写的书《aljabr w’al muqabalah》(代数学)演变成为现在中学的代数教科 书。Ad-Khwarizmi强调求解问题是有条理的步骤。如果他能活 到今天的话,他一定会被以他的名字而得名的方法的进展所感 动。
软件
技术
基础
第4章 算法与数据结构
16学时
软件
技术
基础
算法与数据结构
目的与要求:掌握算法与算法设计基本方法 掌握数据结构的表示与基本操作
重点与难点:算法描述方法及应用 数据结构及其表示方法 查找与排序算法设计
本章要点
软件
技术
基础
算法与数据结构
4.1 算法及其表示
2学时
本 4.2 常用算法结构分析
“算法”原为“algorism”,意思是阿拉伯数字的运算法则,在18世 纪演变为“algorithm”。
第一次编写算法是Ada Byron于1842年为巴贝奇分析机编写求 解解伯努利方程的程序,因此Ada Byron被大多数人认为是世 界上第一位程序员。
20世纪的英国数学家图灵提出了著名的图灵论题,并提出一种 假想的计算机的抽象模型,这个模型被称为图灵机。图灵机的 出现解决了算法定义的难题,图灵的思想对算法的发展起到了 重要的作用
软件
技术
算法与建模
基础
常见算模法型 /解题策略 有赖于计算模型。
常用三种计算模型:
数结 人学构口模分预型析 报简— —单— —、线微准性分确方方,程程有组成熟的计算方法。 过优程化模问拟题模—型— 线处性理规日划常、事非务线问性题规算划法的模型,模型
简单震易动行问。题—— 矩阵分析;特征值、特征向量
基础
1)正确性(Correctness)
算 法
•2程)序可不读性含(语R法eada错bilit误y);
的 评
••3程 程)算序序健法对对壮的性几精第(组心r一o输 选bu目s入 择tne的s数 的s)是据 、为典了型阅的读、和交流;能 生产 满
价 标 准
苛数•应算的4处间程)刻据具 法 输可可理 是序高有 应 出的;速 矛读读对效容 对 结度 盾、性性率一错 其 果快 的带有有与切处 作 。; 、有低助助合理出存实存刁于 于功反法储际储难对 对能应容问的量性。,算 算量题输当而的小的法 法入输不。求几的 的数入是时解组理 调据非产间往输试解法生和往入和;数 莫空 是修据 名时 其改, 妙。足 格 求 结规 要 的 果
7
A[i+1] = key
A[0] A[1] A[2] A[3] A[4] A[5]
j=1 j=2 j=3 j=4 j=5
245613 245613 2 4 5 6 6 3 2 4 5 5 6 3 2 4 4 5 6 3 2 2 4 5 6 3 1 24 5 6 3
软件
技术
算法的分析与评价
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