第七讲数据结构优秀课件
《数据结构》课件

查找操作
顺序查找
二分查找
链表查找
在顺序存储结构的线性表中,查找操 作需要从线性表的第一个节点开始, 逐个比较节点的数据域,直到找到目 标数据或遍历完整个线性表。时间复 杂度为O(n)。
在有序的顺序存储结构的线性表中, 查找操作可以采用二分查找算法。每 次比较目标数据与中间节点的数据域 ,如果目标数据大于中间节点,则在 右半部分继续查找;否则在左半部分 查找。时间复杂度为O(log n)。
数据结构是算法的基础。许多算法的实现需要依赖于特定的数据结构, 因此掌握常见的数据结构是编写高效算法的关键。
数据结构在解决实际问题中具有广泛应用。无论是操作系统、数据库系 统、网络通信还是人工智能等领域,数据结构都发挥着重要的作用。
数据结构的分类
根据数据的逻辑关系,数据结构可以分为线性结构和非线 性结构。线性结构如数组、链表、栈和队列等,非线性结 构如树形结构和图形结构等。
04
数据结构操作
插入操作
顺序插入
在顺序存储结构的线性表中,插入操作 需要找到插入位置的前驱节点,修改前 驱节点的指针,使其指向新节点,然后 让新节点指向后继节点。如果线性表的 第一个节点是空节点,则将新节点作为 第一个节点。
VS
链式插入
在链式存储结构的线性表中,插入操作需 要找到插入位置的前驱节点,修改前驱节 点的指针,使其指向新节点。如果线性表 的第一个节点是空节点,则将新节点作为 第一个节点。
图
01
02
03
04
图是一种非线性数据结构,由 节点和边组成,其中节点表示 数据元素,边表示节点之间的
关系。
图具有网络结构,节点之间的 关系可以是任意复杂的,包括
双向、单向、无向等。
(2024年)《数据结构》全套课件

30
树形数据结构的查找算法
二叉排序树的查找
从根节点开始,若查找值小于当前节点 值,则在左子树中查找;若大于当前节 点值,则在右子树中查找。
VS
平衡二叉树的查找
在保持二叉排序树特性的基础上,通过旋 转操作使树保持平衡,提高查找效率。
2024/3/26
31
散列表的查找算法
散列函数的设计
将关键字映射为散列表中位置的函数。
过指针来表示。
链式存储的特点
逻辑上相邻的元素在物理位置上 不一定相邻;每个元素都包含数
据域和指针域。
链式存储的优缺点
优点是插入和删除操作不需要移 动元素,只需修改指针;缺点是
存储密度小、空间利用率低。
2024/3/26
11
线性表的基本操作与实现
插入元素
在线性表的指定位 置插入一个元素。
查找元素
在线性表中查找指 定元素并返回其位 置。
自然语言处理的应用
在自然语言处理中,需要处理大量的文本数据,数据结构中的字符 串、链表、树等可以很好地支持文本的处理和分析。
41
数据结构在计算机网络中的应用
2024/3/26
路由算法的实现
计算机网络中的路由算法需要大量的数据结构支持,如最短路径 树、距离向量等。
网络流量的控制
在计算机网络中,需要对网络流量进行控制和管理,数据结构中的 队列、缓冲区等可以很好地支持流量的控制。
37
06
数据结构的应用与拓展
2024/3/26
38
数据结构在算法设计中的应用
01
作为算法设计的基 础
数据结构为算法提供了基本操作 和存储方式,是算法实现的重要 基础。
02
提高算法效率
数据结构精选课件(ppt 82页)

10.01.2020
11
1.2 数据结构的内容
逻辑结构 存储结构 运算集合
10.01.2020
12
逻辑结构
定义: 数据的逻辑结构是指数据元素之间逻辑关系描述。
形式化描述: Data_Structure=(D,R)其中D是数据元素的
有限集,R是D上关系的有限集。
四类基本的结构 集合结构、线性结构、树型结构、图状结构。
10.01.2020
13
集合结构
定义: 结构中的数据元素之间除了同属于
一个集合的关系外,无任何其它关系。
例如:
集合
10.01.2020
14
线ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ结构
定义: 结构中的数据元素之间存在着一对
一的线性关系。
例如:
线性表
10.01.2020
15
树型结构
定义: 结构中的数据元素之间存在着一对
多的层次关系。
数据结构课件
用C语言描述
西北师范大学经济管理学院
----信息管理系
10.01.2020
1
第1章 绪 论
1.1 数据结构的基本概念(定义) 1.2 数据结构的内容(研究范围) 1.3 算法设计 1.4 算法描述工具 1.5 对算法作性能评价 1.6 数据结构与C语言表示
●1.7 关于学习数据结构
100001 张爱芬 女 345.67 145.45 30.00 451.12
100002 李 林 男 445.90 185.60 45.00 586.50
100003 刘晓峰 男 345.00 130.00 25.00 450.00
100004 赵 俊 女 560.90 225.90 65.00 721.80
数据结构说课ppt课件

基本概念与术语
据结构。
数据的逻辑结构是从数据元素之间存在的逻辑关系上描述数据与数据的存储无关,是独立于计算机的。
依据数据元素之间的关系,可以把数据的逻辑结构分成以下几种:
1.集合:数据中的数据元素之间除了“同属于一个集合“的关系以外,没有其他关系。
单链表
链表操作算法:初始化、插入、输出、删除、遍历
8. 在一个单链表中删除q所指结点时,应执行如下操作:
q=p->next;
p->next=( p->next->next );
free(q);//这种题目靠一根指针是没有办法完成的,必须要借助第二根指针。
9. 在一个单链表中p所指结点之后插入一个s所指结点时,应执行:
(2) 若表的总数基本稳定,且很少进行插入和删除,但要求以最快的速度存取表中的元
问答题
素,这时,应采用哪种存储表示?为什么?
应采用顺序存储表示。因为顺序存储表示的存取速度快,但修改效率低。若表的总数基本稳定,且很少进行插入和删除,但要求以最快的速度存取表中的元素,这时采用顺序存储表示较好。
03
栈和队列
数据结构说课ppt课件
演讲人
数据结构概述
01
线性表
02
栈和队列
03
目录
01
数据结构概述
基本概念与术语
2.数据元素:数据元素是数据的基本单位,是数据这个集合中的个体,也称之为元素,结点,顶点记录。
(补充:一个数据元素可由若干个数据项组成。数据项是数据的不可分割的最小单位。)
在右侧编辑区输入内容
顺序表的存储效率高,存取速度快。此,不易扩充。同时,由于在插入或删除时,为保持原有次序,平均需要移动一半(或近一半)元素,修改效率不高。
数据结构ppt课件

数据结构的定义数据结构是计算机中存储、组织数据的方式,它定义了数据元素之间的逻辑关系以及如何在计算机中表示这些关系。
提高算法效率合适的数据结构可以显著提高算法的执行效率,降低时间复杂度和空间复杂度。
简化程序设计数据结构为程序设计提供了统一的抽象层,使得程序员可以更加专注于问题本身,而不是底层的数据表示和访问细节。
便于数据管理和维护良好的数据结构设计可以使得数据的管理和维护变得更加方便和高效。
数据结构的定义与重要性线性数据结构中的元素之间存在一对一的关系,如数组、链表、栈和队列等。
线性数据结构非线性数据结构中的元素之间存在一对多或多对多的关系,如树、图等。
非线性数据结构静态数据结构在程序运行期间不会发生改变,如数组、静态链表等。
静态数据结构动态数据结构在程序运行期间可以动态地添加或删除元素,如链表、动态数组等。
动态数据结构数据结构的分类01020304在计算机科学中,数据结构是算法设计和分析的基础,广泛应用于操作系统、编译原理、数据库等领域。
计算机科学在软件工程中,数据结构是软件设计和开发的重要组成部分,用于实现各种软件功能和性能优化。
软件工程在人工智能中,数据结构用于表示和处理各种复杂的数据和知识,如神经网络、决策树等。
人工智能在大数据处理中,数据结构用于高效地存储、管理和分析海量数据,如分布式文件系统、NoSQL 数据库等。
大数据处理数据结构的应用领域0102线性表是具有n个数据元素的有限序列创建、销毁、清空、判空、求长度、获取元素、修改元素、插入元素、删除元素等线性表的定义线性表的基本操作线性表的定义与基本操作03用一段地址连续的存储单元依次存储线性表的数据元素顺序存储结构的定义可以随机存取,即可以直接通过下标访问任意元素;存储密度高,每个节点只存储数据元素顺序存储结构的优点插入和删除操作需要移动大量元素;空间利用率不高,需要提前分配存储空间顺序存储结构的缺点链式存储结构的定义01用一组任意的存储单元存储线性表的数据元素,这组存储单元可以是连续的,也可以是不连续的链式存储结构的优点02插入和删除操作不需要移动大量元素,只需要修改指针;空间利用率高,不需要提前分配存储空间链式存储结构的缺点03不能随机存取,只能通过从头节点开始遍历的方式访问元素;存储密度低,每个节点除了存储数据元素外,还需要存储指向下一个节点的指针0102定义栈(Stack)是一种特殊的线性数据结构,其操作只能在一端(称为栈顶)进行,遵循后进先出(LIFO)的原则。
数据结构ppt课件完整版

针对有序数据集合,每次通过中间元素将 待查找区间缩小为之前的一半,直到找到 元素或区间为空。
哈希查找
树形查找
通过哈希函数将数据映射到哈希表中,实 现快速查找。
如二叉搜索树、平衡树等,通过树形结构实 现高效查找。
排序算法分类及实现原理
插入排序
将待排序元素逐个插入到已排序序列中,直到所有元素均插入完毕。
由n(n>=0)个具有相同类型 的数据元素(结点)a1,a2,
...,an组成的有序序列。
同一性
每个元素必须是同一类型的数 据。
有序性
元素之间具有一对一的前驱和 后继关系,即除首尾元素外, 每个元素都有一个前驱和一个 后继。
可变性
线性表的长度可变,即可以插 入或删除元素。
顺序存储结构与链式存储结构比较
定义
用一段连续的存储单元依次存储线性 表的数据元素。
优点
可以随机存取表中任一元素,且存取 时间复杂度为O(1)。
顺序存储结构与链式存储结构比较
• 缺点:插入和删除操作需要移动大量元素,时间 复杂度高;需要预先分配存储空间,容易造成空 间浪费。
顺序存储结构与链式存储结构比较
定义
用一组任意的存储单元存储线性 表的数据元素(这组存储单元可 以是连续的,也可以是不连续的
查找操作
查找指定元素的位置。
遍历操作
访问线性表中的每个元素。
销毁操作
释放线性表占用的存储空间。
03
栈和队列
栈定义及特点
栈(Stack)是一种特殊的线性数据结构,其数据的存 取遵循后进先出(LIFO, Last In First Out)的原则。 栈的特点
具有记忆功能,能保存数据的状态。
栈的基本操作包括入栈(push)、出栈(pop)、查 看栈顶元素(top)等。 只能在栈顶进行数据的插入和删除操作。
数据结构详解ppt课件

“数据结构知识导入全程目标•数据结构的基本概念–逻辑结构–物理结构–运算结构•数据结构的基本实现–堆栈–队列–链表–二叉树知识讲解数据结构的基本概念•数据结构是相互之间存在一种或多种特定关系的数据的集合•数据结构是计算机存储、组织数据的方式•数据结构的选择直接影响计算机程序的运行效率(时间复杂度)和存储效率(空间复杂度)•计算机程序设计=算法+数据结构•数据结构的三个层次–抽象层——逻辑结构–结构层——物理结构–实现层——运算结构识讲解•集合结构(集)–结构中的数据元素除了同属于一个集合外没有其它关系识讲解•线性结构(表)–结构中的数据元素具有一对一的前后关系识讲解•树型结构(树)–结构中的数据元素具有一对多的父子关系知识讲解实现双向线性链表•删除节点识讲解•树形结构的最简模型,每个节点最多有两个子节点•每个子节点有且仅有一个父节点,整棵树只有一个根节点•具有递归的结构特征,用递归的方法处理,可以简化算法•三种遍历序–前序遍历:D-L-R–中序遍历:L-D-R–后序遍历:L-R-D识讲解•二叉树的一般形式–根节点、枝节点和叶节点–父节点和子节点–左子节点和右子节点–左子树和右子树–大小和高度(深度)识讲解•满二叉树–每层节点数均达到最大值–所有枝节点均有左右子树知识讲解二叉树•完全二叉树–除最下层外,各层节点数均达到最大值–最下层的节点都连续集中在左边识讲解•顺序存储–从上到下、从左到右,依次存放–非完全二叉树需用虚节点补成完全二叉树识讲解•链式存储–二叉链表,每个节点包括三个域,一个数据域和两个分别指向其左右子节点的指针域识讲解•链式存储–三叉链表,每个节点包括四个域,一个数据域、两个分别指向其左右子节点的指针域和一个指向其父节点的指针域知识讲解实现有序二叉树•有序二叉树亦称二叉搜索树,若非空树则满足:–若左子树非空,则左子树上所有节点的值均小于等于根节点的值–若右子树非空,则右子树上所有节点的值均大于等于根节点的值–左右子树亦分别为有序二叉树•基于有序二叉树的排序和查找,可获得O(logN)级的平均时间复杂度知识讲解逻辑结构•网状结构(图)–结构中的数据元素具有多对多的交叉映射关系识讲解•顺序结构–结构中的数据元素存放在一段连续的地址空间中识讲解•顺序结构–随机访问方便,空间利用率低,插入删除不方便识讲解•链式结构–结构中的数据元素存放在彼此独立的地址空间中–每个独立的地址空间称为节点–节点除保存数据外,还需要保存相关节点的地址识讲解•链式结构–插入删除方便,空间利用率高,随机访问不方便知识讲解逻辑结构与物理结构的关系•每种逻辑结构采用何种物理结构实现,并没有一定之规,通常根据实现的难易程度,以及在时间和空间复杂度方面的要求,选择最适合的物理结构,亦不排除复合多种物理结构实现一种逻辑结构的可能知识讲解运算结构•创建与销毁–分配资源、建立结构、释放资源•插入与删除–增加、减少数据元素•获取与修改–遍历、迭代、随机访问•排序与查找–算法应用知识讲解数据结构的基本实现•堆栈–基于顺序表的实现–基于链式表的实现•队列–基于顺序表的实现–基于链式表的实现•链表–双向线性链表的实现•二叉树–有序二叉树(二叉搜索树)的实现知识讲解堆栈•后进(压入/push)先出(弹出/pop)识讲解•初始化空间、栈顶指针、判空判满识讲解•动态分配、栈顶指针、注意判空知识讲解队列•先进(压入/push)先出(弹出/pop)识讲解•初始化空间、前弹后压、循环使用、判空判满识讲解•动态分配、前后指针、注意判空知识讲解链表•地址不连续的节点序列,彼此通过指针相互连接•根据不同的结构特征,将链表分为:–单向线性链表–单向循环链表–双向线性链表–双线循环链表–数组链表–链表数组–二维链表识讲解•单向线性链表识讲解•单向循环链表识讲解•双向线性链表识讲解•双向循环链表识讲解•数组链表识讲解•链表数组识讲解•二维链表识讲解•结构模型识讲解•插入节点。
数据结构课件PPT

二分查找
二分查找法
将有序数据集分成两个部分,每次取中间位置的值与目标值进行比较,根据比 较结果缩小查找范围,直到找到目标值或确定目标值不存在。
优缺点
查找速度快,但要求数据集必须是有序的。
哈希查找
哈希表
利用哈希函数将数据元素映射到内存中的地址,实现数据的 快速查找。
优缺点
查找速度快,但需要解决哈希冲突问题,并可能存在哈希表 过大或过小的问题。
。
数据结构的基本概念
数据结构的基本概念包括:数据、数据 元素、数据类型、数据结构等。
数据结构是指数据的组织形式,即数据 元素之间的相互关系。
数据类型是指一组具有相同特征和操作 的数据对象(如整数、实数、字符串等 )。
数据是信息的载体,是描述客观事物的 符号记录。
数据元素是数据的基本单位,一个数据 元素可以由若干个数据项组成。
稳定排序
归并排序是一种稳定的排序算法,即相等的元素在排序后 保持其原有的顺序。
非递归算法
归并排序是一种非递归算法,即通过迭代方式实现算法过 程。
需要额外的空间
归并排序需要额外的空间来存储中间结果和临时变量。
查找算法
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线性查找
顺序查找
逐一比对数据元素,直到找到目 标值或遍历完整个数据集。
优缺点
简单易懂,但效率较低,适用于 数据量较小的情况。
拓扑排序的应用
拓扑排序是一种对有向无环图进行排序的算法, 它按照拓扑关系将图的节点排列成一个线性序列 。
有向无环图是一种没有环路的有向图,拓扑排序 可以有效地解决有向无环图的排序问题。
拓扑排序的应用非常广泛,包括确定任务的执行 顺序、确定事件的发生顺序等。
拓扑排序的基本思路是从有向无环图的任一节点 开始,删除该节点,并记录下该节点的所有后继 节点的编号,然后按编号从小到大的顺序重复以 上步骤。
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a[c]→a[c+1]→……→a[d] 二维数组按照先行后列的顺序访问表中元素
b[c1,c2]→b[c1,c2+1]→…→b[c1,d2]→…→b[i1,d2]→b[i,c2]→…→b[d1,d2-1]→b[d1,d2]
例如
var a:array[4..100]of integer; b:array[3..7,2..4]of real; 已知a[4]的地址为x,b[3,2]的地址为y。按照上述公式 loc(a[15])=loc(a[4])+(15-4)*2=x+22 integer类型的长度为2;
二、数据的逻辑结构和存储结构(物理结构)
1.数据的逻辑结构:数据元素之间原本存在的逻 辑关系,称为数据的逻辑结构。它只是抽象 地反映数据元素之间的关系。
2.四种基本的数据结构(集合、线性结构、树形 结构、图状结构)。
3.数据的存储结构:数据的逻辑结构在计算机中的 表示称为数据的存储结构,又称物理结构。为将 逻辑结构全面正确地在计算机中表示出来,存储 结构应包括数据元素自身的值和数据元素之间的 关系两个方面。通常将数据元素在计算机中的表 示称为结点,而将组成数据元素的数据项在计算 机中的表示称为数据域。
4.两种基本的存储方法
(1)顺序存储方法(数组)。 顺序存储结构是把数据元素存储在一段连
续的存储单元里,结点之间的关系由存储单元 的邻接关系来直接或间接地反映。
顺序存储结构的主要特点是:结点中只有 自身信息域,没有连接信息域,因此存储密度 大,存储空间利用率高;存储空间是连续的, 因而可以通过计算机直接确定数据结构中任意 一个节点的存储地址。
(2)求表长LEN(L),结果是L的长度。
(3)读表元(按位查找)GET(L,i),结果是L的第i个 结点。
(4)定位(按值查找)LOC(L,X),若L中至少有一个 值为X的结点且序号最小的是i,结果为i;否则, 结果为0。
(5)插入INS(L,X,i),结果是L=(a1,...,ai1,X,ai,...,an)
5.两种结构之间的关系:
一般地,程序算法的设计取决于逻辑 结构的设计,而算法的实现依赖于采用的存 储结构。
三、数据的运算
1.概念:数据的运算是指对所定义的数据结构进行访问或操作。数 据的运算是定义在数据的逻辑结构上的,但是运算的实现要在存 储结构上进行。
2.几种基本运算:
插入:在数据结构的指定位置上增添新的数据元素; 删除:删除数据结构中某个指定的数据元素; 更新:改变数据结构中某个数据元素的值; 查找:在数据结构中寻找满足某个特定要求的数据元素; 排序:重新安排数据元素之间的逻辑顺序关系,使之按值
(2)链式存储方法(指针)。
链式存储结构就是借助指针来指示逻辑上 相邻的数据元素在存储器中的物理位置。因此, 可以把逻辑上相邻的两个元素存放在物理上不 相邻的存储单元中。
链式存储结构的主要特点是:结构中除自 身信息外,还有表示连接信息的指针域,因此 比顺序结构的存储密度小,存储空间利用率低。 存储空间可以是不连续的,因而更适合动态数 据的管理。
由小到大或 由大到小的次序排列。
从运算的性质来分,所有的运算可以分为两类:一类是加工型运 算,其运算改变了数据结构的值;另一类是引用型运算,其运算 不改变数据结构,只对数据进行访问。 3.数据类型:一组具有相同特点的数据及这组数据上的运算,用数 据类型来刻划。所谓数据类型是指一组值的集合及这个集合上的 一组运算的总称。
(6)删除DEL(L,i),结果是L=(a1,...,ai-1,ai+1,...,an)
二、线性表的顺序存储结构
顺序存储结构是指用一组地址连续的存贮单元依次存储线性表 的元素,通常用数组实现。数组的物理实现是一块连续的存 储空间,它是按首址(表中第1个元素的地址)十位移来访 问每一个元素的。设
loc(a[i])—a表中元素i的内存地址(c≤i≤d); loc(b[i,j])—b表中(i,j)元素的内存地址(c1≤i≤d1,
2.基本特征:
均匀性:同一结构的结点具有相同的特性(数据项的个数相同,对应 项的类型也相同)。
有序性:除起始结点没有直接前趋外,其他结点有且只有一个直接 前趋;除终端结点没有直接后继外,其他结点有且只有一个直接 后继。
3.基本运算:设L=(a1,a2,..,ai,...,an)
(1)初始化INI(L),结果是一个空表 L=φ。
第七讲数据结构
程序 程序设计语言 数据结构+算法
主要学习内容
第一章、 数据结构概述 1、基本概念 2、逻辑结构与物理结构 3、顺序存储与链式存储
第二章、线性结构
线性表、栈、队列、数组 第三章、非线性结构
树与二叉树
第一章 数据结构概述
一、数据结构的基本概念和术语
1.数据:对客观事物的符号表示,在计算机中是指所有能 输入到计算机中并被计算机程序处理的符号的总称。 包括文字、符号、数字、图像、声音等。
第二章、线性结构
第一节 线性表
一、线性表的基本概念
1.定义:线性结构是n(n>=0)个结点的有穷序列。当n=0时线性结构 记为()或φ,称为空表。设n(n>0)个结点的线性结构表示成: (a1,a2,...,an),其中每个ai代表一个结点。a1称为起始结点,an称 为终端结点。i称为ai在线性表中的序号或位置。对任意一对相邻 结点ai,ai+1(1<=i<n),ai称为ai+1的直接前趋,ai+1称为ai的直接 后继。线性表的逻辑结构是线性结构。所含结点的个数称为表长。 没有结点的表称为空表。
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。
3.数据项:数据元素的组成部分。 4.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。数据结构包括三方面的内容:逻辑结构 (从具体问题抽象出来的数学模型)、存储结构(逻 辑结构在计算机存储器里的实现)oc(a[i])=loc(a[c])+(i-c)*la la—atype类型的长度;
首址 位移
loc(b[i,j])=loc(b[c1,c2])+((d2-c2+1)*(i-c1)+(j-c2))*lb lb—btype 类型的长度;
首址
位移
一维数组按照下标递增的顺序访问表中元素