4.1-4.3算法与数据结构
计算机操作系统 第四版 汤小丹 梁红兵 哲凤屏_第4章(20162017)
4.3.4 基于顺序搜索的动态分区分配算法
2. 循环首次适应(next fit ,NF)算法
在为进程分配内存空间时，不再是每次都从链首开 始查找，而是从上次找到的空闲分区的下一个空闲分 区开始查找，直至找到一个能满足要求的空闲分区， 从中划出一块与请求大小相等的内存空间分配给作业。 该算法应设置一起始查寻指针，用于指示下一次起始 查寻的空闲分区，并采用循环查找方式。
的适当位置。
0
1000 L O A D 1 ,2 5 0 0
2500 365
10000
1 1 0 0 0 L O A D 1 ,2 5 0 0
12500
365
5000 作业地址空间
15000
内存空间
把在装入时对目标程 序中指令和数据地址的 修改过程称为重定位。
地址变换通常在进程装入 时依次完成的，以后不再改 变，静态重定位。
4.2 程序的装入和链接
将一个用户源程序变为内存中的一个可执行程序，通常 有以下几个步骤：
编译，由编译程序(Compiler)将用户源代码编译成若干 个目标模块(Object Module)；
链接，由链接程序(Linker)将编译后形成的一组目标模 块，以及它们所需要的库函数链接在一起，形成一个完 整的装入模块(Load Module)；
4.1.2 主存储器与寄存器
1．主存储器
简称内存或主存，用于保存进程运行时的程序和数据。
CPU的控制部件只能从主存储器中取得指令和数据，数 据能够从主存储器读取并将它们装入到寄存器中，或者 从寄存器存入到主存储器。 CPU与外围设备交换的信息一般也依托于主存储器地址 空间。由于主存储器的访问速度远低于CPU执行指令的 速度，为缓和这一矛盾，在计算机系统中引入了寄存器 和高速缓存。
《计算机应用基础》目录
《计算机应用基础》目录《计算机应用基础》目录第一章：计算机基础知识1.1 计算机的定义和发展历史1.2 计算机硬件组成和功能1.3 计算机软件分类和应用场景1.4 计算机网络基础知识第二章：操作系统2.1 操作系统的定义和作用2.2 常见的操作系统及其特点2.3 操作系统的组成和架构2.4 操作系统的进程管理和内存管理第三章：数据库3.1 数据库的定义和基本概念3.2 数据库管理系统（DBMS）3.2.1 数据库模型3.2.2 关系数据库3.2.3 SQL语言3.3 数据库设计和规范化3.4 数据库的查询和操作第四章：算法与数据结构4.1 算法的基本概念和特性4.2 常见的算法和数据结构4.3 算法的复杂度分析4.4 算法的设计和优化第五章：编程语言5.1 编程语言的分类和特点5.2 常见的编程语言及其应用领域5.3 编程语言的语法和语义5.4 编程语言的开发环境和工具第六章：计算机安全6.1 计算机安全的概念和原则6.2 常见的计算机安全威胁和攻击方式6.3 计算机安全防护措施和技术6.4 个人信息保护和网络安全法律法规第七章：基础7.1 的定义和发展历史7.2 机器学习算法和应用7.3 深度学习算法和应用7.4 自然语言处理和图像识别技术第八章：计算机图形学8.1 计算机图形学的基本概念和应用领域 8.2 图像处理和图像压缩技术8.3 三维图形的建模和渲染技术8.4 虚拟现实和增强现实技术第九章：软件工程9.1 软件工程的基本概念和原则9.2 软件开发过程和方法9.3 需求分析和软件设计9.4 软件测试和维护第十章：计算机与社会10.1 计算机对社会的影响和挑战10.2 信息化时代的社会和经济发展10.3 信息安全和隐私保护10.4 法律与计算机科技的关系本文档涉及附件：附件1. 数据库设计案例附件2. 算法代码示例附件3. 编程语言学习资源本文所涉及的法律名词及注释：1. 数据隐私：指个人信息的保护，在计算机应用中应遵守相关法律法规，保护用户隐私。
chapter4 数据集合上的搜(Searching)算法 94页
L j { k i : 1 i jak l n k i k j d fa o l i l r s lt u h k l c k j } a
即kl是所有的先于ki输入并小于kj的值。
则从根到y（y->key=kj）的路径上，结点的关键字集合恰为 Gj∪Lj，且d(kj,T)=|Gj|+|Lj|。
2
4.1 动态数据集(Dynamic Set)与抽象 数据类型(ADT)
静态数据集（Static Set）中的数据是固定不变的。 动态数据集（Dynamic Set）则是由不断变动的同类型数据元 素组成的数据集合。
动态数据集（Dynamic Set）可以表示为一个数据元素的数组：
class DynamicSet { int setSize; Object[arraySize] elements; ...
}
更为灵活的存储形式是利用指针和链表（例如线性链表和树 结构），这种存储形式在搜索算法中经常用到。
4
搜索问题：在集合中检索出其关键字域的值等于给定值的数 据元素。
已知：动态数据集类型DynamicSet的一个实例set和值x。 求：集合set中一个元素Object element，使element.key = x。
4.2.3 插入与删除操作
动态数据集上的Insert(S,x)、Delete(S,x)操作与查询操作不同， 它们会引起二叉搜索树本身的变化。 插入操作算法Tree_Insert
12
Fig.4.3表示把新的数据项14（关键字值为14）作为新结点插 入到二叉搜索树的过程。
13
从二叉搜索树中删除一个结点的算法比较复杂，假定待删除 结点指针z不为NULL，有三种情形：
算法与数据结构
选择算法－ 选择算法－穷举法
具体做法：从分为1 具体做法：从分为1、2、3…组开始考察， 3…组开始考察， 逐个列举出所有可能的着色方案，检查 这样的分组方案是否满足要求。首先满 足要求的分组，自然是问题的最优解。
穷举法的分析
这类穷举法对结点少的问题( 这类穷举法对结点少的问题(称为“规模 小的”问题) 小的”问题)还可以用；对规模大的问题， 由于求解时间会随着实际问题规模的增 长而指数性上升，使计算机无法承受。
数据结构的设计
如果集合和图是程序设计语言中预定义 的类型，则colorUp中用到的remove(V1,v) 的类型，则colorUp中用到的remove(V1,v) 和add(NEW,v)等就应该是语言中预定义 add(NEW,v)等就应该是语言中预定义 的内部函数，该程序就几乎可以直接上 机运行。否则程序员需要自己用语言所 提供的（类型）机制实现这些抽象数据 类型（集合、图等），这些正是数据结 构设计要讨论的内容。
假设（ADT）集合和图支持下面行为： 假设（ADT）集合和图支持下面行为：
判断元素v是否属于集合V1表示为v V1； 判断元素v是否属于集合V1表示为v ∈ V1； 从集合V1中去掉一个元素v表示为remove(V1,v)； 从集合V1中去掉一个元素v表示为remove(V1,v)； 向集合NEW里增加一个元素v add(NEW,v)表 向集合NEW里增加一个元素v用add(NEW,v)表 示， 判断集合V1是否空集合表示为isEmpty(V1) 判断集合V1是否空集合表示为isEmpty(V1) 检查结点v与结点集合NEW中各结点之间在图 检查结点v与结点集合NEW中各结点之间在图 G中是否有边连接，用函数notAdjacentWith 中是否有边连接，用函数notAdjacentWith (NEW, v, G)表示。 G)表示。
计算机科学与技术交叉学科作业指导书
计算机科学与技术交叉学科作业指导书第1章引言 (3)1.1 计算机科学与技术交叉学科概述 (3)1.2 研究背景与意义 (4)1.3 本书结构及内容安排 (4)第2章基础理论知识 (4)2.1 数学基础 (5)2.1.1 线性代数 (5)2.1.2 微积分 (5)2.1.3 数学分析 (5)2.1.4 抽象代数 (5)2.2 概率论与数理统计 (5)2.2.1 随机事件与概率 (5)2.2.2 随机变量及其分布 (5)2.2.3 数学期望与方差 (5)2.2.4 数理统计 (6)2.3 优化方法 (6)2.3.1 线性规划 (6)2.3.2 非线性规划 (6)2.3.3 整数规划 (6)2.3.4 动态规划 (6)2.3.5 遗传算法 (6)第3章编程语言与工具 (6)3.1 编程语言概述 (6)3.2 Python编程实践 (6)3.2.1 Python基本语法 (7)3.2.2 数据类型与变量 (7)3.2.3 控制结构 (7)3.2.4 函数与模块 (7)3.2.5 Python编程实践案例 (7)3.3 Java编程实践 (7)3.3.1 Java基本语法 (7)3.3.2 面向对象编程 (7)3.3.3 异常处理 (7)3.3.4 集合框架 (7)3.3.5 Java编程实践案例 (7)3.4 相关工具与库 (7)3.4.1 集成开发环境（IDE） (7)3.4.2 代码版本控制工具 (7)3.4.3 单元测试框架 (7)3.4.4 数据库管理工具 (7)3.4.5 常用编程库介绍 (7)4.1 数据结构基础 (8)4.1.1 数据结构概念 (8)4.1.2 线性结构 (8)4.1.3 非线性结构 (8)4.2 算法设计与分析 (8)4.2.1 算法概述 (8)4.2.2 算法设计方法 (8)4.2.3 算法分析 (8)4.3 算法实践案例 (8)4.3.1 排序算法实践 (8)4.3.2 搜索算法实践 (8)4.3.3 图算法实践 (8)4.3.4 动态规划实践 (8)4.3.5 贪心算法实践 (8)4.3.6 回溯算法实践 (8)第5章人工智能与机器学习 (9)5.1 人工智能概述 (9)5.1.1 人工智能的定义与发展历程 (9)5.1.2 人工智能的主要技术分支 (9)5.2 机器学习基础 (9)5.2.1 机器学习的概念与分类 (9)5.2.2 监督学习 (9)5.2.3 无监督学习 (9)5.2.4 强化学习 (9)5.3 深度学习技术 (10)5.3.1 深度学习概述 (10)5.3.2 卷积神经网络 (10)5.3.3 循环神经网络 (10)5.3.4 对抗网络 (10)5.4 实践案例分析 (10)5.4.1 基于深度学习的图像分类 (10)5.4.2 基于循环神经网络的文本 (10)5.4.3 基于对抗网络的图像风格迁移 (10)第6章计算机视觉 (10)6.1 计算机视觉概述 (11)6.2 图像处理与分析 (11)6.3 特征提取与匹配 (11)6.4 目标检测与识别 (11)第7章自然语言处理 (12)7.1 自然语言处理概述 (12)7.2 与文本表示 (12)7.3 词性标注与句法分析 (12)7.4 信息提取与文本 (12)8.1 网络科学概述 (12)8.2 复杂网络结构与动力学 (12)8.3 大数据技术与应用 (13)8.4 社交网络分析 (13)第9章与自动化 (13)9.1 概述 (13)9.1.1 定义 (13)9.1.2 分类 (13)9.1.3 发展历程 (13)9.2 自动化基础 (13)9.2.1 自动化概念 (13)9.2.2 自动化技术 (14)9.2.3 自动化系统 (14)9.3 控制与导航 (14)9.3.1 控制技术 (14)9.3.2 路径规划 (14)9.3.3 导航技术 (14)9.4 应用案例 (14)9.4.1 工业应用 (14)9.4.2 服务应用 (14)9.4.3 医疗应用 (14)9.4.4 农业应用 (14)第10章未来发展趋势与展望 (15)10.1 计算机科学与技术交叉学科发展趋势 (15)10.1.1 跨学科融合创新 (15)10.1.2 人工智能与大数据引领 (15)10.1.3 网络空间安全挑战 (15)10.2 前沿技术与应用 (15)10.2.1 量子计算 (15)10.2.2 神经形态计算 (15)10.2.3 区块链技术 (15)10.3 挑战与机遇 (15)10.3.1 技术挑战 (15)10.3.2 机遇 (15)10.4 展望与总结 (16)10.4.1 展望 (16)10.4.2 总结 (16)第1章引言1.1 计算机科学与技术交叉学科概述计算机科学与技术是现代科学技术发展的核心领域之一，其交叉学科研究已经成为推动科技进步的重要力量。
数据结构第四章串
(2) 置换操作：用联接算法来实现。用在求子串序号（a,b，h）中得到的 ind 将a分成3部分：第一部分是b在a中的第一个位置前的子串substr （a,1,ind－1）;第二部分是b（以c来代替）；第三部分是b在a中的最后一个 位置后的子串substr（a,ind+m,n）。 即 a substr(a,I,ind-1)||c||substr(a,ind+m,n)
4. 2 串的基本运算
对于串的基本操作，许多高级语言均提供了相应的运算或标准 库函数来实现。下面仅介绍几种常用的串运算。 (1)联接(concatenation) 联接是串的最基本，最重要的运算。两个串的联接是将一个串 紧接着放在另一个串的末尾。联接用符号“||”表示。 例如：a＝”bei” b=“jing” a || b=“beijing” (2)求子串(substr) SUBSTR(a，m，n)功能: 从a 中截取子串，从第m个字符到第n个 字符的子串（m<n)。子串应是将串a中取出从标号m开始的连续n －m＋1个字符。 例：SUBSTR(“ABCDEFG”,2,3)＝”BC” 利用求子串及联接两种运算可以完成对串的插入、删除和修改。 例如： a＝“bejing” b=“iy” ，将b插入到a的第二个字符之后 得到新的串s，则 s=substr(a,1,2) || b || substr(a,3,6) =“beiyjing”
（5）置换(repleace) 置换运算repleace(a,b,c)表示在a中搜索b，若b是a的 子串，就以c代替b，若不是，则经置换后，a不变。 例如：a=“monday”, b=“mon”, c=“thurs” repleace(a,b,c)=“thursday” 置换运算是将串a中所有的子串b用c来代替。 在一部分程序设计语言中没有实现，仍可用前三种运 算来完成。 置换算法过程：实现置换运算repleace（a,b,c），同 样也是在a中搜索是否与b相同的子串，若有，以c来代 替，再继续向下搜，直到在a中找不到和b相同的子串 为止。
第四章 面向对象(上)
4.3 类的域（属性）与方法（操作）
Java中类包括域和方法两部分
域：即属性也称数据成员，是事特物静态特征 的抽象，可以是基本数据类型的数据或数组， 也可以是某一个类的对象
方法：即操作也称成员方法，是事物动态特征 的抽象，用于处理该类的数据
类的基本定义格式如下：
[修饰符] class 类名 [extends 父类] [implements 接口名] { 成员变量基本数据类型或某个类的对象 成员方法函数 }
类与对象
对象是对客观事物的抽象 类是对对象的抽象，在语言中是一种抽象的数 据类型。 它们的关系是，对象是类的实例，类是对象的 模板。
对象引用
类类型变量称为引用变量，它们并不直接保留 对象，只是保留对象的地址，而不是拥有对象 本身，通过引用变量即可以得到一个对象。 所有对象总是且只能通过内存引用访问，这种 方式称为间接寻址。
第四章 类与对象（上）
主要内容
4.1 面向对象技术 4.2 抽象、 类、对象及引用 4.3 类的域与方法 4.4 对象 4.5 构造方法 4.6 类成员属性和方法的非访问修饰符 4.7 包（Package）
4.1 面向对象技术
4.1.1 面向过程与面向对象的比较 面向过程程序设计方法
过程化程序设计先确定算法，再确定数据结构 程序=算法+数据结构 缺点
类成员方法
[修饰符] 返回值类型 方法名(参数列表)
[throws 例外名1，例外名2，…] { 局部变量声明；
语句序列；
}
类成员方法
局部变量
局部变量在某一个语句（如for语句）或代码块 （如方法体）中声明，作用域是声明该变量的 语句或代码块 局部变量使用前必须初始化
数据结构与算法python语言实现第4章课后习题
数据结构与算法python语⾔实现第4章课后习题R-4.1 对于⼀个含有n个元素的序列S，描述⼀个递归算法查找其最⼤值。
所给出的递归算法时间复杂度和空间复杂度各是多少? python中三⽬运算符的写法x if(x>y)) else ydef max(data,n):if n==1:return data[0]else:m=max(data,n-1)return data[n-1] if(data[n-1]>m) else m共执⾏n次递归调⽤，因为它花费恒定的时间执⾏⾮递归的部分 所以时间复杂度是O(n)空间复杂度也是O(n)R-4.2使⽤在代码段4-11中实现的传统函数，绘制出power(2,5)函数计算的递归跟踪R-4.3如代码段4-12中实现的函数所⽰，使⽤重复平⽅算法,绘制出power(2,18)函数计算的递归跟踪R-4.4 绘制函数reverse(S,0,5)（代码段4-10)执⾏的递归追踪,其中S=[4,3,6,2,6]R-4.6 写⼀个递归函数,⽤于计算第n个调和数，其中 Hn=1+1/2+1/3+…+1/ndef harmonic(n):if n==1:return 1else:return harmonic(n-1)+1/nprint(harmonic(6))R-4.7 写⼀个递归函数,它可以把⼀串数字转换成对应的整数def tonum(data,m,n):if m==len(data)-1:return data[m]else:return data[m]*pow(10,n-1)+tonum(data,m+1,n-1)data=[1,2,3,4,5]print(tonum(data,0,len(data)))R-4.8Isabel⽤⼀种有趣的⽅法来计算⼀个含有n个整数的序列A的所有元素之和，其中n是2的幂.她创建⼀个新的序列B，其⼤⼩是序列A的⼀半并且设置B[i]=A[2i]+A[2i+1] (i=0,1,…,(n/2)-1)。
《计算机科学导论》大纲
《计算机科学导论》大纲第一章介绍
1.1什么是计算机科学？
1.2计算机科学历史回顾
1.3当今的计算机科学
第二章编程规范和语言
2.1编程规范
2.2程序设计语言
2.3编程语言的分类
第三章操作系统
3.1定义操作系统
3.2操作系统的组成部分
3.3操作系统的功能
第四章算法
4.1算法的概念
4.2分析算法
4.3算法设计
第五章数据结构
5.1数据结构的定义
5.2数据结构的种类
5.3数据结构的实现方式第六章网络
6.1网络的概念
6.2网络分类
6.3网络协议
第七章存储器
7.1存储器的概念
7.2存储器的类型
7.3存储器管理
第八章数据库
8.1数据库的概念
8.2数据库的特性
8.3数据库技术
第九章计算机系统安全
9.1计算机系统安全的概念9.2计算机系统安全的分类9.3计算机系统安全的保护第十章编程环境
10.1编程环境的定义
10.2编程环境的类型
10.3编程环境的开发
第十一章调试
11.1调试的概念
11.2调试的类型
11.3调试技术
第十二章系统分析与设计12.1系统分析与设计的概念12.2系统分析与设计的过程12.3系统分析与设计的工具。
数据结构——串
7
三、串的基本操作 C语言中常用的串运算 定义下列几个变量： char s1[20]=“dirtreeformat”,s2[20]=“file.mem”; char s3[30],*p; int result;
(1) 求串长(length) int strlen(char s); //求串的长度
例如：printf(“%d”,strlen(s1)); 输出13
char strcat(char s1 , char s2)
该函数将串s2复制到串s1的末尾，并且返回一 个指向串s1的开始处的指针。
例如：strcat(a3,”/”)
strcat(a3,a2);
2020//4//a143=“dirtreeformat/file.mem”
9
(4)串比较（compare)
A=“This is a string” B=“is” B在A中出现了两次，其中首次出现所对应的主串
位置是3。因此，称B在A中的序号（或位置）为3 特别地，空串是任意串的子串，任意串是其自身的子
串。
2020/4/14
5
二、串的抽象数据定义
• ADT String { • 数据对象:D={ai| ai
16
顺序串的类型定义和顺序表类似： typedef char ElemType;
typedef struct { ElemType ch[maxstrlen]; int length;
}sstring; //其优点是涉及到串长操作时速度快。
2020/4/14
17
4.2.2 堆分配存储表示
这种存储表示的特点是，仍以一组地址连续的存储单元存 放字符串序列，但它们的存储空间是在程序执行过程中动态 分配而得。所以也称为动态存储分配的顺序表。在C语言中， 利用malloc和realloc,free等动态存储管理函数，来根据实 际需要动态分配和释放字符数组空间。这样定义的顺序串类