《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)緒論》課件

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)緒論歡迎來(lái)到數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)緒論課程。本課程將探討數(shù)據(jù)組織和處理的基本概念，為您的編程技能奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的定義數(shù)據(jù)元素集合數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是由一組具有特定關(guān)系的數(shù)據(jù)元素組成。邏輯結(jié)構(gòu)定義數(shù)據(jù)元素之間的邏輯關(guān)系。物理結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中的存儲(chǔ)方式和實(shí)現(xiàn)方法。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的分類線性結(jié)構(gòu)元素之間存在一對(duì)一關(guān)系，如數(shù)組、鏈表。非線性結(jié)構(gòu)元素之間存在一對(duì)多或多對(duì)多關(guān)系，如樹、圖。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基本操作插入向數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中添加新元素。刪除從數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中移除指定元素。查找在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中定位特定元素。修改更新數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的元素值。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基本性質(zhì)可靠性保證數(shù)據(jù)的完整性和一致性。效率優(yōu)化數(shù)據(jù)訪問(wèn)和操作的速度?？蓴U(kuò)展性能夠適應(yīng)數(shù)據(jù)規(guī)模的增長(zhǎng)?？删S護(hù)性便于理解、修改和調(diào)試。算法的基本概念1輸入2處理步驟3輸出4有限性5確定性算法是解決特定問(wèn)題的一系列明確、有限的指令集。算法的特性1有窮性算法必須在有限步驟內(nèi)結(jié)束。2確定性每個(gè)步驟都有明確定義，結(jié)果可預(yù)測(cè)。3可行性算法的每個(gè)步驟都能被執(zhí)行。4輸入算法有零個(gè)或多個(gè)輸入。5輸出算法至少有一個(gè)輸出。算法的設(shè)計(jì)策略分治法將問(wèn)題分解為小問(wèn)題，逐個(gè)解決。動(dòng)態(tài)規(guī)劃將復(fù)雜問(wèn)題分解為重疊子問(wèn)題。貪心算法每步選擇當(dāng)前最優(yōu)解?；厮莘ㄍㄟ^(guò)嘗試不同路徑找到解決方案。算法的效率分析時(shí)間復(fù)雜度衡量算法執(zhí)行所需的時(shí)間?？臻g復(fù)雜度衡量算法所需的內(nèi)存空間。算法的時(shí)間復(fù)雜度1O(1)常數(shù)時(shí)間2O(logn)對(duì)數(shù)時(shí)間3O(n)線性時(shí)間4O(nlogn)線性對(duì)數(shù)時(shí)間5O(n2)平方時(shí)間算法的空間復(fù)雜度O(1)常量空間，與輸入大小無(wú)關(guān)。O(n)線性空間，與輸入大小成正比。O(n2)平方空間，用于某些矩陣算法。線性表的定義線性表是具有相同數(shù)據(jù)類型的n個(gè)數(shù)據(jù)元素的有限序列。1首元素線性表的第一個(gè)元素。n尾元素線性表的最后一個(gè)元素。n-1直接前驅(qū)除首元素外，每個(gè)元素都有前驅(qū)。n-1直接后繼除尾元素外，每個(gè)元素都有后繼。線性表的抽象數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)對(duì)象具有相同特性的數(shù)據(jù)元素的集合。數(shù)據(jù)關(guān)系元素之間的一對(duì)一線性關(guān)系?；静僮鲗?duì)線性表進(jìn)行的各種操作。線性表的基本操作創(chuàng)建建立一個(gè)空的線性表。插入在指定位置插入元素。刪除刪除指定位置的元素。查找查找特定元素的位置。鏈表的概念和分類單鏈表每個(gè)節(jié)點(diǎn)包含數(shù)據(jù)和指向下一個(gè)節(jié)點(diǎn)的指針。雙鏈表每個(gè)節(jié)點(diǎn)包含數(shù)據(jù)和指向前后節(jié)點(diǎn)的指針。循環(huán)鏈表最后一個(gè)節(jié)點(diǎn)指向第一個(gè)節(jié)點(diǎn)，形成環(huán)狀結(jié)構(gòu)。單鏈表的實(shí)現(xiàn)和操作1節(jié)點(diǎn)定義包含數(shù)據(jù)域和指針域。2插入操作調(diào)整指針以插入新節(jié)點(diǎn)。3刪除操作調(diào)整指針以移除節(jié)點(diǎn)。4遍歷操作從頭到尾訪問(wèn)所有節(jié)點(diǎn)。棧的定義和抽象數(shù)據(jù)類型后進(jìn)先出棧是一種后進(jìn)先出（LIFO）的線性表。棧頂允許插入和刪除的一端。棧底另一端固定，不允許操作。棧的基本操作入棧將元素壓入棧頂。出棧移除棧頂元素。peek查看棧頂元素但不移除。判空檢查棧是否為空。棧的應(yīng)用函數(shù)調(diào)用管理函數(shù)的調(diào)用和返回。表達(dá)式求值處理算術(shù)表達(dá)式。括號(hào)匹配檢查括號(hào)是否正確配對(duì)。遞歸實(shí)現(xiàn)模擬遞歸過(guò)程。隊(duì)列的定義和抽象數(shù)據(jù)類型先進(jìn)先出隊(duì)列是一種先進(jìn)先出（FIFO）的線性表。隊(duì)頭允許刪除的一端。隊(duì)尾允許插入的一端。隊(duì)列的基本操作入隊(duì)將元素添加到隊(duì)尾。出隊(duì)移除隊(duì)頭元素。front查看隊(duì)頭元素但不移除。判空檢查隊(duì)列是否為空。隊(duì)列的應(yīng)用任務(wù)調(diào)度管理進(jìn)程和任務(wù)的執(zhí)行順序。緩沖區(qū)管理處理數(shù)據(jù)流的輸入輸出。廣度優(yōu)先搜索圖算法中的遍歷方法。消息隊(duì)列在分布式系統(tǒng)中傳遞消息。樹的定義和分類基本概念樹是由節(jié)點(diǎn)和邊組成的分層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，有一個(gè)根節(jié)點(diǎn)。分類二叉樹多叉樹平衡樹B樹二叉樹的定義和抽象數(shù)據(jù)類型節(jié)點(diǎn)特性每個(gè)節(jié)點(diǎn)最多有兩個(gè)子節(jié)點(diǎn)。左子樹位于節(jié)點(diǎn)左側(cè)的子樹。右子樹位于節(jié)點(diǎn)右側(cè)的子樹。層次結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)按層次組織，根節(jié)點(diǎn)在頂層。二叉樹的基本操作插入添加新節(jié)點(diǎn)到樹中。刪除從樹中移除特定節(jié)點(diǎn)。查找在樹中定位特定節(jié)點(diǎn)。遍歷按特定順序訪問(wèn)所有節(jié)點(diǎn)。二叉搜索樹的概念和特性左子樹特性所有節(jié)點(diǎn)的值小于父節(jié)點(diǎn)。右子樹特性所有節(jié)點(diǎn)的值大于父節(jié)點(diǎn)。唯一性樹中不存在值相同的節(jié)點(diǎn)。中序遍歷得到排序后的序列。哈夫曼樹和哈夫曼編碼哈夫曼樹帶權(quán)路徑長(zhǎng)度最小的二叉樹。哈夫曼編碼基于哈夫曼樹的可變長(zhǎng)編碼方式。圖的定義和抽象數(shù)據(jù)類型頂點(diǎn)圖中的節(jié)點(diǎn)，表示實(shí)體。邊連接頂點(diǎn)的線，表示關(guān)系。有向圖邊有方向的圖。無(wú)向圖邊無(wú)方向的圖。圖的基本操作添加頂點(diǎn)向圖中添加新的頂點(diǎn)。添加邊在頂點(diǎn)之間建立