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数据结构类c语言课件

目录

数据结构概述

线性结构

非线性结构

排序算法

查找算法

数据结构应用案例

数据结构概述

数据结构是一种组织、管理和存储数据的方式，以便在特定的应用场景中能够高效地访问、修改和删除数据。

定义

数据结构可以根据其数据的组织方式分为线性结构、树形结构、图形结构、集合结构等。

分类

合理的数据结构可以有效地提高数据处理的效率和能力。

提高数据处理能力

方便数据管理

保障数据安全

数据结构可以根据实际需求进行设计，使得数据的存储、查询、更新等操作更加方便。

合理的数据结构可以避免数据被非法访问或篡改，保障数据的安全性。

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数据结构中的基本单位，可以是数字、字符、图像等。

数据元素

数据元素之间的相互关系，可以是顺序关系、层次关系等。

数据关系

对数据元素或数据结构进行的操作，如插入、删除、查找等。

数据操作

线性结构

数组是一种顺序存储结构，将数据按照顺序存储在连续的内存空间中。

顺序存储

由于数据是连续存储的，因此访问数组中的元素非常高效，时间复杂度为O(1)。

访问高效

数组的空间是固定的，不能动态扩展，因此需要预先分配足够的内存空间。

空间固定

链表是一种链式存储结构，通过指针将数据节点连接起来。

链式存储

链表不需要预先分配内存空间，可以动态扩展，方便灵活。

动态扩展

由于需要通过指针访问下一个节点，因此访问链表中的元素时间复杂度为O(n)。

访问较慢

先进先出

队列是一种特殊的线性结构，遵循先进先出（FIFO）的原则。

入队操作

队列的一端插入元素称为入队操作。

出队操作

队列的另一端删除元素称为出队操作。

循环队列

为了避免队列空间的浪费，可以采用循环队列的方式实现。

栈也是一种特殊的线性结构，遵循后进先出（LIFO）的原则。

后进先出

栈顶插入元素称为入栈操作。

入栈操作

栈顶删除元素称为出栈操作。

出栈操作

如果栈已满，再尝试入栈会导致溢栈。

溢栈

非线性结构

树是一种非线性数据结构，由节点和边组成，其中节点表示实体，边表示节点之间的关系。

定义

分类

存储方式

操作

根据节点的度数，树可以分为二叉树、多叉树和一般树。

树的存储通常采用链式存储和数组存储。

树的操作包括遍历、查找、插入、删除等。

图是一种非线性数据结构，由节点和边组成，其中节点表示实体，边表示节点之间的联系。

定义

根据边的方向性，图可以分为有向图和无向图。根据节点的连通性，图可以分为连通图和非连通图。

分类

图的存储通常采用邻接矩阵和邻接链表。

存储方式

图的操作包括遍历、最短路径、连通性等。

操作

分类

根据处理冲突的方式，哈希表可以分为开放寻址法和链地址法。

操作

哈希表的操作包括插入、查找、删除等。

存储方式

哈希表的存储通常采用数组和链表。

定义

哈希表是一种基于键值对存储的数据结构，通过哈希函数将键映射到桶中，然后在桶中存储对应的值。

排序算法

总结词

简单直观、低效率

详细描述

插入排序是一种简单直观的排序算法，其基本思想是将待排序的元素逐个插入到已排序的序列中，以达到排序的目的。插入排序的时间复杂度为O(n^2)，适用于少量数据的排序。

简单易懂、低效率

总结词

选择排序是一种简单易懂的排序算法，其基本思想是每次从未排序的序列中找到最小（或最大）的元素，然后将其放到已排序序列的末尾（或开头）。选择排序的时间复杂度为O(n^2)，适用于少量数据的排序。

详细描述

总结词

高效快速、基于分治法

详细描述

快速排序是一种高效的排序算法，其基本思想是采用分治法，将待排序序列分成两个子序列，然后对子序列进行递归排序。快速排序的时间复杂度为O(nlogn)，适用于大量数据的排序。

VS

稳定、高效、基于分治法

详细描述

归并排序是一种稳定、高效的排序算法，其基本思想是采用分治法，将待排序序列分成两个子序列，然后对子序列进行递归排序。归并排序的时间复杂度为O(nlogn)，适用于大量数据的排序。相比于快速排序，归并排序更加稳定，不易受到数据分布的影响。

总结词

查找算法

时间复杂度

顺序查找的时间复杂度为O(n)，其中n是数据结构中的元素数量。

概念

顺序查找是一种简单的查找算法，它逐个比较要查找的元素和数据结构中的元素。

适用场景

顺序查找适用于数据结构无序的情况，特别是对于小型数据集。

算法步骤

顺序查找从数据结构的第一个元素开始，逐个比较要查找的元素和数据结构中的元素，直到找到目标元素或遍历完整个数据结构。

概念：二分查找是一种高效的查找算法，它要求数据结构是有序的，并且每次比较可以排除一半的元素。

适用场景：二分查找适用于大型有序数据集。

算法步骤：二分查找从数据结构的中间元素开始，如果中间元素正好是要查找的元素，则搜索结束；如果目标元素大于中间元素，则在右半部分继续搜索；如果目标元素小于中间元素，