2024版年度《数据结构》全套课件.pptVIP

2024/2/2《数据结构》全套课件CATALOGUE目录引言线性数据结构树形数据结构图形数据结构查找与排序数据结构的应用与拓展引言01数据结构是计算机存储、组织数据的方式，指相互之间存在一种或多种特定关系的数据元素的集合。良好的数据结构可以带来更高的运行或存储效率，是算法设计的基础，对程序设计的成败起到关键作用。数据结构的概念与重要性数据结构的重要性数据结构的基本概念研究数据元素之间的逻辑关系，如线性结构、树形结构、图形结构等。数据的逻辑结构研究数据在计算机中的表示，即数据的逻辑结构在计算机中的存储形式，如顺序存储、链式存储等。数据的存储结构研究在数据的逻辑结构和存储结构上定义的运算，包括运算的定义和实现。数据的运算数据结构的研究内容如数组、链表、栈、队列等，数据元素之间存在一对一的关系。线性数据结构如树、图等，数据元素之间存在一对多或多对多的关系。非线性数据结构数据结构的分类熟悉和掌握常用的数据结构，可以更好地进行程序设计，提高程序的效率和可靠性。提高程序设计能力数据结构是算法设计的基础，掌握数据结构可以更好地理解和设计算法。为算法设计打下基础数据结构在计算机科学的各个领域都有广泛应用，学习数据结构可以拓展计算机应用领域，提高计算机解决问题的能力。拓展计算机应用领域学习数据结构的意义线性数据结构02线性表的定义线性表是由n个数据元素组成的有限序列，每个元素只有一个前驱和一个后继。线性表的性质线性表中的数据元素之间是一对一的关系；除首元素外，每一个元素有且只有一个直接前驱；除尾元素外，每一个元素有且只有一个直接后继。线性表的定义与性质线性表的顺序存储结构是用一段连续的存储空间来依次存放线性表的各个元素。顺序存储的定义顺序存储的特点顺序存储的优缺点逻辑上相邻的元素在物理位置上也相邻；可以通过元素在数组中的下标直接访问元素。优点是存储密度大、空间利用率高；缺点是插入和删除操作需要移动大量元素。030201线性表的顺序存储结构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。链式存储的定义线性表的链式存储结构是用一组任意的存储空间来存放线性表的各个元素，这组存储空间不必是连续的，元素之间的逻辑关系通过指针来表示。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。线性表的链式存储结构线性表的基本操作与实现插入元素查找元素在线性表的指定位置插入一个元素。在线性表中查找指定元素并返回其位置。初始化线性表删除元素遍历线性表创建一个空的线性表或根据给定数据创建线性表。删除线性表中的指定元素。依次访问线性表中的每个元素。稀疏矩阵的压缩存储使用线性表来存储稀疏矩阵中的非零元素，可以节省存储空间并提高计算效率。栈和队列的实现使用线性表来实现栈和队列这两种特殊的数据结构，进行数据的先进后出和先进先出操作。字符串处理使用线性表来表示字符串中的字符序列，进行字符串的匹配、替换和排序等操作。多项式运算使用线性表来表示多项式的系数和指数，进行多项式的加减和乘法运算。线性表的应用举例树形数据结构0303树的性质树中节点数等于所有节点度数加1；树的高度等于最大层次数等。01树（Tree）的定义树是一种非线性的数据结构，用于表示具有层次关系的数据。02树的基本术语节点、根节点、父节点、子节点、兄弟节点、叶节点等。树的基本概念与性质二叉树（BinaryTree）的定义每个节点最多有两个子树的树结构，通常子树有左右之分。二叉树的性质二叉树的第i层上至多有2^(i-1)个节点；深度为k的二叉树至多有2^k-1个节点等。特殊二叉树满二叉树、完全二叉树等。二叉树的定义与性质顺序存储结构将二叉树中的节点按照层次顺序存储在一维数组中。链式存储结构使用链表来表示二叉树，每个节点包含数据域和左右孩子指针域。二叉树的存储结构二叉树的遍历算法先访问根节点，然后遍历左子树，最后遍历右子树。先遍历左子树，然后访问根节点，最后遍历右子树。先遍历左子树，然后遍历右子树，最后访问根节点。按照层次顺序从上到下、从左到右遍历二叉树中的所有节点。先序遍历中序遍历后序遍历层次遍历与二叉树类似，只是树的子树没有左右之分。树的先根遍历与后根遍历将森林看作多棵树的集合，依次遍历每棵树即可。森林的遍历树和森林的遍历算法用于表示算术或逻辑表达式，方便进行求值和优化。表达式树将XML/JSON文档转换为树形结构，方便进行增删改查等操作。XML/JSON解析使用树形结构表示文件系统的目录和文件