數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法課程論文

1、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法課程小論文10計(jì)本一班王曉龍10040110261. 內(nèi)容概要：如何合理地組織數(shù)據(jù)、高效地處理數(shù)據(jù)是擴(kuò)大計(jì)算機(jī)領(lǐng)域、提高軟件效率的關(guān)鍵。在軟件開發(fā)過程中要求“高效地”組織數(shù)據(jù)和設(shè)計(jì)“好的”算法，并使算法用程序來實(shí)現(xiàn)，通過調(diào)試而成為軟件，必須具備數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)領(lǐng)域和算法設(shè)計(jì)領(lǐng)域的專門知識(shí)。本課程主要學(xué)習(xí)在軟件開發(fā)中涉及到的各種常用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及其常用的算法，在此基礎(chǔ)上，學(xué)習(xí)如何利用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法解決一些基本的應(yīng)用問題。通過數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的邏輯結(jié)構(gòu)、存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)、基本算法和相關(guān)應(yīng)用問題來介紹其基本知識(shí)和應(yīng)用知識(shí)。2. 關(guān)鍵字：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)、基本算法；算法分析3. 課程主要內(nèi)容

2、和基本原理：A.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)、組織數(shù)據(jù)的方式。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是指相互之間存在一種或多種特定關(guān)系的數(shù)據(jù)元素的集合。通常情況下，精心選擇的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以帶來更高的運(yùn)行或者存儲(chǔ)效率。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)往往同高效的檢索算法和索引技術(shù)有關(guān)。在許多類型的程序的設(shè)計(jì)中，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的選擇是一個(gè)基本的設(shè)計(jì)考慮因素。許多大型系統(tǒng)的構(gòu)造經(jīng)驗(yàn)表明，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的困難程度和系統(tǒng)構(gòu)造的質(zhì)量都嚴(yán)重的依賴于是否選擇了最優(yōu)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。許多時(shí)候，確定了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)后，算法就容易得到了。有些時(shí)候事情也會(huì)反過來，我們根據(jù)特定算法來選擇數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與之適應(yīng)。不論哪種情況，選擇合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)都是非常重要的。(1) .分類：數(shù)據(jù)元素相互之間的關(guān)系稱為結(jié)

3、構(gòu)。有四類基本結(jié)構(gòu)：集合、線性結(jié)構(gòu)、樹形結(jié)構(gòu)、圖狀結(jié)構(gòu)(網(wǎng)狀結(jié)構(gòu))。樹形結(jié)構(gòu)和圖形結(jié)構(gòu)全稱為非線性結(jié)構(gòu)。集合結(jié)構(gòu)中的數(shù)據(jù)元素除了同屬于一種類型外，別無其它關(guān)系。線性結(jié)構(gòu)中元素之間存在一對(duì)一關(guān)系，樹形結(jié)構(gòu)中元素之間存在一對(duì)多關(guān)系，圖形結(jié)構(gòu)中元素之間存在多對(duì)多關(guān)系。在圖形結(jié)構(gòu)中每個(gè)結(jié)點(diǎn)的前驅(qū)結(jié)點(diǎn)數(shù)和后續(xù)結(jié)點(diǎn)數(shù)可以任意多個(gè)。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在計(jì)算機(jī)中的表示（映像）稱為數(shù)據(jù)的物理（存儲(chǔ)）結(jié)構(gòu)C它包括數(shù)據(jù)元素的表示和關(guān)系的表示。數(shù)據(jù)元素之間的關(guān)系有兩種不同的表示方法：順序映象和非順序映象，并由此得到兩種不同的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)：順序存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)和鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)結(jié)構(gòu)。順序存儲(chǔ)方法：它是把邏輯上相鄰的結(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)在物理位置相鄰的存儲(chǔ)單元里

4、，結(jié)點(diǎn)間的邏輯關(guān)系由存儲(chǔ)單元的鄰接關(guān)系來體現(xiàn),由此得到的存儲(chǔ)表示稱為順序存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)。順序存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)是一種最基本的存儲(chǔ)表示方法，通常借助于程序設(shè)計(jì)語言中的數(shù)組來實(shí)現(xiàn)。鏈接存儲(chǔ)方法：它不要求邏輯上相鄰的結(jié)點(diǎn)在物理位置上亦相鄰，結(jié)點(diǎn)間的邏輯關(guān)系是由附加的指針字段表示的。由此得到的存儲(chǔ)表示稱為鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)結(jié)構(gòu)，鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)結(jié)構(gòu)通常借助于程序設(shè)計(jì)語言中的指針類型來實(shí)現(xiàn)。索引存儲(chǔ)方法：除建立存儲(chǔ)結(jié)點(diǎn)信息外，還建立附加的索引表來標(biāo)識(shí)結(jié)點(diǎn)的地址。散列存儲(chǔ)方法：就是根據(jù)結(jié)點(diǎn)的關(guān)鍵字直接計(jì)算出該結(jié)點(diǎn)的存儲(chǔ)地址。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，邏輯上（邏輯結(jié)構(gòu)：數(shù)據(jù)元素之間的邏輯關(guān)系）可以把數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)分成線性結(jié)構(gòu)和非線性結(jié)構(gòu)。線性結(jié)構(gòu)的順序存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)

5、是一種隨機(jī)存取的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，線性表的鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)結(jié)構(gòu)是一種順序存取的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)。線性表若采用鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)表示時(shí)所有結(jié)點(diǎn)之間的存儲(chǔ)單元地址可連續(xù)可不連續(xù)。邏輯結(jié)構(gòu)與數(shù)據(jù)元素本身的形式、內(nèi)容、相對(duì)位置、所含結(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)都無關(guān)。（2）.四類基本結(jié)構(gòu)：集合結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)元素間的關(guān)系是“屬于同一個(gè)集合”。線性結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)元素之間存在著一對(duì)一的關(guān)系。樹型結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)元素之間存在著一對(duì)多的關(guān)系。圖形結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)元素之間存在著多對(duì)多的關(guān)系，也稱網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。從上面所介紹的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的概念中可以知道，一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)有兩個(gè)要素。一個(gè)是數(shù)據(jù)元素的集合，另一個(gè)是關(guān)系的集合。在形式上，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)通?？梢圆捎靡粋€(gè)二元組來表示

6、。（3）.常用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：a.數(shù)組：在程序設(shè)計(jì)中，為了處理方便，把具有相同類型的若干變量按有序的形式組織起來。這些按序排列的同類數(shù)據(jù)元素的集合稱為數(shù)組。在C語言中，數(shù)組屬于構(gòu)造數(shù)據(jù)類型。一個(gè)數(shù)組可以分解為多個(gè)數(shù)組元素，這些數(shù)組元素可以是基本數(shù)據(jù)類型或是構(gòu)造類型。因此按數(shù)組元素的類型不同，數(shù)組又可分為數(shù)值數(shù)組、字符數(shù)組、指針數(shù)組、結(jié)構(gòu)數(shù)組等各種類別。b.棧：是只能在某一端插入和刪除的特殊線性表。它按照先進(jìn)后出的原則存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，先進(jìn)入的數(shù)據(jù)被壓入棧底，最后的數(shù)據(jù)在棧頂，需要讀數(shù)據(jù)的時(shí)候從棧頂開始彈出數(shù)據(jù)（最后一個(gè)數(shù)據(jù)被第一個(gè)讀出來）。c.隊(duì)列：一種特殊的線性表，它只允許在表的前端（front）進(jìn)行刪

7、除操作，而在表的后端（rear）進(jìn)行插入操作。進(jìn)行插入操作的端稱為隊(duì)尾，進(jìn)行刪除操作的端稱為隊(duì)頭。隊(duì)列中沒有元素時(shí)，稱為空隊(duì)列。d.鏈表：是一種物理存儲(chǔ)單元上非連續(xù)、非順序的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)元素的邏輯順序是通過鏈表中的指針鏈接次序?qū)崿F(xiàn)的。鏈表由一系列結(jié)點(diǎn)（鏈表中每一個(gè)元素稱為結(jié)點(diǎn)）組成，結(jié)點(diǎn)可以在運(yùn)行時(shí)動(dòng)態(tài)生成。每個(gè)結(jié)點(diǎn)包括兩個(gè)部分：一個(gè)是存儲(chǔ)數(shù)據(jù)元素的數(shù)據(jù)域，另一個(gè)是存儲(chǔ)下一個(gè)結(jié)點(diǎn)地址的指針域。e.樹：是包含n（n0）個(gè)結(jié)點(diǎn)的有窮集合K,且在K中定義了一個(gè)關(guān)系N,N滿足以下條件：（1）有且僅有一個(gè)結(jié)點(diǎn)k0,他對(duì)于關(guān)系N來說沒有前驅(qū)，稱K0為樹的根結(jié)點(diǎn)。簡(jiǎn)稱為根（root）。（2）除K0外，k中

8、的每個(gè)結(jié)點(diǎn)，對(duì)于關(guān)系N來說有且僅有一個(gè)前驅(qū)。（3）K中各結(jié)點(diǎn)，對(duì)關(guān)系N來說可以有m個(gè)后繼（m=0）。f.圖：圖是由結(jié)點(diǎn)的有窮集合V和邊的集合E組成。其中，為了與樹形結(jié)構(gòu)加以區(qū)別，在圖結(jié)構(gòu)中常常將結(jié)點(diǎn)稱為頂點(diǎn)，邊是頂點(diǎn)的有序偶對(duì)，若兩個(gè)頂點(diǎn)之間存在一條邊，就表示這兩個(gè)頂點(diǎn)具有相鄰關(guān)系。g.堆:在計(jì)算機(jī)科學(xué)中，堆是一種特殊的樹形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，每個(gè)結(jié)點(diǎn)都有一個(gè)值。通常我們所說的堆的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，是指二叉堆。堆的特點(diǎn)是根結(jié)點(diǎn)的值最小(或最大)，且根結(jié)點(diǎn)的兩個(gè)子樹也是一個(gè)堆。h.散列表：若結(jié)構(gòu)中存在關(guān)鍵字和K相等的記錄，則必定在f(K)的存儲(chǔ)位置上。由此，不需比較便可直接取得所查記錄。稱這個(gè)對(duì)應(yīng)關(guān)系f為散列函數(shù)

9、(Hashfunction),按這個(gè)思想建立的表為散列表。B.算法分析：算法分析是對(duì)一個(gè)算法需要多少計(jì)算時(shí)間和存儲(chǔ)空間作定量的分析。算法是解題的步驟，可以把算法定義成解一確定類問題的任意一種特殊的方法。在計(jì)算機(jī)科學(xué)中，算法要用計(jì)算機(jī)算法語言描述，算法代表用計(jì)算機(jī)解一類問題的精確、有效的方法。算法+數(shù)據(jù)Z構(gòu)=程序，求解一個(gè)給定的可計(jì)算或可解的問題，不同的人可以編寫出不同的程序，來解決同一個(gè)問題，這里存在兩個(gè)問題：一是與計(jì)算方法密切相關(guān)的算法問題；二是程序設(shè)計(jì)的技術(shù)問題。算法和程序之間存在密切的關(guān)系。分析算法可以預(yù)測(cè)這一算法適合在什么樣的環(huán)境中有效地運(yùn)行，對(duì)解決同一問題的不同算法的有效性作出比較。4 .心得體會(huì)：在做完這次課程論文后，讓我再次加深了對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法的理解