數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課件C版第五章

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課件C版第五章目錄CONTENTS引言數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)概念線性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)非線性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)應(yīng)用01CHAPTER引言0102課程背景本課程的目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生掌握常見數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的原理、實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用，提高解決實(shí)際問題的能力。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是計(jì)算機(jī)科學(xué)和信息技術(shù)專業(yè)的重要基礎(chǔ)課程，主要研究數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)、存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)以及相關(guān)算法。掌握常見數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的原理、實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用。理解數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在算法設(shè)計(jì)中的作用。能夠根據(jù)實(shí)際需求選擇合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法。提高解決實(shí)際問題的能力，培養(yǎng)創(chuàng)新思維和團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。01020304學(xué)習(xí)目標(biāo)02CHAPTER數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)概念數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)定義數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是數(shù)據(jù)之間的相互關(guān)系的集合，它定義了數(shù)據(jù)元素之間的邏輯關(guān)系和物理關(guān)系。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)、組織數(shù)據(jù)的一種方式數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不僅定義了數(shù)據(jù)元素之間的邏輯關(guān)系，還定義了數(shù)據(jù)元素的存儲(chǔ)方式，以便更高效地訪問和修改數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是算法實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)算法的實(shí)現(xiàn)依賴于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，不同的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)會(huì)影響算法的時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)定義線性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)包括數(shù)組、鏈表、棧、隊(duì)列等，它們按照一定的順序存儲(chǔ)數(shù)據(jù)元素，具有順序訪問的特點(diǎn)。線性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)非線性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)包括樹、圖、散列表等，它們不按照順序存儲(chǔ)數(shù)據(jù)元素，具有隨機(jī)訪問的特點(diǎn)。非線性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)分類合理的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)能夠提高算法的效率，減少時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。提高算法效率方便數(shù)據(jù)管理解決問題的方法數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)能夠方便地存儲(chǔ)、查找、修改和刪除數(shù)據(jù)，提高數(shù)據(jù)的管理效率。通過選擇合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，能夠有效地解決各種問題，提高程序的可靠性和效率。030201數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的重要性03CHAPTER線性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)線性表的主要操作包括插入、刪除和查找等。線性表可以分為順序存儲(chǔ)和鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)兩種方式，其中鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)又可以分為單鏈表、雙鏈表和循環(huán)鏈表等。線性表是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的基本類型之一，它由n個(gè)元素組成的有序序列，每個(gè)元素都有唯一的標(biāo)識(shí)符。線性表?xiàng)Ｊ且环N特殊的線性表，它只允許在表的一端進(jìn)行插入和刪除操作。棧的主要操作包括入棧、出棧和判斷棧是否為空等。棧的應(yīng)用非常廣泛，例如括號(hào)匹配、函數(shù)調(diào)用等場(chǎng)景都需要用到棧。棧隊(duì)列是一種特殊的線性表，它只允許在表的一端進(jìn)行插入操作，而在另一端進(jìn)行刪除操作。隊(duì)列的主要操作包括入隊(duì)、出隊(duì)和判斷隊(duì)列是否為空等。隊(duì)列的應(yīng)用也非常廣泛，例如操作系統(tǒng)中的任務(wù)調(diào)度、網(wǎng)絡(luò)通信中的數(shù)據(jù)包處理等場(chǎng)景都需要用到隊(duì)列。隊(duì)列04CHAPTER非線性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)010204樹樹是一種非線性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，由節(jié)點(diǎn)和邊組成，表示層次關(guān)系。樹的節(jié)點(diǎn)分為根節(jié)點(diǎn)和葉節(jié)點(diǎn)，根節(jié)點(diǎn)是樹的起點(diǎn)，葉節(jié)點(diǎn)是樹的終點(diǎn)。樹中每個(gè)節(jié)點(diǎn)可以有多個(gè)子節(jié)點(diǎn)，子節(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù)稱為節(jié)點(diǎn)的度。樹的深度是指從根節(jié)點(diǎn)到最遠(yuǎn)葉節(jié)點(diǎn)的最長(zhǎng)路徑上的節(jié)點(diǎn)數(shù)。03圖是一種非線性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，由節(jié)點(diǎn)和邊組成，表示任意兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的關(guān)系。圖中的節(jié)點(diǎn)可以沒有連接邊，也可以有多條連接邊，表示多個(gè)關(guān)系。圖可以分為有向圖和無向圖，有向圖的邊有方向，無向圖的邊沒有方向。圖的遍歷是指按照某種順序訪問圖中的所有節(jié)點(diǎn)和邊。圖哈希表是一種基于哈希函數(shù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，用于快速查找鍵值對(duì)。哈希表的查找時(shí)間復(fù)雜度通常為O(1)，即常數(shù)時(shí)間。哈希表通過將鍵映射到數(shù)組的索引來存儲(chǔ)和查找值。哈希表的關(guān)鍵在于設(shè)計(jì)一個(gè)好的哈希函數(shù)，以減少?zèng)_突和提高查找效率。哈希表05CHAPTER數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)應(yīng)用冒泡排序通過重復(fù)地遍歷待排序的數(shù)列，比較相鄰的兩個(gè)元素，若順序錯(cuò)誤則交換，直到?jīng)]有需要交換的元素為止。歸并排序?qū)?shù)組不斷二分，直到每個(gè)子數(shù)組只有一個(gè)元素，然后將子數(shù)組合并成一個(gè)有序數(shù)組?？焖倥判虿捎梅种畏ú呗?，選取一個(gè)基準(zhǔn)元素，重新排列數(shù)組，使得基準(zhǔn)元素的左側(cè)都比它小，右側(cè)都比它大。堆排序利用堆這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，將數(shù)組元素不斷調(diào)整為最大堆或最小堆，然后取出堆頂元素，調(diào)整堆結(jié)構(gòu)，直到所有元素都排好序。排序算法二叉查找樹查找利用二叉查找樹的性質(zhì)，從根節(jié)點(diǎn)開始，比較目標(biāo)元素與當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的值，如果目標(biāo)元素較小則查找左子樹，否則查找右子樹。線性查找從數(shù)組的一端開始，逐個(gè)比較元素，直到找到目標(biāo)元素或遍歷完整個(gè)數(shù)組。二分查找在有序數(shù)組中，通過不斷將數(shù)組分為兩半，比較中間元素與目標(biāo)元素的大小，確定下一步查找范圍，直到找到目標(biāo)元素或查找范圍為空。哈希查找利用哈希函數(shù)將鍵轉(zhuǎn)化為數(shù)組下標(biāo)，直接在數(shù)組中查找目標(biāo)元素。查找算法文件系統(tǒng)文件分類根據(jù)文件的性質(zhì)和用途，將文件分為系統(tǒng)文件、用戶文件、臨時(shí)文件等。文件存儲(chǔ)將文件按照一定的規(guī)則存儲(chǔ)在磁盤上，以便于查找和管理。常見的存儲(chǔ)方式有連續(xù)存儲(chǔ)和鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)。文件目錄為了方便查找和管理