《基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課件

《基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》ppt課件2023-2026ONEKEEPVIEWREPORTING目錄CATALOGUE數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)概述線性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)樹形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)圖狀數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)哈希表與集合數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的應(yīng)用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)概述PART01

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的定義數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是計算機(jī)中存儲、組織數(shù)據(jù)的方式，它主要研究數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和物理結(jié)構(gòu)，以及數(shù)據(jù)之間關(guān)系的表示方法。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的組成數(shù)據(jù)元素、數(shù)據(jù)關(guān)系和數(shù)據(jù)屬性是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的三個基本組成。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的意義數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是計算機(jī)科學(xué)中的基本概念，它對于提高數(shù)據(jù)處理效率、優(yōu)化算法設(shè)計具有重要意義。合理的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)能夠減少數(shù)據(jù)查找、插入、刪除等操作的時間復(fù)雜度，提高數(shù)據(jù)處理效率。提高數(shù)據(jù)處理效率促進(jìn)算法優(yōu)化方便數(shù)據(jù)管理良好的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計有助于設(shè)計更高效的算法，從而提高程序的性能。合理的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)有助于更好地組織和管理數(shù)據(jù)，方便數(shù)據(jù)的查詢、修改和擴(kuò)展。030201數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的重要性線性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)包括數(shù)組、鏈表、棧、隊列等，它們按照一定的順序存儲數(shù)據(jù)，便于數(shù)據(jù)的順序訪問。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，它們能夠更加靈活地表示數(shù)據(jù)之間的關(guān)系，適用于解決復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理問題。非線性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的分類線性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)PART020102總結(jié)詞固定長度的數(shù)據(jù)元素序列詳細(xì)描述數(shù)組是一種線性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，它由固定長度的數(shù)據(jù)元素序列組成。每個元素在數(shù)組中都有一個唯一的索引，用于標(biāo)識和訪問該元素。數(shù)組的長度在創(chuàng)建時確定，并且不能改變。訪問速度快可以通過索引直接訪問任意位置的元素?？臻g效率只占用實(shí)際使用的空間，不會浪費(fèi)內(nèi)存。長度固定一旦創(chuàng)建，數(shù)組的長度不可改變，需要重新創(chuàng)建數(shù)組才能改變長度。030405數(shù)組總結(jié)詞動態(tài)分配內(nèi)存的數(shù)據(jù)元素序列插入和刪除操作方便只需要修改指針，不需要移動大量數(shù)據(jù)。詳細(xì)描述鏈表是一種線性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，它由一系列節(jié)點(diǎn)組成，每個節(jié)點(diǎn)包含數(shù)據(jù)元素和一個指向下一個節(jié)點(diǎn)的指針。鏈表的長度可以在運(yùn)行時動態(tài)改變?？臻g效率只占用實(shí)際使用的空間，不會浪費(fèi)內(nèi)存。動態(tài)分配內(nèi)存可以根據(jù)需要動態(tài)地添加或刪除節(jié)點(diǎn)。訪問速度慢需要通過指針逐個訪問節(jié)點(diǎn)，不如數(shù)組直接。鏈表總結(jié)詞：后進(jìn)先出（LIFO）的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)詳細(xì)描述：棧是一種線性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，它遵循后進(jìn)先出（LIFO）原則。新添加或待刪除的元素都保存在同一端，稱為棧頂。棧只允許在棧頂進(jìn)行插入和刪除操作。LIFO原則：最后進(jìn)入棧的元素最先出去。插入和刪除操作在棧頂進(jìn)行：操作時間復(fù)雜度為O(1)?？臻g效率：只保留必要的數(shù)據(jù)，不會浪費(fèi)內(nèi)存。適用場景：如括號匹配、函數(shù)調(diào)用等需要后進(jìn)先出的情況。?？偨Y(jié)詞：先進(jìn)先出（FIFO）的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)詳細(xì)描述：隊列是一種線性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，它遵循先進(jìn)先出（FIFO）原則。新添加的元素保存在一端，稱為隊尾；待刪除的元素從另一端（隊首）取出。隊列只允許在隊首和隊尾進(jìn)行插入和刪除操作。FIFO原則：先進(jìn)入隊列的元素先出去。插入操作在隊尾進(jìn)行，刪除操作在隊首進(jìn)行：操作時間復(fù)雜度為O(1)。適用場景：如打印機(jī)的打印任務(wù)隊列、任務(wù)調(diào)度等需要先進(jìn)先出的情況。0102030405隊列樹形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)PART03二叉樹是一種樹形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，其中每個節(jié)點(diǎn)最多有兩個子節(jié)點(diǎn)，通常稱為左子節(jié)點(diǎn)和右子節(jié)點(diǎn)。定義二叉樹的性質(zhì)包括二叉樹的深度、二叉樹的節(jié)點(diǎn)數(shù)、二叉樹的左子樹和右子樹等。性質(zhì)根據(jù)節(jié)點(diǎn)的度數(shù)，二叉樹可以分為滿二叉樹、完全二叉樹和平衡二叉樹等。分類二叉樹在計算機(jī)科學(xué)中有著廣泛的應(yīng)用，如文件系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫索引和決策樹等。應(yīng)用二叉樹樹是一種遞歸定義的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，其中每個節(jié)點(diǎn)可以有多于兩個的子節(jié)點(diǎn)。定義樹的性質(zhì)包括樹的深度、樹的節(jié)點(diǎn)數(shù)、樹的子節(jié)點(diǎn)等。性質(zhì)根據(jù)節(jié)點(diǎn)的度數(shù)，樹可以分為滿樹、完全樹和平衡樹等。分類樹在計算機(jī)科學(xué)中有著廣泛的應(yīng)用，如XML文檔、網(wǎng)絡(luò)路由和數(shù)據(jù)壓縮等。應(yīng)用樹森林森林是一種特殊的集合，它由若干棵樹組成，每棵樹都是一個獨(dú)立的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。森林的性質(zhì)包括森林的深度、森林的節(jié)點(diǎn)數(shù)、森林的子節(jié)點(diǎn)等。根據(jù)組成森林的樹的性質(zhì)，森林可以分為有序森林和無序森林等。森林在計算機(jī)科學(xué)中也有著廣泛的應(yīng)用，如文件系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫索引和決策樹等。定義性質(zhì)分類應(yīng)用圖狀數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)PART04無向圖是由頂點(diǎn)集和邊集組成的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，其中邊集中的每條邊由一對頂點(diǎn)表示，沒有方向。定義邊的兩個頂點(diǎn)之間沒有方向，表示它們之間的關(guān)系是雙向的。特性社交網(wǎng)絡(luò)、交通網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)路由等。應(yīng)用場景無向圖03應(yīng)用場景流程圖、電路圖、網(wǎng)絡(luò)流量等。01定義有向圖是由頂點(diǎn)集和有向邊集組成的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，其中每條有向邊由一個起點(diǎn)和終點(diǎn)表示，表示一個單向關(guān)系。02特性邊的起點(diǎn)和終點(diǎn)是單向的，表示從一個頂點(diǎn)到另一個頂點(diǎn)的單向關(guān)系。有向圖圖的遍歷算法深度優(yōu)先遍歷（DFS）從某個起始頂點(diǎn)開始，盡可能深地搜索圖的分支，直到該分支的末端，然后回溯到前一個頂點(diǎn)繼續(xù)搜索，直到所有頂點(diǎn)都被訪問過。廣度優(yōu)先遍歷（BFS）從某個起始頂點(diǎn)開始，首先訪問離起始頂點(diǎn)最近的頂點(diǎn)，然后逐漸向外擴(kuò)展，直到所有頂點(diǎn)都被訪問過。Dijkstra算法用于在有向圖中尋找從起始頂點(diǎn)到其他所有頂點(diǎn)的最短路徑。Floyd-Warshall算法用于在無向圖中尋找所有頂點(diǎn)之間的最短路徑。哈希表與集合PART05哈希表定義哈希表是一種通過關(guān)鍵碼值（Key）直接訪問數(shù)據(jù)元素的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，其基本思想是將數(shù)據(jù)元素的關(guān)鍵碼通過哈希函數(shù)轉(zhuǎn)換成一個數(shù)組下標(biāo)，然后存儲在數(shù)組中。哈希沖突由于哈希函數(shù)將關(guān)鍵碼映射到數(shù)組下標(biāo)時可能存在沖突，即不同的關(guān)鍵碼可能映射到同一個數(shù)組下標(biāo)上，因此需要設(shè)計合適的沖突解決策略。哈希表的性能哈希表的性能受到哈希函數(shù)設(shè)計、沖突解決策略以及哈希表大小的影響，需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行優(yōu)化。哈希表的特點(diǎn)哈希表具有快速查找、插入和刪除等操作，時間復(fù)雜度為O(1)。哈希表集合是由一組具有共同特征或?qū)傩缘脑亟M成的整體。集合定義集合的基本操作集合的表示方法集合的應(yīng)用集合支持添加、刪除、查找等操作，其中查找操作的時間復(fù)雜度為O(1)?？梢允褂脭?shù)組、鏈表、樹等數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來表示集合。集合在計算機(jī)科學(xué)中有著廣泛的應(yīng)用，如數(shù)據(jù)去重、集合運(yùn)算等。集合數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的應(yīng)用PART06123數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是計算機(jī)科學(xué)中研究數(shù)據(jù)組織和存儲的重要基礎(chǔ)，是計算機(jī)程序設(shè)計和算法實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在計算機(jī)科學(xué)中廣泛應(yīng)用于操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)通信、人工智能等領(lǐng)域，是計算機(jī)科學(xué)的核心課程之一。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在計算機(jī)科學(xué)中對于提高程序效率、優(yōu)化算法性能、解決復(fù)雜問題等方面具有重要意義。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在計算機(jī)科學(xué)中的應(yīng)用03數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在算法設(shè)計中可以提供更好的數(shù)據(jù)組織和處理方式，使得算法更加高效、可靠和易于實(shí)現(xiàn)。01數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是算法設(shè)計的基礎(chǔ)，許多算法的實(shí)現(xiàn)需要借助不同的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲和處理數(shù)據(jù)。02數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在算法設(shè)計中可以提高算法的效率，優(yōu)化算法的時間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在算法設(shè)計中的應(yīng)用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在實(shí)際問題中的應(yīng)用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在實(shí)際問題中有著廣泛的應(yīng)用，如數(shù)據(jù)處理、信息檢索、機(jī)器學(xué)習(xí)、大數(shù)據(jù)分析等領(lǐng)域。數(shù)據(jù)結(jié)