《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)選講》課件

《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)選講》ppt課件目錄CONTENTS數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)概述線性數(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)算法數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)應(yīng)用場(chǎng)景01數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)概述CHAPTER數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是數(shù)據(jù)元素之間存在的一種或多種關(guān)系的集合。它定義了數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中的存儲(chǔ)和組織方式，以及數(shù)據(jù)元素之間的相互關(guān)系。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)通常包括數(shù)據(jù)類(lèi)型、數(shù)據(jù)元素的表示方式、數(shù)據(jù)元素之間的關(guān)系以及相關(guān)的操作。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的定義數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)組成數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)定義

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的重要性提高數(shù)據(jù)處理效率合理的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)能夠有效地組織和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，提高數(shù)據(jù)處理的速度和效率。簡(jiǎn)化算法設(shè)計(jì)通過(guò)選擇合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，可以簡(jiǎn)化算法設(shè)計(jì)過(guò)程，提高算法的效率和可讀性。促進(jìn)軟件開(kāi)發(fā)和維護(hù)良好的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有助于提高軟件的質(zhì)量和可維護(hù)性，降低軟件開(kāi)發(fā)的成本和維護(hù)的難度。包括數(shù)組、鏈表、棧、隊(duì)列等，主要用于處理具有順序特性的數(shù)據(jù)。線性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如二叉樹(shù)、多叉樹(shù)等，主要用于表示具有層次關(guān)系的數(shù)據(jù)。樹(shù)形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如鄰接矩陣、鄰接表等，主要用于表示具有網(wǎng)狀關(guān)系的數(shù)據(jù)。圖狀數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如哈希表、字典等，主要用于處理具有鍵值對(duì)應(yīng)關(guān)系的無(wú)序數(shù)據(jù)。散列數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的分類(lèi)02線性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)CHAPTER總結(jié)詞數(shù)組是一種線性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，它使用連續(xù)的內(nèi)存空間來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。詳細(xì)描述數(shù)組是一種基本的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，它使用一塊連續(xù)的內(nèi)存空間來(lái)存儲(chǔ)具有相同類(lèi)型的數(shù)據(jù)元素。數(shù)組中的每個(gè)元素可以通過(guò)一個(gè)唯一的索引來(lái)訪問(wèn)，索引從0開(kāi)始。數(shù)組的大小在創(chuàng)建時(shí)確定，并且不能更改?？偨Y(jié)詞數(shù)組的優(yōu)點(diǎn)是訪問(wèn)速度快，因?yàn)閿?shù)據(jù)元素在內(nèi)存中是連續(xù)存儲(chǔ)的。數(shù)組詳細(xì)描述：由于數(shù)據(jù)元素在內(nèi)存中連續(xù)存儲(chǔ)，所以訪問(wèn)數(shù)組中的元素速度很快，時(shí)間復(fù)雜度為O(1)。此外，由于內(nèi)存空間連續(xù)，所以?xún)?nèi)存利用率較高。數(shù)組數(shù)組的缺點(diǎn)是插入和刪除操作速度慢?？偨Y(jié)詞由于數(shù)組的內(nèi)存空間是連續(xù)的，當(dāng)需要插入或刪除元素時(shí)，可能需要移動(dòng)大量的數(shù)據(jù)元素來(lái)保持連續(xù)性，因此插入和刪除操作的時(shí)間復(fù)雜度較高，為O(n)。此外，如果事先不知道數(shù)據(jù)規(guī)模，可能會(huì)導(dǎo)致數(shù)組過(guò)大或過(guò)小，從而造成內(nèi)存浪費(fèi)或無(wú)法滿足需求。詳細(xì)描述數(shù)組總結(jié)詞鏈表是一種線性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，它使用非連續(xù)的內(nèi)存空間來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。詳細(xì)描述鏈表由一系列節(jié)點(diǎn)組成，每個(gè)節(jié)點(diǎn)包含數(shù)據(jù)元素和一個(gè)指向下一個(gè)節(jié)點(diǎn)的指針。鏈表的內(nèi)存空間是不連續(xù)的，可以根據(jù)需要?jiǎng)討B(tài)分配和釋放。鏈表的優(yōu)點(diǎn)是可以動(dòng)態(tài)擴(kuò)展和收縮，不會(huì)因?yàn)轭A(yù)先分配的內(nèi)存空間不足而導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失。鏈表總結(jié)詞鏈表的優(yōu)點(diǎn)是插入和刪除操作速度快。詳細(xì)描述在鏈表中插入和刪除元素時(shí)，只需要修改指針指向即可，不需要移動(dòng)其他數(shù)據(jù)元素。因此，鏈表的插入和刪除操作速度較快，時(shí)間復(fù)雜度為O(1)。鏈表總結(jié)詞鏈表的缺點(diǎn)是訪問(wèn)速度慢。詳細(xì)描述由于鏈表的內(nèi)存空間不連續(xù)，訪問(wèn)某個(gè)元素時(shí)需要從頭節(jié)點(diǎn)開(kāi)始逐個(gè)遍歷節(jié)點(diǎn)，直到找到目標(biāo)元素。因此，鏈表的訪問(wèn)速度較慢，時(shí)間復(fù)雜度為O(n)。此外，由于每個(gè)節(jié)點(diǎn)包含指針，所以鏈表占用的內(nèi)存空間比數(shù)組多。鏈表總結(jié)詞詳細(xì)描述總結(jié)詞詳細(xì)描述總結(jié)詞詳細(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）的原則。棧是一種具有限制訪問(wèn)點(diǎn)的線性表，只能在一端（稱(chēng)為棧頂）進(jìn)行插入和刪除操作。棧的插入操作稱(chēng)為壓棧，刪除操作稱(chēng)為彈棧。棧的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單明了，遵循后進(jìn)先出的原則。棧的優(yōu)點(diǎn)是插入和刪除操作速度快。由于棧只允許在一端進(jìn)行操作，所以插入和刪除操作只需要修改棧頂指針即可，不需要移動(dòng)其他元素。因此，棧的插入和刪除操作速度較快，時(shí)間復(fù)雜度為O(1)。棧的缺點(diǎn)是訪問(wèn)速度慢。由于棧是線性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，訪問(wèn)某個(gè)元素需要從頭到尾遍歷整個(gè)棧，時(shí)間復(fù)雜度為O(n)。因此，棧不適合用于頻繁訪問(wèn)數(shù)據(jù)的場(chǎng)景。此外，棧的空間利用率較低，因?yàn)橹挥幸徊糠挚臻g被利用。棧隊(duì)列是一種線性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，它遵循先進(jìn)先出（FIFO）的原則?？偨Y(jié)詞隊(duì)列是一種具有限制訪問(wèn)點(diǎn)的線性表，只能在一端進(jìn)行插入操作，另一端進(jìn)行刪除操作。隊(duì)列的插入操作稱(chēng)為入隊(duì)，刪除操作稱(chēng)為出隊(duì)。隊(duì)列的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單明了，遵循先進(jìn)先出的原則。詳細(xì)描述隊(duì)列隊(duì)列隊(duì)列的優(yōu)點(diǎn)是訪問(wèn)速度快?？偨Y(jié)詞由于隊(duì)列遵循先進(jìn)先出的原則，第一個(gè)進(jìn)入隊(duì)列的元素總是第一個(gè)被訪問(wèn)和刪除。因此，隊(duì)列的訪問(wèn)速度較快，時(shí)間復(fù)雜度為O(1)。此外，隊(duì)列適合用于需要頻繁訪問(wèn)頭部元素的場(chǎng)景。詳細(xì)描述VS隊(duì)列的缺點(diǎn)是插入和刪除操作速度慢。詳細(xì)描述在隊(duì)列中插入和刪除元素時(shí)，需要移動(dòng)大量的數(shù)據(jù)元素來(lái)保持隊(duì)列的先進(jìn)先出特性。因此，隊(duì)列的插入和刪除操作速度較慢，時(shí)間復(fù)雜度為O(n)。此外，如果隊(duì)列已滿或已空而無(wú)法進(jìn)行插入或刪除操作時(shí)，需要額外的判斷和處理邏輯。總結(jié)詞隊(duì)列03非線性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)CHAPTER010204樹(shù)樹(shù)是一種非線性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，由節(jié)點(diǎn)和邊組成，表示一種層次關(guān)系。樹(shù)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(shù)的起點(diǎn)，葉節(jié)點(diǎn)是樹(shù)的終點(diǎn)。樹(shù)中每個(gè)節(jié)點(diǎn)可以有多個(gè)子節(jié)點(diǎn)，但只能有一個(gè)父節(jié)點(diǎn)。樹(shù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在計(jì)算機(jī)科學(xué)中廣泛應(yīng)用于表示層級(jí)關(guān)系和組織結(jié)構(gòu)。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，表示對(duì)象之間的關(guān)系。圖中的節(jié)點(diǎn)表示對(duì)象，邊表示對(duì)象之間的關(guān)系。根據(jù)邊的性質(zhì)，圖可以分為有向圖和無(wú)向圖。在有向圖中，邊有方向，表示從一個(gè)節(jié)點(diǎn)到另一個(gè)節(jié)點(diǎn)的單向關(guān)系；在無(wú)向圖中，邊沒(méi)有方向，表示節(jié)點(diǎn)之間的雙向關(guān)系。圖的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在計(jì)算機(jī)科學(xué)中廣泛應(yīng)用于表示網(wǎng)絡(luò)、社交關(guān)系、交通路線等復(fù)雜系統(tǒng)。圖04數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)算法CHAPTER冒泡排序01通過(guò)重復(fù)地遍歷待排序的數(shù)列，一次比較兩個(gè)元素，如果他們的順序錯(cuò)誤就把他們交換過(guò)來(lái)。遍歷數(shù)列的工作是重復(fù)地進(jìn)行直到?jīng)]有再需要交換，也就是說(shuō)該數(shù)列已經(jīng)排序完成?？焖倥判?2通過(guò)選取一個(gè)"主元"，重新排列數(shù)列使得主元左邊的所有元素都比主元小，右邊的所有元素都比主元大。然后對(duì)主元左邊和右邊的子數(shù)列遞歸地應(yīng)用這個(gè)過(guò)程。歸并排序03將待排序的數(shù)列分成若干個(gè)子數(shù)列，每個(gè)子數(shù)列分別進(jìn)行排序，然后將排好序的子數(shù)列合并成一個(gè)大的有序數(shù)列。排序算法從數(shù)列的一端開(kāi)始，逐個(gè)檢查每個(gè)元素，直到找到所查找的元素或檢查完整個(gè)數(shù)列。在已排序的數(shù)列中，通過(guò)將中間元素與目標(biāo)值進(jìn)行比較，如果中間元素正好是要查找的元素，則搜索過(guò)程結(jié)束；如果目標(biāo)值大于或小于中間元素，則在數(shù)列大于或小于中間元素的那一半中查找，而且跟開(kāi)始一樣從中間元素開(kāi)始比較。如果在某一步驟數(shù)組為空，則代表找不到。通過(guò)將目標(biāo)值進(jìn)行哈希運(yùn)算，得到哈希值，然后在哈希表中進(jìn)行查找。如果哈希值對(duì)應(yīng)的鏈表中有元素與目標(biāo)值相等，則返回該元素；否則返回空。線性查找二分查找哈希查找查找算法05數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)應(yīng)用場(chǎng)景CHAPTER數(shù)據(jù)壓縮是利用數(shù)據(jù)的冗余性，使用更少的存儲(chǔ)空間來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的過(guò)程。常見(jiàn)的數(shù)據(jù)壓縮算法有Huffman編碼、LZ77、LZ78等，它們通過(guò)不同的方式對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮，以減少存儲(chǔ)空間的需求。數(shù)據(jù)解壓縮是將經(jīng)過(guò)壓縮的數(shù)據(jù)還原成原始數(shù)據(jù)的過(guò)程。解壓縮算法與壓縮算法相反，需要按照特定的規(guī)則對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼，以恢復(fù)原始數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)壓縮數(shù)據(jù)解壓縮數(shù)據(jù)壓縮與解壓縮數(shù)據(jù)庫(kù)索引數(shù)據(jù)庫(kù)索引是為了提高數(shù)據(jù)檢索速度而建立的一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。通過(guò)索引，數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)可以快速定位到所需的數(shù)據(jù)記錄，避免全表掃描，提高查詢(xún)效率。常見(jiàn)的索引類(lèi)型有B樹(shù)、B+樹(shù)、哈希等。索引的維護(hù)索引的維護(hù)是指在數(shù)據(jù)插入、刪除和更新時(shí)，對(duì)索引進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，以保證索引的正確性和高效性。維護(hù)索引需要考慮到數(shù)據(jù)的更新頻率、查詢(xún)需求等因素。數(shù)據(jù)庫(kù)索引文件系統(tǒng)文件系統(tǒng)是操作系統(tǒng)中用于管理文件存儲(chǔ)和訪問(wèn)的一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。文件系統(tǒng)將磁盤(pán)空間組織成文件和目