北京郵電大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)第一章課件

北京郵電大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)第一章課件PPT,YOURLOGO匯報(bào)人：PPT目錄CONTENTS01單擊添加目錄項(xiàng)標(biāo)題02數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)概述03數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)基本概念04線性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)05非線性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)06圖形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)單擊添加章節(jié)標(biāo)題PART01數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)概述PART02數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)定義數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)研究的是數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)、物理結(jié)構(gòu)和運(yùn)算數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)和組織數(shù)據(jù)的方式數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)包括線性結(jié)構(gòu)、樹形結(jié)構(gòu)、圖狀結(jié)構(gòu)和集合結(jié)構(gòu)等數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的目的是提高數(shù)據(jù)處理的效率和準(zhǔn)確性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)分類動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：動(dòng)態(tài)數(shù)組、動(dòng)態(tài)鏈表等散列表：哈希表、散列表等集合結(jié)構(gòu)：集合、映射等圖形結(jié)構(gòu)：無向圖、有向圖、網(wǎng)絡(luò)等樹形結(jié)構(gòu)：二叉樹、平衡樹、堆等線性結(jié)構(gòu)：數(shù)組、鏈表、棧、隊(duì)列等數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的重要性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是解決實(shí)際問題的關(guān)鍵，如排序、查找、路徑規(guī)劃等數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是提高編程能力的重要途徑，有助于理解程序設(shè)計(jì)的本質(zhì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)，是程序設(shè)計(jì)的核心數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)決定了算法的效率和性能數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)基本概念PART03數(shù)據(jù)元素和數(shù)據(jù)項(xiàng)數(shù)據(jù)元素：數(shù)據(jù)的基本單位，由多個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)組成數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的分類：線性結(jié)構(gòu)、樹形結(jié)構(gòu)、圖狀結(jié)構(gòu)等數(shù)據(jù)元素之間的關(guān)系：線性、樹形、圖狀等數(shù)據(jù)項(xiàng)：數(shù)據(jù)的最小單位，不可再分?jǐn)?shù)據(jù)項(xiàng)之間的關(guān)系樹形關(guān)系：數(shù)據(jù)項(xiàng)之間存在一對多的關(guān)系圖形關(guān)系：數(shù)據(jù)項(xiàng)之間存在多對多的關(guān)系網(wǎng)狀關(guān)系：數(shù)據(jù)項(xiàng)之間存在復(fù)雜的相互關(guān)系數(shù)據(jù)項(xiàng)：構(gòu)成數(shù)據(jù)的基本單位數(shù)據(jù)項(xiàng)之間的關(guān)系：數(shù)據(jù)項(xiàng)之間的相互聯(lián)系和依賴關(guān)系線性關(guān)系：數(shù)據(jù)項(xiàng)之間存在一對一的關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的邏輯結(jié)構(gòu)圖形結(jié)構(gòu)：元素之間存在多對多的關(guān)系線性結(jié)構(gòu)：元素之間存在一對一的關(guān)系樹形結(jié)構(gòu)：元素之間存在一對多的關(guān)系集合結(jié)構(gòu)：元素之間沒有明確的關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)順序存儲(chǔ)：將數(shù)據(jù)元素存儲(chǔ)在連續(xù)的內(nèi)存空間中，如數(shù)組索引存儲(chǔ)：通過索引表來查找數(shù)據(jù)元素，如索引文件散列存儲(chǔ)：通過散列函數(shù)將數(shù)據(jù)元素映射到內(nèi)存空間中，如散列表鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)：將數(shù)據(jù)元素存儲(chǔ)在不連續(xù)的內(nèi)存空間中，如鏈表線性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)PART04線性表的定義和性質(zhì)線性表：由n個(gè)元素組成的有限序列，每個(gè)元素都有一個(gè)唯一的位置線性表的性質(zhì)：線性表的元素之間存在順序關(guān)系，每個(gè)元素都有唯一的前驅(qū)和后繼線性表的操作：插入、刪除、查找、更新等線性表的應(yīng)用：廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)科學(xué)、數(shù)學(xué)、物理等領(lǐng)域線性表的順序存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)概念：線性表的順序存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)是指用一組連續(xù)的存儲(chǔ)單元依次存儲(chǔ)線性表中的數(shù)據(jù)元素。優(yōu)點(diǎn)：可以快速訪問任意位置的元素，實(shí)現(xiàn)隨機(jī)存取。缺點(diǎn)：插入和刪除操作需要移動(dòng)大量元素，效率較低。應(yīng)用場景：適用于頻繁訪問、較少插入和刪除操作的場景。線性表的鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)結(jié)構(gòu)鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)：將數(shù)據(jù)元素存放在連續(xù)的內(nèi)存空間中，每個(gè)元素都有一個(gè)指針指向下一個(gè)元素優(yōu)點(diǎn)：插入和刪除操作方便，不需要移動(dòng)其他元素缺點(diǎn)：查找操作需要從頭開始遍歷整個(gè)鏈表，效率較低應(yīng)用場景：適用于頻繁插入和刪除操作的場景，如隊(duì)列、棧等數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)線性表的應(yīng)用存儲(chǔ)數(shù)據(jù)：線性表可以用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，如數(shù)組、鏈表等查找數(shù)據(jù)：線性表可以用于查找數(shù)據(jù)，如二分查找、順序查找等排序數(shù)據(jù)：線性表可以用于排序數(shù)據(jù)，如冒泡排序、快速排序等操作數(shù)據(jù)：線性表可以用于操作數(shù)據(jù)，如插入、刪除、修改等非線性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)PART05樹形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的定義和性質(zhì)定義：樹形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是一種非線性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，由節(jié)點(diǎn)和邊組成，每個(gè)節(jié)點(diǎn)可以有多個(gè)子節(jié)點(diǎn)，但只有一個(gè)父節(jié)點(diǎn)。性質(zhì)：樹形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)具有層次結(jié)構(gòu)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都有一個(gè)唯一的父節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都可以有多個(gè)子節(jié)點(diǎn)。特點(diǎn)：樹形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)具有遞歸性，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都可以看作是一個(gè)獨(dú)立的樹形結(jié)構(gòu)。應(yīng)用：樹形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)科學(xué)、數(shù)學(xué)、生物學(xué)等領(lǐng)域，如二叉樹、紅黑樹、B樹等。樹形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)樹形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：一種非線性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，具有樹形結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)：通常采用鏈表或數(shù)組進(jìn)行存儲(chǔ)鏈表存儲(chǔ)：每個(gè)節(jié)點(diǎn)包含一個(gè)數(shù)據(jù)域和一個(gè)指針域，指針域指向其子節(jié)點(diǎn)數(shù)組存儲(chǔ)：每個(gè)節(jié)點(diǎn)占據(jù)一個(gè)數(shù)組元素，通過索引訪問子節(jié)點(diǎn)優(yōu)缺點(diǎn)：鏈表存儲(chǔ)便于插入和刪除，但查找效率較低；數(shù)組存儲(chǔ)查找效率較高，但插入和刪除效率較低應(yīng)用場景：樹形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)廣泛應(yīng)用于文件系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、編譯器等領(lǐng)域。樹形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的遍歷算法添加標(biāo)題深度優(yōu)先遍歷（DFS）：從根節(jié)點(diǎn)開始，沿著左子樹一直走到底，然后返回到根節(jié)點(diǎn)，再沿著右子樹一直走到底，直到所有節(jié)點(diǎn)都被訪問過。添加標(biāo)題廣度優(yōu)先遍歷（BFS）：從根節(jié)點(diǎn)開始，先訪問所有相鄰的節(jié)點(diǎn)，然后再訪問相鄰節(jié)點(diǎn)的相鄰節(jié)點(diǎn)，直到所有節(jié)點(diǎn)都被訪問過。添加標(biāo)題層次遍歷：按照樹的層次，從根節(jié)點(diǎn)開始，逐層訪問所有節(jié)點(diǎn)，直到所有節(jié)點(diǎn)都被訪問過。添加標(biāo)題前序遍歷：先訪問根節(jié)點(diǎn)，然后訪問左子樹，最后訪問右子樹。添加標(biāo)題中序遍歷：先訪問左子樹，然后訪問根節(jié)點(diǎn)，最后訪問右子樹。添加標(biāo)題后序遍歷：先訪問左子樹，然后訪問右子樹，最后訪問根節(jié)點(diǎn)。樹形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的應(yīng)用存儲(chǔ)層次結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)：如文件系統(tǒng)、目錄結(jié)構(gòu)等表示網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：如計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、電路設(shè)計(jì)等解決搜索問題：如二叉樹、平衡樹等解決排序問題：如堆排序、歸并排序等解決最短路徑問題：如Dijkstra算法、Floyd算法等解決最小生成樹問題：如Prim算法、Kruskal算法等圖形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)PART06圖形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的定義和性質(zhì)定義：圖形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是一種用于表示和存儲(chǔ)圖形數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，它包括頂點(diǎn)、邊和路徑等元素。性質(zhì)：圖形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)具有連通性、可達(dá)性、路徑長度等性質(zhì)，這些性質(zhì)對于解決圖形問題非常重要。應(yīng)用：圖形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?、地圖繪制等領(lǐng)域。特點(diǎn)：圖形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)具有直觀、易于理解的特點(diǎn)，便于人們理解和處理圖形數(shù)據(jù)。圖形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)添加項(xiàng)標(biāo)題鄰接矩陣：用于表示圖中頂點(diǎn)之間的鄰接關(guān)系，適用于稠密圖添加項(xiàng)標(biāo)題鄰接表：用于表示圖中頂點(diǎn)之間的鄰接關(guān)系，適用于稀疏圖添加項(xiàng)標(biāo)題十字鏈表：用于表示有向圖的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，可以快速找到某個(gè)頂點(diǎn)的所有出邊和入邊添加項(xiàng)標(biāo)題鄰接多重表：用于表示無向圖的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，可以快速找到某個(gè)頂點(diǎn)的所有鄰接頂點(diǎn)添加項(xiàng)標(biāo)題邊集數(shù)組：用于表示無向圖的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，可以快速找到某個(gè)頂點(diǎn)的所有鄰接頂點(diǎn)添加項(xiàng)標(biāo)題關(guān)聯(lián)矩陣：用于表示帶權(quán)圖的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，可以快速找到某個(gè)頂點(diǎn)的所有鄰接頂點(diǎn)及其權(quán)值圖形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的遍歷算法深度優(yōu)先搜索（DFS）：從根節(jié)點(diǎn)開始，沿著一條路徑搜索到底，然后回溯到根節(jié)點(diǎn)，再沿著另一條路徑搜索到底廣度優(yōu)先搜索（BFS）：從根節(jié)點(diǎn)開始，先訪問所有相鄰的節(jié)點(diǎn)，再訪問相鄰節(jié)點(diǎn)的相鄰節(jié)點(diǎn)拓?fù)渑判颍喊凑漳撤N順序訪問所有節(jié)點(diǎn)，使得每個(gè)節(jié)點(diǎn)在訪問之前，其