數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(嚴(yán)蔚敏)課件第6章

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(嚴(yán)蔚敏)課件第6章

制作人：制作者ppt時間：2024年X月目錄第1章數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)概述第2章線性表第3章棧和隊列第4章串和數(shù)組第5章樹第6章圖第7章數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的總結(jié)與展望01第1章數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)概述

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的定義和基本概念數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是指數(shù)據(jù)元素以及數(shù)據(jù)元素之間的關(guān)系在計算機中的存儲結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)包括線性結(jié)構(gòu)、樹形結(jié)構(gòu)和圖狀結(jié)構(gòu)，而物理結(jié)構(gòu)包括順序存儲結(jié)構(gòu)和鏈?zhǔn)酱鎯Y(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基本術(shù)語包括數(shù)據(jù)元素、數(shù)據(jù)項、數(shù)據(jù)對象、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)類型等。

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的分類線性結(jié)構(gòu)：數(shù)據(jù)元素之間存在一對一的關(guān)系；非線性結(jié)構(gòu)：數(shù)據(jù)元素之間存在一對多或多對多的關(guān)系線性結(jié)構(gòu)與非線性結(jié)構(gòu)靜態(tài)結(jié)構(gòu)：數(shù)據(jù)元素個數(shù)不變；動態(tài)結(jié)構(gòu)：數(shù)據(jù)元素個數(shù)可以動態(tài)改變靜態(tài)結(jié)構(gòu)與動態(tài)結(jié)構(gòu)基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)包括數(shù)組、鏈表、棧、隊列、樹和圖等基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的分類

對數(shù)據(jù)元素進(jìn)行邏輯操作，如查找、插入、刪除等數(shù)據(jù)的邏輯運算0103數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在算法設(shè)計、程序設(shè)計和系統(tǒng)實現(xiàn)中起著重要的作用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在計算機科學(xué)中的應(yīng)用02數(shù)據(jù)在計算機內(nèi)存中的存儲和操作數(shù)據(jù)的物理運算數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的運算包括數(shù)據(jù)的插入、刪除、查找、排序等操作對數(shù)據(jù)的訪問和處理提供了便利數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)方式可以通過數(shù)組、鏈表、棧、隊列等數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)不同的實現(xiàn)方式會影響數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的性能

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的性質(zhì)抽象數(shù)據(jù)類型定義了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及相關(guān)操作的數(shù)學(xué)模型隱藏了數(shù)據(jù)的具體存儲細(xì)節(jié)提高了程序的模塊化與可維護(hù)性總結(jié)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)作為計算機科學(xué)的基礎(chǔ)課程之一，對程序設(shè)計和算法思維具有重要的指導(dǎo)作用。通過學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，能夠幫助程序員更好地理解和設(shè)計高效的程序，提高編程能力和解決問題的能力。02第2章線性表

線性表的定義和基本概念線性表是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中最基本的一種，是具有相同數(shù)據(jù)類型的n個數(shù)據(jù)元素組成的有限序列。其特點包括數(shù)據(jù)元素之間有序，每個數(shù)據(jù)元素有唯一的直接前驅(qū)和直接后繼，存儲結(jié)構(gòu)連續(xù)存儲。線性表的存儲結(jié)構(gòu)定義為一維數(shù)組順序存儲順序存儲結(jié)構(gòu)定義為通過指針將數(shù)據(jù)元素連接在一起存儲鏈?zhǔn)酱鎯Y(jié)構(gòu)定義為建立一個索引表，通過索引順序訪問數(shù)據(jù)元素索引存儲結(jié)構(gòu)

順序存儲的缺點插入、刪除操作復(fù)雜空間利用不靈活順序存儲的基本操作插入元素刪除元素查找元素

線性表的順序存儲結(jié)構(gòu)順序存儲的優(yōu)點隨機訪問速度快便于實現(xiàn)算法線性表的鏈?zhǔn)酱鎯Y(jié)構(gòu)鏈?zhǔn)酱鎯Y(jié)構(gòu)通過指針將數(shù)據(jù)元素連接在一起，每個節(jié)點包含數(shù)據(jù)域和指針域。其優(yōu)點是插入、刪除操作方便，缺點是訪問速度相對慢?；静僮靼ú迦牍?jié)點、刪除節(jié)點、遍歷鏈表等。

用于存儲一系列相關(guān)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)存儲中的應(yīng)用0103在軟件開發(fā)和工程實踐中廣泛應(yīng)用實際項目中的應(yīng)用02常用于算法的實現(xiàn)和優(yōu)化算法設(shè)計中的應(yīng)用線性表的特點元素之間有嚴(yán)格的次序關(guān)系有序性每個元素都有唯一的前驅(qū)和后繼唯一性存儲結(jié)構(gòu)中數(shù)據(jù)元素之間密切相連連續(xù)性

刪除節(jié)點找到目標(biāo)節(jié)點斷開連接指針遍歷鏈表從頭節(jié)點開始遍歷訪問每個節(jié)點數(shù)據(jù)

鏈?zhǔn)酱鎯Y(jié)構(gòu)的基本操作插入節(jié)點在指定位置插入新節(jié)點調(diào)整指針連接總結(jié)線性表是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的基礎(chǔ)，通過順序存儲和鏈?zhǔn)酱鎯韺崿F(xiàn)數(shù)據(jù)元素的有序存儲。了解線性表的定義、特點和存儲結(jié)構(gòu)是學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的重要一步，同時掌握應(yīng)用也是關(guān)鍵。03第三章棧和隊列

棧的定義和基本操作棧是一種特殊的線性表，具有后進(jìn)先出的特點。棧的基本操作包括入棧和出棧，入棧是將元素壓入棧頂，出棧是將棧頂元素彈出。

棧的順序存儲結(jié)構(gòu)棧的順序存儲結(jié)構(gòu)順序存儲結(jié)構(gòu)棧的順序存儲結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)實現(xiàn)棧的順序存儲結(jié)構(gòu)的應(yīng)用應(yīng)用

棧的鏈?zhǔn)酱鎯Y(jié)構(gòu)棧的鏈?zhǔn)酱鎯Y(jié)構(gòu)通過鏈表實現(xiàn)，每個節(jié)點包含數(shù)據(jù)元素和指向下一個節(jié)點的指針。鏈?zhǔn)酱鎯Y(jié)構(gòu)更靈活，可以動態(tài)分配內(nèi)存空間。

隊列的定義和基本操作隊列的定義隊列的定義隊列的特點特點隊列的基本操作基本操作

棧的鏈?zhǔn)酱鎯Y(jié)構(gòu)棧的鏈?zhǔn)酱鎯Y(jié)構(gòu)鏈?zhǔn)酱鎯Y(jié)構(gòu)棧的鏈?zhǔn)酱鎯Y(jié)構(gòu)的實現(xiàn)實現(xiàn)棧的鏈?zhǔn)酱鎯Y(jié)構(gòu)的應(yīng)用應(yīng)用

04第4章串和數(shù)組

串的定義和基本概念串是由零個或多個字符組成的有限序列。串的特點是不同于數(shù)組，可以插入、刪除、替換字符，并支持模式匹配。串的操作包括長度、連接、子串定位等。

串的存儲結(jié)構(gòu)將串的字符依次存儲在一塊連續(xù)的存儲區(qū)中串的順序存儲結(jié)構(gòu)用鏈表的方式存儲串的存儲結(jié)構(gòu)串的鏈?zhǔn)酱鎯Y(jié)構(gòu)在字符串匹配、文本處理等方面有廣泛應(yīng)用串的應(yīng)用

數(shù)組的定義和基本操作由相同類型的元素構(gòu)成的有序集合數(shù)組的定義隨機訪問、連續(xù)存儲數(shù)組的特點包括插入、刪除、查找等數(shù)組的基本操作

多維數(shù)組和稀疏矩陣多維數(shù)組是指數(shù)組中的元素也是數(shù)組，多維數(shù)組的存儲結(jié)構(gòu)可以采用數(shù)組的嵌套方式。稀疏矩陣指大部分元素為0的矩陣，可以采用三元組（行號、列號、非0元素）存儲結(jié)構(gòu)。

多維數(shù)組和稀疏矩陣元素為數(shù)組的數(shù)組多維數(shù)組的定義可以采用嵌套數(shù)組表示多維數(shù)組的存儲結(jié)構(gòu)采用三元組表示稀疏矩陣的存儲結(jié)構(gòu)

字符串匹配、信息檢索等串的應(yīng)用0103更清晰的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)表達(dá)方式多維數(shù)組的優(yōu)勢02插入、刪除、替換等數(shù)組的基本操作05第5章樹

樹的定義和基本概念樹是一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，具有節(jié)點之間存在唯一關(guān)系的層次關(guān)系。樹的特點包括具有根節(jié)點、子節(jié)點、葉節(jié)點等。樹的基本術(shù)語有根、子樹、節(jié)點度等。

樹的定義和基本概念樹是一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，具有節(jié)點之間存在唯一關(guān)系的層次關(guān)系樹的定義包括具有根節(jié)點、子節(jié)點、葉節(jié)點等樹的特點有根、子樹、節(jié)點度等樹的基本術(shù)語

二叉樹每個節(jié)點最多有兩個子節(jié)點的樹二叉樹的定義具有左子樹和右子樹之分二叉樹的性質(zhì)前序遍歷、中序遍歷、后序遍歷二叉樹的遍歷方式

用一維數(shù)組存儲結(jié)點數(shù)據(jù)，另設(shè)一維數(shù)組存儲雙親結(jié)點雙親表示法0103存儲結(jié)點，用左孩子-右兄弟鏈表存儲樹孩子兄弟表示法02存儲結(jié)點，用子結(jié)點鏈表存儲孩子結(jié)點孩子表示法樹在算法設(shè)計中的應(yīng)用霍夫曼樹最小生成樹樹的動態(tài)規(guī)劃樹在實際項目中的應(yīng)用文件系統(tǒng)路由器算法社交網(wǎng)絡(luò)關(guān)系圖

樹的應(yīng)用樹在數(shù)據(jù)檢索中的應(yīng)用二叉查找樹AVL樹B樹總結(jié)樹作為一種重要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，在計算機領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。熟練掌握樹的定義、基本概念以及存儲結(jié)構(gòu)對于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)至關(guān)重要。樹的應(yīng)用涉及到各個領(lǐng)域，對于算法設(shè)計、數(shù)據(jù)處理等具有重要意義。06第6章圖

圖的定義和基本概念圖是由結(jié)點和連接結(jié)點的邊組成的一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。圖的特點包括有向性和無向性；圖的基本術(shù)語包括結(jié)點、邊、度、路徑等。

圖的存儲結(jié)構(gòu)稠密圖的表示方式鄰接矩陣稀疏圖的表示方式鄰接表有向圖的表示方式十字鏈表

一種圖遍歷算法深度優(yōu)先搜索0103用于生成最小連接圖的算法最小生成樹算法02另一種圖遍歷算法廣度優(yōu)先搜索圖在路徑規(guī)劃中的應(yīng)用用于尋找最短路徑支持交通規(guī)劃優(yōu)化圖在社交網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用用于分析社交關(guān)系網(wǎng)絡(luò)幫助推薦系統(tǒng)設(shè)計

圖的應(yīng)用圖在網(wǎng)絡(luò)設(shè)計中的應(yīng)用用于描述計算機網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)幫助設(shè)計網(wǎng)絡(luò)路由算法總結(jié)圖是一種重要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，在計算機科學(xué)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用，通過深入理解圖的定義、存儲結(jié)構(gòu)、操作和應(yīng)用，能夠更好地處理各種復(fù)雜的實際問題。深度優(yōu)先搜索、廣度優(yōu)先搜索以及最小生成樹算法是圖算法中常用且重要的內(nèi)容，對應(yīng)著不同的應(yīng)用場景。圖的存儲結(jié)構(gòu)則取決于圖的特點和具體應(yīng)用需求。07第7章數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的總結(jié)與展望

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的總結(jié)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)作為計算機科學(xué)的重要基礎(chǔ)，主要內(nèi)容包括各種基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、算法和應(yīng)用。在實際應(yīng)用領(lǐng)域中，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)被廣泛應(yīng)用于數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)編程、圖形圖像處理等領(lǐng)域。隨著科技的發(fā)展，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的未來發(fā)展趨勢是更加注重算法的效率和數(shù)據(jù)處理的速度。網(wǎng)絡(luò)編程

圖形圖像處理