第1章 绪论 (数据结构教程PPT课件)

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1、数据结构诚昊工作室开设本课程的背景《数据结构》是计算机相关专业的一门重要的专业基础课。它主要研究计算机加工对象的逻辑结构、在计算机中的表示形式以及实现各种基本操作的算法。学好这门课，可以加深对程序设计的理解，有助于进一步提高程序设计能力，为进行软件开发打下良好的基础，并为计算机专业后续课程，如数据库操作系统编译原理，软件工程等课程奠定良好的基础。本课程讲述的主要内容本课程将分别讲述数据结构的基本概念、线性表、栈和队列、串和数组、树形结构、图结构、查找、排序等内容。学习本课程的基本方法上课认真听讲；仔细阅读教材中的大量例题，从而体会并最终掌握数据结构中的基本概念；认真上机实习，独立完成每个章

2、节后面的练习题。第1章绪论教学目的了解数据结构基本概念的含义了解数据结构研究的主要内容理解数据逻辑结构及存储结构的定义及分类理解算法的概念、描述方法以及评价标准掌握时间复杂度与空间复杂度的计算1.1数据结构的概念1.2算法描述1.3算法分析第1章绪论1.1数据结构的概念当今计算机应用的特点：l所处理的数据量大且具有一定的关系；l对其操作不再是单纯的数值计算，而更多地是需要对其进行组织、管理和检索。应用举例1——学籍档案管理假设一个学籍档案管理系统应包含如下表1-1所示的学生信息。表1-1特点：l每个学生的信息占据一行，所有学生的信息按学号顺序依次排列构成一张表格；l表中每个学生的信息依据学

3、号的大小存在着一种前后关系，这就是我们所说的线性结构；l对它的操作通常是插入某个学生的信息，删除某个学生的信息，更新某个学生的信息，按条件检索某个学生的信息等等。应用举例2——输出n个对象的全排列输出n个对象的全排列可以使用下图1-1所示的形式描述。图1-13个对象的全排列过程特点：l在求解过程中，所处理的数据之间具有层次关系，这是我们所说的树形结构；l对它的操作有：建立树形结构，输出最低层结点内容等等。应用举例3——制定教学计划在制定教学计划时，需要考虑各门课程的开设顺序。有些课程需要先导课程，有些课程则不需要，而有些课程又是其他课程的先导课程。比如，计算机专业课程的开设情况如下表1-2

4、所示：表1-2课程先后关系的图形描形式：c1c9c4c2c12c10c11c5c3c6c7c8图1-2计算机专业必修课程开设先后关系特点l课程之间的先后关系用图结构描述；l通过实施创建图结构，按要求将图结构中的顶点进行线性排序。结论计算机的操作对象的关系更加复杂，操作形式不再是单纯的数值计算，而更多地是对这些具有一定关系的数据进行组织管理，我们将此称为非数值性处理。要使计算机能够更有效地进行这些非数值性处理，就必须弄清楚这些操作对象的特点，在计算机中的表示方式以及各个操作的具体实现手段。这些就是《数据结构》这门课程研究的主要内容。数据是对客观事物的符号表示。在计算机科学中其含义是指所有能够

5、输入到计算机中并被计算机程序处理的符号集合。数据元素（DataElement）数据元素是组成数据的基本单位,是数据集合的个体，在计算机中通常作为一个整体进行考虑和处理。学籍表学号姓名性别籍贯出生年月住址101赵红玲女河北1983.11北京………………数据项记录数据项：具有独立含义的最小数据标识单位。数据结构数据结构的内容可归纳为三个部分：逻辑结构、存储结构和运算集合。按某种逻辑关系组织起来的一批数据，按一定的映象方式把它存放在计算机的存储器中，并在这些数据上定义了一个运算的集合，就叫做数据结构。逻辑结构数据结构中所说的“关系”实际上是指数据元素之间的逻辑关系，又称此为逻辑结构。常见的逻辑

6、结构有：线性结构、树形结构和图形结构，集合。四个基本逻辑结构集合线性结构树形结构图逻辑结构可看作是从具体问题抽象出来的数学模型。存储结构（物理结构）是指数据结构在计算机存储器中的具体实现。与孤立的数据元素表示形式不同，数据结构中的数据元素不但要表示其本身的实际内容，还要表示清楚数据元素之间的逻辑结构。常见的存储结构顺序存储结构：逻辑上相邻的元素存储在物理位置相邻的存储单元中.通常借助于程序设计语言中的数组来实现.链式存储结构：逻辑上相邻的元素不要求其物理位置相邻,元素间的相邻关系借助于指示数据元素地址的指针来实现。数据结构逻辑结构存储结构数据运算（算法）（线性结构、树、图、集合）链式存储结

7、构顺序存储结构1.2算法描述1.2.1算法的概念算法是解决某个特定问题的一种方法或一个过程。计算机对数据的操作可以分为数值性和非数值性两种类型。在数值性操作中主要进行的是算术运算；而在非数值性操作中主要进行的是检索、排序、插入、删除等等。编写程序的基本过程l通过对问题进行详细地分析，抽象出相应的数学模型；l确定使用的数据结构，并在此基础上设计对此数据结构实施各种操作的算法；l选用某种语言将算法转换成程序；l调试并运行这些