算法与数据结构
教材:《数据结构(C语言版)》。严蔚敏,吴伟民 编
著。清华大学出版社。
参考文献:
1 《数据结构》 。张选平,雷咏梅 编, 严蔚敏 审。
机械工业出版社。
2 《数据结构与算法分析》。Clifford A. Shaffer著,
张 铭,刘晓丹 译。电子工业出版社。
3 《数据结构习题与解析(C语实言版)》。李春葆。
清华大学出版社。
4 《数据结构与算法》。夏克俭 编著。国防工业出
版社。
第1章 绪 论
目前,计算机已深入到社会生活的各个领域,其应
用已不再仅仅局限于科学计算,而更多的是用于控制,
管理及数据处理等非数值计算领域。计算机是一门研究
用计算机进行信息表示和处理的科学。这里面涉及到两
个问题:信息的表示,信息的处理。
信息的表示和组织又直接关系到处理信息的程序的
效率。随着应用问题的不断复杂,导致信息量剧增与信
息范围的拓宽,使许多系统程序和应用程序的规模很大,
结构又相当复杂。因此,必须分析待处理问题中的对象
的特征及各对象之间存在的关系,这就是数据结构这门
课所要研究的问题。
计算机求解问题的一般步骤
编写解决实际问题的程序的一般过程:
– 如何用数据形式描述问题?—即由问题抽象出一个
适当的数学模型;
– 问题所涉及的数据量大小及数据之间的关系;
– 如何在计算机中存储数据及体现数据之间的关系?
– 处理问题时需要对数据作何种运算?
– 所编写的程序的性能是否良好?
上面所列举的问题基本上由数据结构这门课程来回答。
1.1 数据结构及其概念
《算法与数据结构》是计算机科学中的一门综合性
专业基础课。是介于数学、计算机硬件、计算机软件三
者之间的一门核心课程,不仅是一般程序设计的基础,
而且是设计和实现编译程序、操作系统、数据库系统及
其他系统程序和大型应用程序的重要基础。
1.1.1 数据结构的例子
例1:电话号码查询系统
设有一个电话号码薄,它记录了N个人的名字和其
相应的电话号码,假定按如下形式安排:(a1, b1),(a2,
b2),…(an, bn),其中ai, bi(i=1,2…n) 分别表示某人的
名字和电话号码。 本问题是一种典型的表格问题。如
表1-1,数据与数据成简单的一对一的线性关系。
姓名
陈海
李四锋
电话号码
13612345588
13056112345
。。。
。。。
表1-1 线性表结构
例2:磁盘目录文件系统
磁盘根目录下有很多子目录
及文件,每个子目录里又可以包
含多个子目录及文件,但每个子
目录只有一个父目录,依此类推:
本问题是一种典型的树型结
构问题,如图1-1 ,数据与数据
成一对多的关系,是一种典型的
非线性关系结构—树形结构。
树形
例3:交通网络图
从一个地方到另外一个地方可以有多条路径。本问
题是一种典型的网状结构问题,数据与数据成多对多的
关系,是一种非线性关系结构。
佛山
广州
中山
珠海
惠州
东莞
深圳
图1-2 网状结构
1.1.2 基本概念和术语
数据(Data) :是客观事物的符号表示。在计算机科
学中指的是所有能输入到计算机中并被计算机程序处理
的符号的总称。
数据元素(Data Element) :是数据的基本单位,在
程序中通常作为一个整体来进行考虑和处理。
一个数据元素可由若干个数据项(Data Item)组成。
数据项是数据的不可分割的最小单位。数据项是对客观
事物某一方面特性的数据描述。
数据对象(Data Object):是性质相同的数据元素的集
合,是数据的一个子集。如字符集合C={‘A’,’B’,’C,…} 。