零基礎(chǔ)學(xué)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

前言

　　《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的一門核心課程，是算法設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。在我們生活的現(xiàn)實(shí)世界里，每一種事物和其他事物都是有聯(lián)系的，都可以進(jìn)行抽象的描述。如果要解決某一個(gè)問題，必須將該問題抽象地表示出來，然后才能進(jìn)行解決。《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》就是完成將一個(gè)具體的問題進(jìn)行抽象地表示的任務(wù)。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是研究課程的目的如何將問題抽象表示出來，即將數(shù)據(jù)進(jìn)行邏輯表示，再根據(jù)數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)表示為相應(yīng)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，然后找到一個(gè)有效的解決問題的方法即算法，最后通過計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)語言編制程序，運(yùn)行程序并得到最終的結(jié)果?！　”緯娴亟榻B了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中線、樹、圖的結(jié)構(gòu)及查找、排序技術(shù)，并以實(shí)例介紹了算法的具體使用和應(yīng)用實(shí)例。　　本書特點(diǎn)　　1. 內(nèi)容全面，講解詳細(xì)　　為了方便讀者學(xué)習(xí)，本書首先對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的目標(biāo)和描述方式進(jìn)行了介紹，并對(duì)算法使用的語言—C語言的重點(diǎn)和難點(diǎn)進(jìn)行了介紹。本書覆蓋了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中線、樹和圖的所有知識(shí)點(diǎn)，對(duì)于每一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，都使用了所有可能的邏輯結(jié)構(gòu)和存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)進(jìn)行描述，并對(duì)算法的實(shí)現(xiàn)盡可能采用多種實(shí)現(xiàn)方式，如遞歸和非遞歸、順序存儲(chǔ)和鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)，從而使讀者對(duì)算法的理解更加深刻?！　?. 層次清晰，結(jié)構(gòu)合理　　本書將數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)分篇、章、節(jié)和小節(jié)劃分知識(shí)點(diǎn)，將知識(shí)點(diǎn)細(xì)化，易于讀者理解。每一章、每一節(jié)、每一小節(jié)都被劃分為單獨(dú)的知識(shí)點(diǎn)，每一小節(jié)還可分為更多的知識(shí)點(diǎn)。在知識(shí)點(diǎn)的講解過程中，循序漸進(jìn)，由淺入深，先引出概念，再用例子說明，然后是算法描述，最后是具體程序?qū)崿F(xiàn)。這樣的層次十分易于讀者進(jìn)行理解和消化。　　3. 結(jié)合圖表，敘述簡(jiǎn)單　　在每個(gè)概念提出后，都結(jié)合圖表和例子詳細(xì)解釋以方便讀者理解掌握。在語言的敘述上，普遍采用短句子、易于理解的語言，而避免使用復(fù)雜句子和晦澀難懂的語言，使讀者可以更加容易和輕松地學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。　　4. 例子典型，深入剖析　　在講解每一個(gè)算法時(shí)，結(jié)合具體例子進(jìn)行剖析。在例子的選取上，優(yōu)先選取最為常見且涵蓋知識(shí)點(diǎn)豐富的典型算法的示例。在每一章的最后或比較大的知識(shí)點(diǎn)后面，都給出了一個(gè)完整的程序，給出程序的同時(shí)，結(jié)合流程框圖進(jìn)行具體講解，深入分析；在程序的最后，給出了運(yùn)行結(jié)果。讀者在學(xué)習(xí)的過程中，可以結(jié)合例子和運(yùn)行結(jié)果以驗(yàn)證算法的正確性?！　?. 配有習(xí)題，鞏固知識(shí)　　在每一章的最后，都有一個(gè)小結(jié)，對(duì)本章的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)。為了讓讀者熟練編寫算法，本書在每一章（除第1章）的最后都配有一定數(shù)量的實(shí)踐題目，在學(xué)習(xí)了每一章的內(nèi)容之后，可以通過這些習(xí)題試著編寫算法，以鞏固本章學(xué)習(xí)的內(nèi)容?！　?. 配多媒體視頻講解，加速學(xué)習(xí)　　本書配多媒體視頻教學(xué)光盤，讀者可以在視頻的幫助下快速學(xué)習(xí)。另外，在本書的配套光盤中提供了本書涉及的程序代碼、課后習(xí)題代碼和免費(fèi)提供的學(xué)習(xí)資料?！　”緯鴥?nèi)容　　本書的內(nèi)容主要分為四篇：第一篇是基礎(chǔ)篇，包括數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)概述和C程序設(shè)計(jì)語言基礎(chǔ)；第二篇是線性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，包括線性表、棧、隊(duì)列、串、數(shù)組和廣義表；第三篇是非線性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，包括樹和圖；第四篇是查找和排序，包括查找、內(nèi)排序和外排序?！　〉?章：如果讀者剛接觸數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，這一章講述數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是什么，它將告訴你本書的學(xué)習(xí)目標(biāo)、學(xué)習(xí)方法和學(xué)習(xí)內(nèi)容。本章還介紹了對(duì)算法的描述方法?！　〉?章：對(duì)本書的描述語言和使用工具進(jìn)行了介紹。本章主要介紹了C語言的開發(fā)環(huán)境，然后介紹了C語言中的重點(diǎn)和難點(diǎn)─指針、數(shù)組、函數(shù)、遞歸和結(jié)構(gòu)體。通過本章的學(xué)習(xí)，讀者在以后數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)過程中，將會(huì)得心應(yīng)手?！　〉?章：主要介紹了線性表。本章首先講解了線性表的邏輯結(jié)構(gòu)，然后介紹了線性表的兩種常用存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，并講解了各種鏈表結(jié)構(gòu)包括靜態(tài)鏈表，并給出了算法的具體應(yīng)用。通過本章的學(xué)習(xí)，讀者將掌握順序表和各種鏈表的操作?！　〉?章：主要介紹了一種特殊的線性表─棧。本章首先介紹了棧的定義，然后介紹了棧的應(yīng)用及棧與遞歸的關(guān)系、轉(zhuǎn)化。通過本章的學(xué)習(xí)，讀者將學(xué)會(huì)棧的使用和深入理解遞歸和棧。　　第5章：主要介紹了另一種特殊的線性表─隊(duì)列。本章首先介紹了隊(duì)列的概念，然后介紹了順序隊(duì)列、循環(huán)隊(duì)列和鏈?zhǔn)疥?duì)列，并給出了各種隊(duì)列的實(shí)現(xiàn)算法。最后結(jié)合具體例子分析了隊(duì)列的具體使用?！　〉?章：主要介紹了另一種特殊的線性表─串。本章首先介紹了串的概念，然后介紹了串的各種存儲(chǔ)表示，并介紹了串的模式匹配算法。通過串的模式匹配可以提高求子串的效率。　　第7章：主要介紹了數(shù)組。本章首先介紹了數(shù)組的概念，然后介紹了數(shù)組（矩陣）的順序存儲(chǔ)、壓縮存儲(chǔ)及矩陣的運(yùn)算，最后介紹了幾種特殊的矩陣。通過本章的學(xué)習(xí)，讀者將掌握矩陣的一些算法操作?！　〉?章：主要介紹了廣義表。本章首先介紹了廣義表的概念，然后介紹了廣義表的兩種存儲(chǔ)方式，最后給出了廣義表的操作實(shí)現(xiàn)?！　〉?章：主要介紹了一種非線性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)─樹。本章首先介紹了樹和二叉樹的概念，然后介紹了樹的存儲(chǔ)表示，二叉樹的性質(zhì)，二叉樹的遍歷和線索化，樹、森林與二叉樹的轉(zhuǎn)換及哈夫曼樹。本章在講解這些知識(shí)點(diǎn)時(shí)，均給出了具體例子以增強(qiáng)對(duì)這些知識(shí)的理解。最后，專門給出樹與二叉樹的具體應(yīng)用?！　〉?0章：主要介紹了另一種非線性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)─圖。本章首先介紹了圖的概念和存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，然后介紹了圖的遍歷、最小生成樹、拓?fù)渑判颉㈥P(guān)鍵路徑及最短路徑。在講解這些知識(shí)點(diǎn)時(shí)，都給出了相應(yīng)的算法和例子，以加強(qiáng)對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解?！　〉?1章：本章主要介紹了一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的常用技術(shù)─查找。查找是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中非數(shù)值運(yùn)算中比較常用的技術(shù)，本章首先介紹了查找的概念，然后介紹了各種查找算法，并結(jié)合具體實(shí)例進(jìn)行了詳細(xì)的講解，并給出了完整程序。通過本章的學(xué)習(xí)，讀者將掌握程序設(shè)計(jì)中非常重要的查找技術(shù)?！　〉?2章：本章主要介紹了另一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的常用技術(shù)─內(nèi)排序。排序是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中最為常用的技術(shù)，本章首先介紹了排序的相關(guān)概念，然后介紹了多種排序技術(shù)，并結(jié)合實(shí)例講解了這些算法的實(shí)現(xiàn)，每一節(jié)都給出了完整的程序。通過本章的學(xué)習(xí)，讀者將掌握程序設(shè)計(jì)中最為常用的排序技術(shù)。　　第13章：主要介紹了外排序。本章首先介紹了外存的存取特性，然后介紹了磁盤排序和磁帶排序。外排序用于待排序數(shù)據(jù)量非常大的情況，其具體實(shí)現(xiàn)思想就是將待排序記錄在內(nèi)存和外存調(diào)入調(diào)出，從而實(shí)現(xiàn)外排序?！　”緯m合的讀者　　大中專院校的學(xué)生　　準(zhǔn)備考研的人員　　準(zhǔn)備參加軟件等級(jí)考試的人員　　軟件開發(fā)人員　　計(jì)算機(jī)相關(guān)的科研工作者　　本書作者　　本書由陳銳主筆編寫，同時(shí)參與編寫和資料整理的有劉亮亮、丁士鋒、何濤發(fā)、陳杰、黃曦、羅嘉、段春江、韓紅宇、李嵩峰、莫光勝、王天國、李蓉、吳榮、宋祥亮、劉宇、呂曉鵬、王大偉、吳小平、張衛(wèi)忠、施佳鵬、王嘉、吳雪、陽婷、張秀妍、王江、王志永、楊紅、鄭維龍、王松、張文?！　【?者

內(nèi)容概要

《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》是計(jì)算機(jī)專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課和核心課程。本書內(nèi)容全面，所有算法都是用C語言描述，能夠直接運(yùn)行，在每一章的所有知識(shí)點(diǎn)都給出了算法的具體使用。本書內(nèi)容包括數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)概述、C語言程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、線性表、棧、隊(duì)列、串、數(shù)組、廣義表、樹和二叉樹、圖、查找、內(nèi)排序和外排序。為了便于讀者學(xué)習(xí)，在講解每一個(gè)知識(shí)點(diǎn)時(shí)，都結(jié)合圖和具體實(shí)例進(jìn)行分析，在每個(gè)知識(shí)點(diǎn)的最后都給出算法的具體應(yīng)用，每一個(gè)例子都比較典型且知識(shí)點(diǎn)覆蓋完整。    本書可作為大中專院校的計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的教材，也可作為計(jì)算機(jī)軟件開發(fā)、考驗(yàn)和軟件等級(jí)考試相關(guān)人員的參考書。

書籍目錄

出版說明前言第一篇  基礎(chǔ)篇  第1章  數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)概述     1.1  數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基本概念     1.2  抽象數(shù)據(jù)類型及其描述       1.2.1  抽象數(shù)據(jù)類型的定義       1.2.2  抽象數(shù)據(jù)類型的描述    1.3  數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的邏輯結(jié)構(gòu)與物理結(jié)構(gòu)      1.3.1  邏輯結(jié)構(gòu)       1.3.2  物理結(jié)構(gòu)     1.4  算法的特性與算法的描述       1.4.1  算法的定義       1.4.2  算法的特性       1.4.3  算法的描述     1.5  算法分析      1.5.1  算法設(shè)計(jì)的要求       1.5.2  算法效率評(píng)價(jià)       1.5.3  算法時(shí)間復(fù)雜度       1.5.4  算法空間復(fù)雜度     1.6  小結(jié)  第2章  C語言基礎(chǔ)　　2.1　開發(fā)環(huán)境介紹　　　2.1.1　Turbo C 2.0開發(fā)環(huán)境介紹　　　2.1.2　Visual C++6.0開發(fā)環(huán)境介紹　　2.2　遞歸與非遞歸　　　2.2.1　函數(shù)的遞歸調(diào)用　　　2.2.2　遞歸應(yīng)用舉例　　　2.2.3　一般遞歸轉(zhuǎn)化為非遞歸　　2.3　指針　　　2.3.1　指針變量 　　　2.3.2　指針變量的引用 　　　2.3.3　指針與數(shù)組 　　　2.3.4　函數(shù)指針與指針函數(shù) 　　2.4　參數(shù)傳遞 　　　2.4.1　傳值調(diào)用 　　　2.4.2　傳地址調(diào)用 　　2.5　結(jié)構(gòu)體與聯(lián)合體 　　　2.5.1　結(jié)構(gòu)體的定義 　　　2.5.2　指向結(jié)構(gòu)體的指針 　　　2.5.3　聯(lián)合體及應(yīng)用 　　2.6　動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配與釋放 　　　2.6.1　內(nèi)存動(dòng)態(tài)分配與釋放 　　　2.6.2　鏈表 　　2.7　小結(jié) 　　2.8　習(xí)題 第二篇　線性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 　第3章　線性表 　　3.1　線性表的概念及運(yùn)算 　　　3.1.1　線性表的邏輯結(jié)構(gòu) 　　　3.1.2　線性表的抽象數(shù)據(jù)類型 　　3.2　線性表的順序表示與實(shí)現(xiàn) 　　　3.2.1　線性表的順序存儲(chǔ)結(jié)構(gòu) 　　　3.2.2　順序表的基本運(yùn)算 　　　3.2.3　順序表的實(shí)現(xiàn)算法分析 　　3.3　順序表的應(yīng)用舉例 　　3.4　線性表的鏈?zhǔn)奖硎九c實(shí)現(xiàn) 　　　3.4.1　單鏈表的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu) 　　　3.4.2　單鏈表的基本運(yùn)算 　　3.5　單鏈表應(yīng)用舉例 　　3.6　循環(huán)單鏈表 　　　3.6.1　循環(huán)單鏈表的鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ) 　　　3.6.2　循環(huán)單鏈表的應(yīng)用 　　3.7　雙向鏈表 　　　3.7.1　雙向鏈表的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu) 　　　3.7.2　雙向鏈表的插入操作和刪除操作 　　3.8　雙向鏈表的應(yīng)用舉例 　　3.9　靜態(tài)鏈表　　　……  第4章  棧   第5章  隊(duì)列   第6章  串   第7章  數(shù)組   第8章  廣義表 第三篇  非線性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)  第9章  樹   第10章  圖 第四篇  查找和排序  第11章  查找   第12章  內(nèi)排序   第13章  外排序

章節(jié)摘錄

　　1．2．1抽象數(shù)據(jù)類型的定義　　抽象數(shù)據(jù)類型是對(duì)具有某種邏輯關(guān)系的數(shù)據(jù)類型進(jìn)行描述，并在該類型上進(jìn)行的一組操作。抽象數(shù)據(jù)類型描述的是一組邏輯上的特性，與在計(jì)算機(jī)內(nèi)部表示無關(guān)。計(jì)算機(jī)中的整數(shù)數(shù)據(jù)類型是一個(gè)抽象數(shù)據(jù)類型，不同的處理器可能實(shí)現(xiàn)方法不同，但其邏輯特性相同，即加、減、乘、除等運(yùn)算是一致的?！　〕橄髷?shù)據(jù)類型不僅包括在計(jì)算機(jī)中已經(jīng)定義了的數(shù)據(jù)類型，如整型、浮點(diǎn)型等，還包括用戶自己定義的數(shù)據(jù)類型，如結(jié)構(gòu)體類型、類等?！　∫粋€(gè)抽象數(shù)據(jù)類型定義了一個(gè)數(shù)據(jù)對(duì)象、數(shù)據(jù)對(duì)象各數(shù)據(jù)元素之間的關(guān)系及對(duì)數(shù)據(jù)元素的操作?！　〕橄髷?shù)據(jù)類型通常是指用戶定義的解決應(yīng)用問題的數(shù)據(jù)模型，包括數(shù)據(jù)的定義和操作。例如，c++的類就是一個(gè)抽象數(shù)據(jù)類型，它包括用戶類型的定義和在用戶類型上的一組操作?！　〕橄髷?shù)據(jù)類型體現(xiàn)了程序設(shè)計(jì)中的問題分解、抽象和信息隱藏特性。抽象數(shù)據(jù)類型把實(shí)際生活中的問題分解為多個(gè)規(guī)模小且容易處理的問題，然后建立一個(gè)計(jì)算機(jī)能處理的數(shù)據(jù)模型，并把每個(gè)功能模塊的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)作為一個(gè)獨(dú)立的單元，從而使具體實(shí)現(xiàn)過程隱藏起來。這與日常生活中蓋房子類似。　　我們可以把蓋房子分成幾個(gè)小任務(wù)，一方面需要工程技術(shù)人員提供房子的設(shè)計(jì)圖紙，另一方面需要建筑工人根據(jù)圖紙打地基、蓋房子，房子蓋好以后還需要裝修工人裝修，這與抽象數(shù)據(jù)類型中的問題分解類似。工程技術(shù)人員不需要打地基和蓋房子的具體過程，裝修工人不需要知道怎么畫圖紙和怎樣蓋房子，這就相當(dāng)于抽象數(shù)據(jù)類型中的信息隱藏?！　?．2．2抽象數(shù)據(jù)類型的描述　　抽象數(shù)據(jù)類型可以用數(shù)據(jù)集合和基本操作集合來描述。其中，數(shù)據(jù)集合包括對(duì)數(shù)據(jù)對(duì)象和數(shù)據(jù)對(duì)象中元素之間關(guān)系的描述，基本操作集合是對(duì)數(shù)據(jù)對(duì)象的運(yùn)算的描述。數(shù)據(jù)對(duì)象和數(shù)據(jù)關(guān)系的定義采用數(shù)學(xué)符號(hào)和自然語言描述，基本操作的定義格式為：　　基本操作名(參數(shù)表)：初始條件和操作結(jié)果描述?！　±纾粋€(gè)隊(duì)列的抽象數(shù)據(jù)類型描述如下?！　?．?dāng)?shù)據(jù)集合　　隊(duì)列的數(shù)據(jù)集合為｛a1a2，…，an｝，每個(gè)元素的類型均為DataType。其中，a1是隊(duì)頭元素，an是隊(duì)尾元素。入隊(duì)和出隊(duì)都是按照a1，，a2，…，an的先后次序進(jìn)入隊(duì)列和退出隊(duì)列。　　2．基本操作集合　　隊(duì)列的基本操作主要有以下六項(xiàng)。　　(1)InitQueue(&Q)：初始化操作，建立一個(gè)空隊(duì)列Q。這就像日常生活中，火車站售票處新增加了一個(gè)售票窗口，這樣就可以新增一隊(duì)用來排隊(duì)買票?！　?2)QueueEmpty(Q)：若Q為空隊(duì)列，返回1，否則返回0。這就像日常生活中，火車站售票窗口前是否還有人排隊(duì)買票?！　?3)EnterQueue(＆Q，x)：插入元素x到隊(duì)列Q的隊(duì)尾。這就像日常生活中，新來買票的人要在隊(duì)列的最后一樣。　　(4)DeleteQueue(&Q，&e)：刪除Q的隊(duì)首元素，并用e返回其值。這就像買過票的排在隊(duì)頭的人離開隊(duì)列。

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