《数据结构重点》课件.pptx

数据结构重点ppt课件目录CONTENTS数据结构概述线性数据结构非线性数据结构数据结构操作数据结构应用数据结构优化01数据结构概述数据结构：数据结构是计算机中组织数据的方式，它涉及到数据的逻辑关系和物理表示。数据结构是计算机科学和软件工程领域的重要概念，它涉及到数据的组织、存储和操作等方面。数据结构是算法和数据管理的关键，它能够影响程序的性能和可维护性。数据结构的定义 数据结构的重要性数据结构是计算机科学和软件工程的基础，它涉及到数据的组织、存储和操作等方面。数据结构能够影响程序的性能和可维护性，因此它是算法设计和分析的基础。数据结构是解决复杂问题的关键，它能够提高程序的效率和可重用性。根据数据结构中数据的逻辑关系，可以分为线性结构和非线性结构。线性结构包括数组、链表、队列、栈等，非线性结构包括树、图、集合等。根据数据结构中数据的物理表示，可以分为顺序存储结构和链式存储结构。顺序存储结构使用一段连续的内存空间来存储数据元素，而链式存储结构使用指针来连接各个数据元素。根据数据结构的用途，可以分为基本数据结构和派生数据结构。基本数据结构包括线性表、栈、队列、树等，派生数据结构包括哈希表、优先级队列、最小堆等。数据结构的分类02线性数据结构数组是一种线性数据结构，用于存储相同类型的数据元素。总结词数组在内存中占据一块连续的空间，通过索引访问元素，具有随机存取的特点。数组的常见操作包括插入、删除和查找。详细描述数组总结词链表是一种线性数据结构，通过指针链接各个节点。详细描述链表中的每个节点包含数据和指向下一个节点的指针。链表具有动态分配内存的特性，可根据需要增长或缩小。链表的主要操作包括插入、删除和遍历。链表总结词栈是一种后进先出（LIFO）的数据结构，用于存储和操作一组有序的元素。详细描述栈具有两个主要操作：压入和弹出。新元素总是添加到栈顶，而弹出操作则移除栈顶元素。栈在实现函数调用、递归和深度优先搜索等算法中具有重要作用。栈队列是一种先进先出（FIFO）的数据结构，用于存储和操作一组有序的元素。队列的特点是元素出队顺序与入队顺序相反。队列的主要操作包括入队、出队和遍历。队列在操作系统、网络通信和图形渲染等领域有广泛应用。队列详细描述总结词03非线性数据结构树是一种非线性数据结构，由节点和边组成，其中节点表示数据元素，边表示节点之间的关系。树具有层次结构，根节点位于最顶层，其他节点按层次顺序向下排列。树有多种类型，如二叉树、三叉树、B树等，每种类型的树都有其特定的应用场景。树的遍历是树的重要操作之一，包括前序遍历、中序遍历和后序遍历等。01020304树图是一种非线性数据结构，由节点和边组成，其中节点表示数据元素，边表示节点之间的关系。图有多种类型，如无向图、有向图、加权图等，每种类型的图都有其特定的应用场景。图具有灵活性，节点和边可以任意添加或删除，适用于表示复杂的关系和网络。图的搜索是图的重要操作之一，包括深度优先搜索、广度优先搜索等。图04数据结构操作在数据结构中插入一个新元素，以保持数据的有序性或完整性。插入操作定义根据不同的数据结构类型，插入操作可以分为在数组、链表、树等数据结构中的插入操作。插入操作的分类在某些数据结构中，插入操作的复杂度可能较高，例如二叉搜索树中的插入操作需要遍历树找到合适的位置。插入操作的复杂度插入操作删除操作的分类根据不同的数据结构类型，删除操作可以分为在数组、链表、树等数据结构中的删除操作。删除操作定义从数据结构中删除一个元素，以保持数据的有序性或完整性。删除操作的复杂度在某些数据结构中，删除操作的复杂度可能较高，例如链表中的删除操作需要遍历链表找到要删除的节点。删除操作查找操作的分类根据不同的数据结构类型，查找操作可以分为在数组、链表、树等数据结构中的查找操作。查找操作的复杂度在某些数据结构中，查找操作的复杂度可能较高，例如无序数组中的查找操作可能需要遍历整个数组。查找操作定义在数据结构中查找一个元素是否存在。查找操作05数据结构应用通过重复地遍历待排序的数列，一次比较两个元素，如果他们的顺序错误就把他们交换过来，遍历数列的工作是重复地进行直到没有再需要交换，也就是说该数列已经排序完成。冒泡排序通过一趟排序将要排序的数据分割成独立的两部分，其中一部分的所有数据都比另一部分的所有数据要小，然后再按此方法对这两部分数据分别进行快速排序，整个排序过程可以递归进行，以此达到整个数据变成有序序列。快速排序排序算法排序算法归并排序将两个或两个以上的有序表组合成一个新的有序表。堆排序利用堆这种数据结构所设计的一种排序算法。线性查找：从数据结构的一端开始，顺序扫描，直到找到所查元素为止。二分查找：在有序的线性数据结构中，通过把所查找的元素与中间元素比较，如果相等则查找成功；如果小于中间元素则在前半部分继续查找；如果大于中间元素则在后半部分继续查找，如此反复进行，直到找到为止。哈希查找：根据关键码值(Key value)而直接进行访问的数据结构。也就是说通过关键码值映射到表中直接取得，查找时间复杂度为O(1)。树查找：在树结构中进行查找。查找算法在图中找到两个顶点之间距离最短的一条路径。在一个连通加权无向图中，一个生成树是指一个包含图中全部顶点的子图，且该子图是连通的，并且所有顶点的度都为2（即只与两个顶点相连）。一个生成树的权值是指该生成树中所有边的权值之和。在带权连通图中，如果存在一个生成树，且该生成树中的所有边的权值之和最小，则称该生成树为最小生成树。在网络中寻找最大的流。最短路径最小生成树网络流图论问题06数据结构优化通过数据压缩技术，减少存 储 空 间 占 用，例 如Huffman编码、LZ77等。压缩数据稀疏矩阵存储索引技术对于稀疏矩阵，采用特殊存储方式，如三元组、CSR等，以减少存储空间。利用索引技术，如B树、B+树等，提高数据检索速度并减少存储空间。030201空间优化根据问题特性选择合适的算法，如快速排序、归并排序等，以提高数据处理速度。算法选择利用缓存技术，如LRU、FIFO等，减少数据访问延迟，提高数据处理速度。缓存技术利用多核处理器或分布式系统进行并行处理，以提高数据处理速度。并行处理时间优化THANKSTHANK YOU FOR YOUR WATCHING