计算机二级数据结构与算法精选PPT.ppt
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1、关于计算机二级数据结构与算法第1页,讲稿共67张,创作于星期三2 21.基本数据结构与算法第2页,讲稿共67张,创作于星期三3 31.1算法1.1.1算法(algorithm)基本概念对特定问题求解步骤的一种描述,它是指令的有限序列,其中每一条指令表示一个或多个操作。它是一组严谨地定义运算顺序的规则,并且每一个规则都是有效的,且是明确的,此顺序将在有限的次数下终止。第3页,讲稿共67张,创作于星期三4 4算法的基本特征l可行性可行性l确定性确定性l有穷性有穷性l拥有足够的情报拥有足够的情报 输入输入输入输入和和输出输出输出输出第4页,讲稿共67张,创作于星期三5 5算法的基本要素1、对数据对象
2、的运算和操作算术运算:加、减、乘、除等运算逻辑运算:“与”、“或”、“非”等运算关系运算:“大于”、“等于”等运算数据传输:赋值、输入、输出等运算第5页,讲稿共67张,创作于星期三6 6算法的基本要素2、算法的控制结构算法中各操作之间的执行顺序描述算法的工具通常有传统流程图、N-S结构化流程图、算法描述语言等一个算法一般可以用顺序、选择、循环顺序、选择、循环三种基本机构组合而成。第6页,讲稿共67张,创作于星期三7 7算法设计基本方法列举法归纳法递推递归(以简洁的形式设计和描述算法)减半递推技术回溯法第7页,讲稿共67张,创作于星期三8 81.1.2算法复杂度时间复杂度 是指执行算法所需要的计
3、算工作量。是指执行算法所需要的计算工作量。一般用算法在执行过程中所需要的基本运算的执行一般用算法在执行过程中所需要的基本运算的执行次数来度量算法的工作量。次数来度量算法的工作量。算法中基本运算执行次数和问题的规模有关。算法中基本运算执行次数和问题的规模有关。算算法的工作量法的工作量f f(n)(n)有时在固定规模下,基本运算执行次数还和具体输入有时在固定规模下,基本运算执行次数还和具体输入有关。有关。第8页,讲稿共67张,创作于星期三9 9l l 平均性态平均性态l l 最坏情况复杂性最坏情况复杂性X出现的概率算法在输入x时所执行的基本运算次数规模为n时,算法执行时所有可输入的集合第9页,讲稿
4、共67张,创作于星期三1010算法的空间复杂度 一般是指执行这个算法所需要的内存空间一般是指执行这个算法所需要的内存空间 一个算法所占用的存储空间包括算法程序所占的一个算法所占用的存储空间包括算法程序所占的空间、输入的初始数据所占的存储空间以及某种空间、输入的初始数据所占的存储空间以及某种数据结构所需要的附加存储空间数据结构所需要的附加存储空间 一个上机执行的程序除了需要存储空间来寄存一个上机执行的程序除了需要存储空间来寄存本身所用指令、常数、变量和输入数据外,也需本身所用指令、常数、变量和输入数据外,也需要一些对数据进行操作的工作单元和存储一些为要一些对数据进行操作的工作单元和存储一些为实现
5、计算所需信息的辅助空间。实现计算所需信息的辅助空间。第10页,讲稿共67张,创作于星期三11111.2数据结构l数据结构的定义l数据的逻辑结构和存储结构l数据结构的图形表示l线性结构与非线性结构第11页,讲稿共67张,创作于星期三12121.2.1 数据结构研究的主要内容数据结构研究的主要内容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。第12页,讲稿共67张,创作于星期三1313应用举例学籍档案管理l假设用计算机管理学生档案,研究对象为:学生,常用操作查找、删除、修改、插入等l一个学籍档案管理系统应包含如下表
6、1-1所示的学生信息。第13页,讲稿共67张,创作于星期三1414第14页,讲稿共67张,创作于星期三1515特点:特点:l l每个学生的信息占据一行,所有学生的信息按学号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。顺序依次排列构成一张表格。l l表中每个学生的信息依据学号的顺序存在着一种前表中每个学生的信息依据学号的顺序存在着一种前后关系,这就是我们所说的线性结构。后关系,这就是我们所说的线性结构。l l对它的操作通常是插入某个学生的信息,删除某个学生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的信息,更新某个学生
7、的信息,按条件检索某个学生的信息等等。信息等等。第15页,讲稿共67张,创作于星期三1616 数据结构是一门研究数据结构是一门研究数据数据组织组织、存存储储和和运算运算的一般方法的学科。的一般方法的学科。1.2.2 基本概念和术语数据结构主要研究和讨论以下三个方面的问题:1.数据集合中各数据元素之间所固有的逻辑关系,即数据的逻辑结构。2.在对数据进行处理时,各数据元素在计算机中的存储关系,即数据的存储结构。3.对各种数据结构进行的运算。位置:位置:P6,重要。,重要。第16页,讲稿共67张,创作于星期三1717能输入到计算机中能输入到计算机中并能被计算机程序处理的并能被计算机程序处理的符号的集
8、合。符号的集合。整数整数(1,2)(1,2)、实数、实数(1.1,1.2)(1.1,1.2)字符串字符串(Beijing)(Beijing)、图形、声音。图形、声音。1.2.2基本概念和术语 数据结构是一门研究数据结构是一门研究数据数据组织组织、存存储储和和运算运算的一般方法的学科。的一般方法的学科。第17页,讲稿共67张,创作于星期三18181.2.2基本概念和术语计算机管理图书问题计算机管理图书问题 在图书馆里有各种卡片:有按书名编排的、在图书馆里有各种卡片:有按书名编排的、有按作者编排的、有按分类编排有按作者编排的、有按分类编排如何将查询图书的这些信息存入计算机中如何将查询图书的这些信息
9、存入计算机中既要考虑查询时间短,又要考虑节省空间既要考虑查询时间短,又要考虑节省空间 数据结构是一门研究数据结构是一门研究数据数据组织组织、存存储储和和运算运算的一般方法的学科。的一般方法的学科。第18页,讲稿共67张,创作于星期三1919最简单的办法之一是建立一张表,最简单的办法之一是建立一张表,每一本书的信息在表中占一行,如每一本书的信息在表中占一行,如 1.2.2基本概念和术语 数据结构是一门研究数据结构是一门研究数据数据组织组织、存存储储和和运算运算的一般方法的学科。的一般方法的学科。第19页,讲稿共67张,创作于星期三2020将各种逻辑结构的数据存放在将各种逻辑结构的数据存放在计算机
10、存储空间中。计算机存储空间中。目的不同,最佳的存储方方法就不同。目的不同,最佳的存储方方法就不同。数据元素在数据元素在计算机中的表示计算机中的表示 数据结构是一门研究数据结构是一门研究数据数据组织组织、存存储储和和运算运算的一般方法的学科。的一般方法的学科。1.2.2基本概念和术语第20页,讲稿共67张,创作于星期三2121对数据结构中的节点进行对数据结构中的节点进行操作处理操作处理(插入、删除、修改、查找、排序插入、删除、修改、查找、排序)1.2.2基本概念和术语 数据结构是一门研究数据结构是一门研究数据数据组织组织、存储存储和和运算运算的一般方法的学科。的一般方法的学科。第21页,讲稿共6
11、7张,创作于星期三2222数据元素数据元素(Data Element)(Data Element)现实世界中客观存在得一切个体或个体相关的操作现实世界中客观存在得一切个体或个体相关的操作都可以抽象为数据元素。都可以抽象为数据元素。如:四季的名称:春、夏、秋、冬由季节抽象如:四季的名称:春、夏、秋、冬由季节抽象而来,可以作为季节的数据元素。而来,可以作为季节的数据元素。同理,父亲、儿子、女儿可以作为家庭成员的数同理,父亲、儿子、女儿可以作为家庭成员的数据元素。据元素。简单的说,数据结构是指相互有关联的数据元素的简单的说,数据结构是指相互有关联的数据元素的集合。集合。第22页,讲稿共67张,创作于
12、星期三2323数据元素数据元素(Data Element)(Data Element)甚至客观存在的事件,如演出、借书、比赛等也可以抽象甚至客观存在的事件,如演出、借书、比赛等也可以抽象为数据元素。为数据元素。在具有在具有相同特征相同特征的数据元素集合中,各个数据元素之间存的数据元素集合中,各个数据元素之间存在某种关系,这种关系反映了该集合中的数据元素所固有的在某种关系,这种关系反映了该集合中的数据元素所固有的一种结构。在数据处理领域中,通常把数据元素之间的这种一种结构。在数据处理领域中,通常把数据元素之间的这种固有的关系简单地用前后件关系来描述。固有的关系简单地用前后件关系来描述。第23页,
13、讲稿共67张,创作于星期三2424数据的逻辑结构l表示数据元素的信息l表示数据元素之间的前后件关系。数据逻辑结构通常用二元组表示数据逻辑结构也可用图形表示第24页,讲稿共67张,创作于星期三2525数据逻辑结构可表示为:数据逻辑结构可表示为:B=(D,R)B B表示数据结构表示数据结构D D表示数据元素的集合表示数据元素的集合R R表示数据元素间前后件关系表示数据元素间前后件关系为反映前后件关系,通常用二元组为反映前后件关系,通常用二元组(a,b)来表示,来表示,它表示它表示a是是b的前件。的前件。第25页,讲稿共67张,创作于星期三2626B=(D,R)D=父亲,儿子,女儿R=(父亲,儿子)
14、,(父亲,女儿)B=(D,R)D=春,夏,秋,冬R=(春,夏),(夏,秋),(秋,冬)第26页,讲稿共67张,创作于星期三2727数据结构的图形表示春夏秋冬一年四季数据结构的图形表示ABCD第27页,讲稿共67张,创作于星期三2828数据的存储结构l数据的逻辑结构在计算机存储空间的表示。l各数据元素在计算机存储空间中的位置与逻辑关系不一定相同。l常用的存储结构有:顺序、链接、索引等。第28页,讲稿共67张,创作于星期三2929数据的存储结构.6427531.字节.6427531.冬夏秋春.6427531.儿子女儿4006父亲第29页,讲稿共67张,创作于星期三3030二级公共基础05年4月试题
15、(1)数据的存储结构是指A A)存储在外存中的数据)存储在外存中的数据B B)数据所占的存储空间量)数据所占的存储空间量C C)数据在计算机中的顺序存储方式)数据在计算机中的顺序存储方式D D)数据的逻辑结构在计算机中的表示)数据的逻辑结构在计算机中的表示第30页,讲稿共67张,创作于星期三3131线性结构与非线性结构l有且只有一个根结点(没有前件的结点)。l每一个结点最多只有一个前件,也最多只有一个后件。第31页,讲稿共67张,创作于星期三3232线性结构线性结构 A,B,C,,X,Y,Z学 生 成 绩 表86胡孝臣986110395刘忠赏9861107100张卓9861109成绩姓名学号线
16、性表线性表结点间是以线性关系联结结点间是以线性关系联结ABC第32页,讲稿共67张,创作于星期三3333非线性结构非线性结构 如果数据结构不满足线性结构的条件,则称如果数据结构不满足线性结构的条件,则称之为非之为非线性结构。线性结构。此外,在线线结构中插入或删除一个此外,在线线结构中插入或删除一个 结点,还结点,还应是线线结构,否则此结构非线线应是线线结构,否则此结构非线线ABCD第33页,讲稿共67张,创作于星期三3434树形结构树形结构全校学生档案管理的组织方式全校学生档案管理的组织方式计算机程序管理系统也是典型的树形结构计算机程序管理系统也是典型的树形结构第34页,讲稿共67张,创作于星
17、期三3535A AB BC CD DE EF FGGH H树形结构 结点间具有分层次的连接关系HBCDEFGA第35页,讲稿共67张,创作于星期三36361.3线性表1.3.1线性表的定义 线性表是线性表是n个元素的有限序列,它们之间的关系个元素的有限序列,它们之间的关系可以排成一个线性序列:可以排成一个线性序列:a1,a2,ai,an其中其中n称作表的长度,当称作表的长度,当n=0时,称作空表。时,称作空表。第36页,讲稿共67张,创作于星期三3737l l线性表的特点:线性表的特点:线性表的特点:线性表的特点:1.1.线性表中所有元素的性质相同。线性表中所有元素的性质相同。线性表中所有元素
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