北京邮电大学计算机学院数据结构第一章课件.pptx

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1、THEFIRSTLESSONOFTHESCHOOLYEAR北京邮电大学计算机学院数据结构第一章课件目CONTENTSCONTENTS数据结构概述线性数据结构非线性数据结构图论基础数据结构与算法的关系录01数据结构概述数据结构的定义数据结构数据结构是计算机存储、组织数据的方式，是研究数据之间关系的学科。数据结构定义详解数据结构不仅指数据的表示方式，还包括数据之间的关系。它涉及到数据的逻辑结构、物理结构和数据的运算。提高程序效率合理的数据结构能够提高程序的执行效率，使程序更加高效。解决问题能力通过选择合适的数据结构，能够更好地解决问题，提高问题解决能力。培养逻辑思维学习数据结构有助于培养逻辑思维，

2、提高分析问题和解决问题的能力。数据结构的重要性线性结构是最简单的数据结构，包括数组、链表、栈、队列等。线性结构树形结构是一种层次结构，包括二叉树、多叉树、B树等。树形结构图状结构是一种网状结构，包括无向图、有向图等。图状结构散列结构是一种通过关键码值进行访问的数据结构，包括哈希表、字典等。散列结构数据结构的分类01线性数据结构线性表的定义线性表是一种具有n个元素的有限序列，每个元素都有一个唯一的下标，下标从0开始递增。线性表的特点线性表中的元素具有一对一的线性关系，即除首元素外，每个元素有且只有一个前驱元素，除尾元素外，每个元素有且只有一个后继元素。线性表的分类根据元素取值的不同，线性表可分为

3、数值型和非数值型；根据元素之间关系的不同，线性表可分为顺序存储和链式存储。线性表顺序存储01顺序存储是指将线性表中的元素按照逻辑顺序依次存储在一片连续的存储单元中。顺序存储的特点是存取速度快，但需要预先分配存储空间，且不易动态调整。链式存储02链式存储是指用一组任意的存储单元来依次存放线性表中的元素。链式存储的特点是易于动态调整，但存取速度较慢。链表03链表是链式存储的一种实现方式，它通过指针将各个元素链接起来，形成一个有序的链式结构。链表的主要操作包括插入、删除和查找等。线性表的实现数组数组是一种特殊的线性表，它使用固定大小的连续内存空间来存储元素。数组的特点是存取速度快，但不易动态调整。队

4、列队列是一种特殊的线性表，它只允许在一端插入元素，在另一端删除元素。队列在计算机科学中被广泛应用于任务调度、缓冲处理等方面。栈栈也是一种特殊的线性表，它只允许在固定的一端插入和删除元素。栈的特点是后进先出（LIFO），常用于保存函数调用、中断处理等上下文信息。010203线性表的应用01非线性数据结构树形结构是一种非线性数据结构，它由一个根节点和若干个子节点组成，每个子节点可以有零个或多个子节点。树形结构中的节点按照层次关系进行组织，根节点位于最上层，其他节点按照层次顺序向下排列。树形结构中的节点之间存在一对多的父子关系，每个节点最多只能有一个父节点，但可以有多个子节点。010203树形结构的

5、定义树形结构的特性01树形结构的特性包括层次性、有序性和唯一性。02层次性是指树形结构中的节点按照层次顺序进行组织，每个节点只能有一个父节点，但可以有多个子节点。03有序性是指树形结构中的节点按照一定的顺序进行排列，通常是从上到下、从左到右的顺序。04唯一性是指树形结构中的每个节点都有一个唯一的标识符，以便于查找和访问。树形结构在计算机科学中有着广泛的应用，如文件系统、数据库系统、网页导航等。在数据库系统中，树形结构可以用于表示数据之间的关系，如层次型数据库中的分类目录等。在网页导航中，树形结构可以用于构建网站的结构和菜单，使得用户可以方便地浏览和访问网站内容。在文件系统中，树形结构可以用于组

6、织和管理文件和文件夹，使得文件和文件夹的查找和访问变得方便快捷。树形结构的应用01图论基础03权重表示边的价值或关系的强度。01节点表示问题中的元素或对象。02边表示元素或对象之间的关系。图论的基本概念表示从一个节点到另一个节点的一系列节点。路径表示一个路径的起点和终点是同一个节点。环表示从一个节点到另一个节点是否存在路径。连通性表示一个无环的连通图。树图论的基本概念图论的算法深度优先搜索（DFS）从根节点开始，尽可能深地搜索图的分支，直到达到目标节点或无法再深入为止。最短路径算法在图中找到两个节点之间的最短路径。常见的最短路径算法有Dijkstra算法和Bellman-Ford算法。广度优先

7、搜索（BFS）从根节点开始，逐层搜索图的分支，直到达到目标节点或无法再深入为止。最小生成树算法在加权连通图中找到一棵包含所有节点且边的权重之和最小的树。常见的最小生成树算法有Prim算法和Kruskal算法。图论可以用于设计和管理计算机网络，例如路由算法和拓扑排序等。网络设计社交网络分析生物信息学交通运输图论可以用于分析社交网络中用户之间的关系，例如朋友关系、关注关系等。图论可以用于表示生物分子之间的相互作用关系，例如蛋白质相互作用网络和基因调控网络等。图论可以用于表示交通网络中的路线和站点，例如最短路径算法和交通流量分配等。图论的应用01数据结构与算法的关系数据结构是算法的基础算法的实现需要

8、依赖于数据结构来存储和组织数据，数据结构为算法提供了有效的数据组织方式。算法优化需要考虑到数据结构算法的效率与所使用的数据结构密切相关，选择合适的数据结构可以大大提高算法的效率。数据结构与算法的联系数据结构对算法的影响不同的数据结构适用于不同的算法，选择合适的数据结构可以提高算法的效率和实现难度。数据结构的选取影响算法的实现例如，链表和数组在插入和删除操作上具有不同的性能特点，算法实现需要考虑这些特性。数据结构的特性影响算法的性能为了满足算法的需求，人们不断探索和发展新的数据结构。算法的需求推动数据结构的发展通过改进算法，可以优化数据结构的性能，提高数据结构的效率。算法的优化可以改进数据结构的性能算法对数据结构的影响THANKS感谢观看THEFIRSTLESSONOFTHESCHOOLYEAR