[工学]数据结构 课件 第一章绪论.pptx

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1、工学数据结构 课件 第一章绪论 制作人：Ppt制作者时间：2024年X月目录第第1 1章章 绪论绪论第第2 2章章 线性表线性表第第3 3章章 栈和队列栈和队列第第4 4章章 串和数组串和数组第第5 5章章 树结构树结构第第6 6章章 图结构图结构第第7 7章章 结语结语 0101第1章 绪论 数据结构的定义数据结构的定义数据结构是指数据元素之数据结构是指数据元素之间的关系和操作的集合。间的关系和操作的集合。数据结构包括逻辑结构和数据结构包括逻辑结构和存储结构。逻辑结构描述存储结构。逻辑结构描述数据元素之间的逻辑关系，数据元素之间的逻辑关系，而存储结构描述数据元素而存储结构描述数据元素在计算机

2、内部的存储方式。在计算机内部的存储方式。数据结构的分类数据元素之间存在一对一的关系线性结构数据元素之间存在一对多或多对多的关系非线性结构计算机科学、数据库、算法等领域均广泛应用数据结构数据结构的应用领域描述数据元素之间的逻辑关系逻辑结构0103对数据结构进行的增删改查等操作数据结构的操作02描述数据元素在内存中的存储方式存储结构数据结构的发展数据结构的发展逐渐深化和完善逐渐深化和完善引入了更多的数据结构和算法引入了更多的数据结构和算法数据结构的未来展望数据结构的未来展望与人工智能、大数据等领域结与人工智能、大数据等领域结合合将会有更广泛的应用将会有更广泛的应用 数据结构的发展历程数据结构的起源

3、数据结构的起源2020世纪初，数据结构概念开始世纪初，数据结构概念开始形成形成受到数学和工程学科的影响受到数学和工程学科的影响结语数据结构作为计算机科学的基础，承载着重要的作用。通过对数据结构的学习，可以更好地理解计算机运行原理，提高算法设计和解决问题的能力。希望大家能够认真学习数据结构，掌握其中的精华，为未来的学习和工作打下坚实基础。0202第二章 线性表 线性表的定义线性表是具有相同数据类型的n个数据元素的有限序列。线性表具有一些特点，比如元素之间的顺序关系和应用领域广泛。线性表的基本操作在指定位置插入元素插入操作删除指定位置的元素删除操作查找指定元素的位置查找操作线性表的顺序存线性表的顺

4、序存储结构储结构顺序存储结构是线性表的顺序存储结构是线性表的一种存储方式，具有固定一种存储方式，具有固定的存储位置和元素顺序。的存储位置和元素顺序。其特点包括便于查找和操其特点包括便于查找和操作，但也存在插入和删除作，但也存在插入和删除效率较低的缺点。效率较低的缺点。线性表的链式存储结构使用指针连接元素链式存储结构的定义灵活插入和删除元素链式存储结构的特点单链表、双链表、循环链表链式存储结构的分类 0303第3章 栈和队列 栈的定义和特点栈的定义和特点栈是一种特殊的线性表，栈是一种特殊的线性表，具有后进先出的特点。栈具有后进先出的特点。栈的结构简单，操作高效，的结构简单，操作高效，常用于递归、

5、表达式求值常用于递归、表达式求值等场景。其应用广泛，包等场景。其应用广泛，包括操作系统内存管理、函括操作系统内存管理、函数调用等。数调用等。栈的顺序存储结构使用数组实现，具有固定大小顺序栈的定义包括入栈和出栈操作顺序栈的基本操作快速访问栈顶元素，但大小固定，可能溢出顺序栈的优缺点栈的链式存储结构使用链表实现，无大小限制链栈的定义通过指针实现入栈和出栈链栈的基本操作灵活，但需要额外空间存储指针链栈的优缺点队列的定义和特点队列是一种特殊的线性表，具有先进先出的特点。它被广泛应用于计算机科学中，如任务调度、缓冲区管理等。队列的概念类似于现实生活中的排队现象，保证了数据按照顺序处理。进程调度操作系统0

6、103任务队列图像处理02数据包传输计算机网络 0404第四章 串和数组 基本操作和应用串是由零个或多个字符组成的序列010302堆分配存储结构堆分配存储结构介绍堆分配存储结构的原理和介绍堆分配存储结构的原理和实现实现链式存储结构链式存储结构解析链式存储结构的优缺点及解析链式存储结构的优缺点及应用场景应用场景 串的存储结构定长顺序存储结构定长顺序存储结构描述定长顺序存储结构的特点描述定长顺序存储结构的特点和应用和应用数组的定义和特点基本操作和特点数组是由相同数据类型的元素组成的有限序列多维数组的存储和操作介绍二维数组的定义和存储方式，深入探讨多维数组的应用领域，以及多维数组在算法中的重要性。详

7、细描述二维数组的存储结构二维数组的定义和存储0103介绍多维数组在算法中的应用和复杂性多维数组的算法02探讨多维数组在实际场景中的使用情况多维数组的应用多维数组的算法多维数组的算法多维数组在算法中扮演着多维数组在算法中扮演着重要的角色，通过深度剖重要的角色，通过深度剖析多维数组的相关算法，析多维数组的相关算法，可以更好地理解数据结构可以更好地理解数据结构的核心概念。的核心概念。0505第五章 树结构 树的基本概念树的基本概念树是树是n(n0)n(n0)个结点的有限个结点的有限集合，具有分层结构和子集合，具有分层结构和子节点的关联。树的特点包节点的关联。树的特点包括有根节点、子节点、叶括有根节点

8、、子节点、叶节点等，广泛应用于文件节点等，广泛应用于文件系统、数据库索引等领域。系统、数据库索引等领域。二叉树的定义每个结点最多有两个子节点的树结构二叉树前序、中序、后序遍历遍历方式递归、迭代实现树的存储结构树的存储结构树的存储结构有多种方式，树的存储结构有多种方式，包括顺序存储结构、链式包括顺序存储结构、链式存储结构和数组存储结构。存储结构和数组存储结构。不同的存储结构适用于不不同的存储结构适用于不同的场景，如链式存储适同的场景，如链式存储适用于变动频繁的树结构。用于变动频繁的树结构。平衡二叉树平衡二叉树确保树的高度平衡确保树的高度平衡提高查找效率提高查找效率B B树树多路搜索树多路搜索树数

9、据库索引常用结构数据库索引常用结构B+B+树树优化优化B B树的查询性能树的查询性能适用于范围查询适用于范围查询树的应用二叉搜索树二叉搜索树支持快速查找支持快速查找中序遍历有序中序遍历有序树的应用自平衡二叉搜索树AVL树保持平衡的二叉搜索树红黑树前缀树，用于字符串检索Trie树总结树结构是一种重要的数据结构，广泛应用于计算机科学和工程领域。通过树结构的合理设计和应用，能够提高算法效率和减少资源消耗。0606第6章 图结构 图的定义和基本图的定义和基本术语术语图是由顶点和边组成的数图是由顶点和边组成的数据结构，可以用来描述不据结构，可以用来描述不同实体之间的关系。图根同实体之间的关系。图根据边的

10、方向和权值的不同据边的方向和权值的不同可以分为有向图、无向图、可以分为有向图、无向图、带权图等，不同类型的图带权图等，不同类型的图在不同领域有着广泛的应在不同领域有着广泛的应用。用。图的分类和应用场景边带有方向有向图边没有方向无向图边具有权值带权图边数远少于完全图稀疏图图的存储结构使用一个二维数组表示图邻接矩阵存储结构使用链表存储边邻接表存储结构同时存储顶点和边的信息十字链表存储结构图的遍历算法图的遍历算法图的遍历算法主要包括深图的遍历算法主要包括深度优先搜索（度优先搜索（DFSDFS）和广）和广度优先搜索（度优先搜索（BFSBFS）。）。DFSDFS以深度优先的策略访以深度优先的策略访问图的

11、顶点，在遍历到不问图的顶点，在遍历到不能再继续前进的顶点时回能再继续前进的顶点时回溯到上一个节点；溯到上一个节点；BFSBFS则则以广度优先的方式逐层访以广度优先的方式逐层访问图的顶点。问图的顶点。图的遍历算法沿着当前顶点的边搜索到最深的节点，再回溯深度优先搜索（DFS）逐层访问图的顶点广度优先搜索（BFS）图的最短路径算法用于计算单源最短路径Dijkstra算法用于计算多源最短路径Floyd算法启发式搜索算法，结合广度优先和启发函数A*算法总结图结构是数据结构中重要的一部分，不仅能够描述实际问题中的关系，还有着丰富的算法和应用。对图的存储结构和遍历算法的理解是掌握图结构的关键，而最短路径算法

12、则是图算法中的重要应用之一。0707第7章 结语 数据结构的综合数据结构的综合应用应用数据结构在算法设计和程数据结构在算法设计和程序开发中起着至关重要的序开发中起着至关重要的作用。它是整个计算机科作用。它是整个计算机科学领域的基础，为程序员学领域的基础，为程序员提供了设计和分析算法的提供了设计和分析算法的工具。随着科技的不断发工具。随着科技的不断发展，数据结构也在不断演展，数据结构也在不断演变，未来的发展趋势和挑变，未来的发展趋势和挑战将对数据结构的应用提战将对数据结构的应用提出更高要求。感谢大家聆出更高要求。感谢大家聆听，祝愿大家在学习过程听，祝愿大家在学习过程中顺利掌握数据结构的知中顺利掌

13、握数据结构的知识！识！数据结构在算法设计中的作用优化算法效率提高代码可读性简化问题求解过程减少内存占用支持大数据处理支持大数据处理设计更快速的数据存储方式设计更快速的数据存储方式实现数据分析和挖掘实现数据分析和挖掘适应人工智能需求适应人工智能需求构建更智能的数据结构构建更智能的数据结构应用于机器学习和模式识别应用于机器学习和模式识别提升安全性和可靠性提升安全性和可靠性加强数据加密技术加强数据加密技术防止数据泄露和攻击防止数据泄露和攻击数据结构的发展趋势增强算法效率增强算法效率引入新的数据结构引入新的数据结构优化现有数据结构优化现有数据结构 跨平台数据交互0103数据隐私保护02大规模数据处理 下次再会