李秀坤數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課件單擊此處添加副標(biāo)題匯報(bào)人：XX目錄壹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)貳線性結(jié)構(gòu)叁樹形結(jié)構(gòu)肆圖結(jié)構(gòu)伍查找技術(shù)陸排序技術(shù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)第一章數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)定義01數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)、組織數(shù)據(jù)的方式，它包括數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和物理存儲(chǔ)。02數(shù)據(jù)類型定義了數(shù)據(jù)的種類，而數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)則描述了這些數(shù)據(jù)之間的關(guān)系和操作方法。03抽象數(shù)據(jù)類型是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的高級(jí)表示，它將數(shù)據(jù)以及操作封裝起來(lái)，隱藏實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的概念數(shù)據(jù)類型與結(jié)構(gòu)抽象數(shù)據(jù)類型(ADT)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)分類線性結(jié)構(gòu)包括數(shù)組、鏈表、棧和隊(duì)列等，它們的共同特點(diǎn)是元素之間存在一對(duì)一的關(guān)系。線性結(jié)構(gòu)非線性結(jié)構(gòu)如樹和圖，元素之間存在一對(duì)多或多對(duì)多的關(guān)系，適用于復(fù)雜數(shù)據(jù)的組織。非線性結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如鏈表和樹，其大小可以動(dòng)態(tài)變化，適合處理不確定數(shù)量的數(shù)據(jù)項(xiàng)。動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)靜態(tài)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如數(shù)組，其大小在創(chuàng)建時(shí)確定，適用于數(shù)據(jù)量固定且可預(yù)測(cè)的情況。靜態(tài)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)基本操作與算法插入操作在數(shù)組或鏈表中插入新元素，需要調(diào)整數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以保持元素的有序性或鏈接的連續(xù)性。排序算法使用冒泡排序、選擇排序、插入排序等方法，對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的元素進(jìn)行排序，以滿足特定的順序要求。刪除操作搜索算法從數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中移除元素，可能涉及更新相鄰元素的位置或指針，以維護(hù)結(jié)構(gòu)的完整性。通過(guò)線性搜索或二分搜索等算法，在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中查找特定元素的位置或是否存在。線性結(jié)構(gòu)第二章線性表01順序存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)線性表的順序存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)使用連續(xù)的存儲(chǔ)單元來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)元素，如數(shù)組。02鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)結(jié)構(gòu)鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)結(jié)構(gòu)通過(guò)指針將一系列節(jié)點(diǎn)連接起來(lái)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)包含數(shù)據(jù)和指向下一個(gè)節(jié)點(diǎn)的鏈接。03線性表的插入操作在鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)的線性表中，插入操作涉及修改指針，以在指定位置插入新節(jié)點(diǎn)。04線性表的刪除操作刪除操作需要更新指針，移除鏈表中的指定節(jié)點(diǎn)，并保持鏈表的連續(xù)性。棧和隊(duì)列棧的主要操作包括push（入棧）和pop（出棧），用于添加和移除棧頂元素。棧的操作03隊(duì)列是一種先進(jìn)先出（FIFO）的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，如打印任務(wù)的排隊(duì)處理就是隊(duì)列應(yīng)用的一個(gè)例子。隊(duì)列的基本概念02棧是一種后進(jìn)先出（LIFO）的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，例如瀏覽器的后退功能就是利用棧實(shí)現(xiàn)的。棧的基本概念01棧和隊(duì)列隊(duì)列的操作包括enqueue（入隊(duì)）和dequeue（出隊(duì)），分別用于添加元素到隊(duì)尾和從隊(duì)首移除元素。01隊(duì)列的操作棧在表達(dá)式求值、括號(hào)匹配中應(yīng)用廣泛；隊(duì)列則用于任務(wù)調(diào)度、緩沖處理等場(chǎng)景。02棧和隊(duì)列的應(yīng)用場(chǎng)景串操作串是由零個(gè)或多個(gè)字符組成的有限序列，通常用字符串來(lái)表示，如編程中的字符串類型。串的定義與表示模式匹配是查找一個(gè)串是否包含另一個(gè)子串的過(guò)程，如KMP算法用于高效匹配。串的模式匹配包括串的賦值、連接、比較、子串提取等，是處理文本數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)。串的基本操作串的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)包括順序存儲(chǔ)和鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)，各有優(yōu)缺點(diǎn)，適用于不同的應(yīng)用場(chǎng)景。串的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)樹形結(jié)構(gòu)第三章樹的概念樹是由節(jié)點(diǎn)和邊組成的非線性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)可能有多個(gè)子節(jié)點(diǎn)，但只有一個(gè)父節(jié)點(diǎn)。樹的定義01介紹樹中的基本術(shù)語(yǔ)，如根節(jié)點(diǎn)、子樹、葉節(jié)點(diǎn)、兄弟節(jié)點(diǎn)、祖先和后代等。樹的術(shù)語(yǔ)02闡述樹形結(jié)構(gòu)的特性，例如層級(jí)性、分支性和遞歸性，以及它們?cè)跀?shù)據(jù)組織中的重要性。樹的特性03二叉樹二叉搜索樹（BST）是一種特殊的二叉樹，其中每個(gè)節(jié)點(diǎn)的左子樹只包含小于當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的數(shù)，右子樹只包含大于當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的數(shù)。二叉搜索樹二叉樹是每個(gè)節(jié)點(diǎn)最多有兩個(gè)子樹的樹結(jié)構(gòu)，通常子樹被稱作“左子樹”和“右子樹”。二叉樹的定義遍歷二叉樹有三種基本方式：前序遍歷、中序遍歷和后序遍歷，分別對(duì)應(yīng)不同的訪問(wèn)順序。二叉樹的遍歷二叉樹平衡二叉樹二叉樹的應(yīng)用01平衡二叉樹（AVL樹）是一種自平衡的二叉搜索樹，任何節(jié)點(diǎn)的兩個(gè)子樹的高度最大差別為1。02二叉樹廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)科學(xué)中，如二叉搜索樹用于數(shù)據(jù)庫(kù)索引，堆用于優(yōu)先隊(duì)列和堆排序等。樹和森林樹的定義和特性樹是由節(jié)點(diǎn)和邊組成的非線性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，具有唯一根節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)有零個(gè)或多個(gè)子節(jié)點(diǎn)。0102森林的概念森林是由多棵樹組成的集合，每棵樹的根節(jié)點(diǎn)互不相連，森林可以看作是樹的廣義形式。03樹與森林的轉(zhuǎn)換通過(guò)移除森林中任意一棵樹的根節(jié)點(diǎn)并將其子節(jié)點(diǎn)連接到前一棵樹的根節(jié)點(diǎn)，可以將森林轉(zhuǎn)換為一棵樹。04森林的遍歷算法森林的遍歷通常采用深度優(yōu)先搜索（DFS）或廣度優(yōu)先搜索（BFS），類似于樹的遍歷方法。圖結(jié)構(gòu)第四章圖的基本概念圖是由頂點(diǎn)（節(jié)點(diǎn)）和邊組成的數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)，用于表示實(shí)體間的關(guān)系。圖的定義01020304根據(jù)邊的特性，圖可分為無(wú)向圖和有向圖；根據(jù)邊是否帶權(quán)，可分為加權(quán)圖和非加權(quán)圖。圖的分類圖可以通過(guò)鄰接矩陣或鄰接表來(lái)表示，每種方法適用于不同的圖操作和算法。圖的表示方法圖的遍歷包括深度優(yōu)先搜索（DFS）和廣度優(yōu)先搜索（BFS），用于訪問(wèn)圖中的所有頂點(diǎn)。圖的遍歷圖的遍歷算法DFS通過(guò)遞歸或棧實(shí)現(xiàn)，適用于求解路徑問(wèn)題，如迷宮求解、拓?fù)渑判虻?。深度?yōu)先搜索（DFS）在有向無(wú)環(huán)圖（DAG）中，拓?fù)渑判蛴糜诖_定節(jié)點(diǎn)的線性順序，常用于課程安排和任務(wù)調(diào)度。拓?fù)渑判駼FS使用隊(duì)列實(shí)現(xiàn)，常用于最短路徑問(wèn)題，例如社交網(wǎng)絡(luò)中的好友推薦算法。廣度優(yōu)先搜索（BFS）010203最短路徑與最小生成樹01Dijkstra算法用于計(jì)算圖中單源最短路徑，廣泛應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)路由和地圖導(dǎo)航。02Bellman-Ford算法能處理帶有負(fù)權(quán)邊的圖，用于找出單源最短路徑，但效率低于Dijkstra算法。03Floyd-Warshall算法用于計(jì)算所有頂點(diǎn)對(duì)之間的最短路徑，適用于稠密圖。Dijkstra算法Bellman-Ford算法Floyd-Warshall算法最短路徑與最小生成樹Prim算法Prim算法用于構(gòu)造最小生成樹，通過(guò)不斷選擇最小邊來(lái)連接未訪問(wèn)的頂點(diǎn)。Kruskal算法Kruskal算法通過(guò)選擇最小權(quán)重的邊來(lái)構(gòu)造最小生成樹，適用于稀疏圖。查找技術(shù)第五章查找算法概述順序查找是最基本的查找技術(shù)，通過(guò)逐個(gè)檢查數(shù)組中的元素來(lái)查找目標(biāo)值。01順序查找二分查找算法適用于有序數(shù)組，通過(guò)不斷將搜索范圍減半來(lái)快速定位目標(biāo)值。02二分查找哈希查找通過(guò)哈希函數(shù)將數(shù)據(jù)映射到表中，實(shí)現(xiàn)快速的查找過(guò)程，常用于鍵值對(duì)存儲(chǔ)。03哈希查找靜態(tài)查找表順序查找是最基本的查找技術(shù)，適用于線性表，通過(guò)逐個(gè)比較元素來(lái)查找目標(biāo)值。順序查找二分查找要求數(shù)據(jù)表有序，通過(guò)不斷將查找區(qū)間縮小一半來(lái)快速定位目標(biāo)值。二分查找索引查找通過(guò)建立索引表來(lái)加速查找過(guò)程，適用于數(shù)據(jù)量大且經(jīng)常被查找的場(chǎng)景。索引查找動(dòng)態(tài)查找表二叉搜索樹通過(guò)節(jié)點(diǎn)的有序排列，實(shí)現(xiàn)快速查找、插入和刪除操作，是動(dòng)態(tài)查找表的一種。二叉搜索樹AVL樹和紅黑樹是平衡樹的代表，它們通過(guò)旋轉(zhuǎn)操作保持樹的平衡，優(yōu)化查找效率。平衡樹結(jié)構(gòu)跳表通過(guò)多層索引結(jié)構(gòu)，加快了查找速度，適用于動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)集合的快速查找。跳表哈希表通過(guò)哈希函數(shù)將數(shù)據(jù)映射到表中，實(shí)現(xiàn)常數(shù)時(shí)間復(fù)雜度的查找，適用于快速查找需求。哈希表排序技術(shù)第六章排序算法概述排序算法主要分為比較排序和非比較排序兩大類，比較排序包括快速排序、歸并排序等。排序算法的分類01衡量排序算法性能的指標(biāo)包括時(shí)間復(fù)雜度、空間復(fù)雜度和穩(wěn)定性等因素。排序算法的性能指標(biāo)02不同的排序算法適用于不同的數(shù)據(jù)規(guī)模和特性，如冒泡排序適合小規(guī)模數(shù)據(jù)，而基數(shù)排序適用于整數(shù)排序。排序算法的應(yīng)用場(chǎng)景03內(nèi)部排序方法插入排序冒泡排序0103插入排序通過(guò)構(gòu)建有序序列，對(duì)于未排序數(shù)據(jù)，在已排序序列中從后向前掃描，找到相應(yīng)位置并插入。冒泡排序通過(guò)重復(fù)交換相鄰的元素，如果它們的順序錯(cuò)誤，直到整個(gè)列表排序完成。02快速排序是一種分而治之的算法，通過(guò)選擇一個(gè)“基準(zhǔn)”元素，將數(shù)組分為兩部分，一部分小于基準(zhǔn)，另一部分大于基準(zhǔn)?？焖倥判騼?nèi)部排序方法歸并排序是將兩個(gè)或兩個(gè)以上的有序表合并成一個(gè)新的有序表，即把待排序序列分為若干個(gè)子序列，每個(gè)子序列是有序的。歸并排序選擇排序每次從待排序的數(shù)據(jù)元素中選出最小（或最大）的一個(gè)元素，存放在序列的起始位置，直到全部待排序的數(shù)據(jù)元素排完。選擇排序外部排序方法01外部歸