《数据结构重点》课件

《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的定义数据结构数据结构是计算机数据结构是计算机科学和软件数据结构是算法和数据管理的中组织数据的方式，它涉及到工程领域的重要概念，它涉及关键，它能够影响程序的性能数据的逻辑关系和物理表示到数据的组织、存储和操作等和可维护性方面数据结构的重要性数据结构是计算机科学和软件工程的数据结构是解决复杂问题的关键，它基础，它涉及到数据的组织、存储和能够提高程序的效率和可重用性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的分类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02线性数据结构数组总结词数组是一种线性数据结构，用于存储相同类型的数据元素详细描述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、删除和查找链表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、删除和遍历栈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队列总结词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详细描述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03非线性数据结构树01020304树是一种非线性数据结构，由树具有层次结构，根节点位于树有多种类型，如二叉树、三树的遍历是树的重要操作之一，节点和边组成，其中节点表示最顶层，其他节点按层次顺序叉树、B树等，每种类型的树包括前序遍历、中序遍历和后数据元素，边表示节点之间的向下排列都有其特定的应用场景序遍历等关系图图是一种非线性数据结构，由节点和图具有灵活性，节点和边可以任意添边组成，其中节点表示数据元素，边加或删除，适用于表示复杂的关系和表示节点之间的关系网络图有多种类型，如无向图、有向图、图的搜索是图的重要操作之一，包括加权图等，每种类型的图都有其特定深度优先搜索、广度优先搜索等的应用场景04数据结构操作插入操作插入操作的分类根据不同的数据结构类型，插入操插入操作定义作可以分为在数组、链表、树等数据结构中的插入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的复杂度在某些数据结构中，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删除操作删除操作定义删除操作的分类删除操作的复杂度从数据结构中删除一个元素，以根据不同的数据结构类型，删除在某些数据结构中，删除操作的保持数据的有序性或完整性操作可以分为在数组、链表、树复杂度可能较高，例如链表中的等数据结构中的删除操作删除操作需要遍历链表找到要删除的节点查找操作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05数据结构应用排序算法冒泡排序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快速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查找算法•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O1•树查找在树结构中进行查找图论问题最短路径最小生成树网络流在图中找到两个顶点之间距离最短的在一个连通加权无向图中，一个生成在网络中寻找最大的流一条路径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06数据结构优化空间优化010203压缩数据稀疏矩阵存储索引技术通过数据压缩技术，减少对于稀疏矩阵，采用特殊利用索引技术，如B树、存储空间占用，例如存储方式，如三元组、B+树等，提高数据检索速Huffman编码、LZ77等CSR等，以减少存储空间度并减少存储空间时间优化算法选择缓存技术并行处理根据问题特性选择合适的利用缓存技术，如LRU、利用多核处理器或分布式算法，如快速排序、归并FIFO等，减少数据访问延系统进行并行处理，以提排序等，以提高数据处理迟，提高数据处理速度高数据处理速度速度THANKSTHANK YOUFOR YOURWATCHING。