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《数据结构选讲》ppt课件•数据结构概述CONTENTS目录•线性数据结构•非线性数据结构•数据结构算法•数据结构应用场景CHAPTER01数据结构概述数据结构的定义数据结构定义数据结构是数据元素之间存在的一种或多种关系的集合它定义了数据在计算机中的存储和组织方式,以及数据元素之间的相互关系数据结构组成数据结构通常包括数据类型、数据元素的表示方式、数据元素之间的关系以及相关的操作数据结构的重要性提高数据处理效率促进软件开发和维护良好的数据结构设计有助于提高软件合理的数据结构能够有效地组织和存的质量和可维护性,降低软件开发的储数据,提高数据处理的速度和效率成本和维护的难度简化算法设计通过选择合适的数据结构,可以简化算法设计过程,提高算法的效率和可读性数据结构的分类线性数据结构图状数据结构包括数组、链表、栈、队列等,如邻接矩阵、邻接表等,主要主要用于处理具有顺序特性的用于表示具有网状关系的数据数据树形数据结构散列数据结构如二叉树、多叉树等,主要用如哈希表、字典等,主要用于于表示具有层次关系的数据处理具有键值对应关系的无序数据CHAPTER02线性数据结构数组总结词数组是一种线性数据结构,它使用连续的内存空间来存储数据详细描述数组是一种基本的数据结构,它使用一块连续的内存空间来存储具有相同类型的数据元素数组中的每个元素可以通过一个唯一的索引来访问,索引从0开始数组的大小在创建时确定,并且不能更改总结词数组的优点是访问速度快,因为数据元素在内存中是连续存储的数组•详细描述由于数据元素在内存中连续存储,所以访问数组中的元素速度很快,时间复杂度为O1此外,由于内存空间连续,所以内存利用率较高数组总结词数组的缺点是插入和删除操作速度慢详细描述由于数组的内存空间是连续的,当需要插入或删除元素时,可能需要移动大量的数据元素来保持连续性,因此插入和删除操作的时间复杂度较高,为On此外,如果事先不知道数据规模,可能会导致数组过大或过小,从而造成内存浪费或无法满足需求链表总结词链表是一种线性数据结构,它使用非连续的内存空间来存储数据详细描述链表由一系列节点组成,每个节点包含数据元素和一个指向下一个节点的指针链表的内存空间是不连续的,可以根据需要动态分配和释放链表的优点是可以动态扩展和收缩,不会因为预先分配的内存空间不足而导致数据丢失链表总结词链表的优点是插入和删除操作速度快详细描述在链表中插入和删除元素时,只需要修改指针指向即可,不需要移动其他数据元素因此,链表的插入和删除操作速度较快,时间复杂度为O1链表总结词链表的缺点是访问速度慢详细描述由于链表的内存空间不连续,访问某个元素时需要从头节点开始逐个遍历节点,直到找到目标元素因此,链表的访问速度较慢,时间复杂度为On此外,由于每个节点包含指针,所以链表占用的内存空间比数组多栈总结词详细描述栈是一种线性数据结构,它遵循后进先出(LIFO)的原由于栈只允许在一端进行操作,所以插入和删除操作只需则要修改栈顶指针即可,不需要移动其他元素因此,栈的插入和删除操作速度较快,时间复杂度为O1详细描述总结词栈是一种具有限制访问点的线性表,只能在一端(称为栈栈的缺点是访问速度慢顶)进行插入和删除操作栈的插入操作称为压栈,删除操作称为弹栈栈的结构简单明了,遵循后进先出的原则总结词详细描述栈的优点是插入和删除操作速度快由于栈是线性数据结构,访问某个元素需要从头到尾遍历整个栈,时间复杂度为On因此,栈不适合用于频繁访问数据的场景此外,栈的空间利用率较低,因为只有一部分空间被利用队列总结词队列是一种线性数据结构,它遵循先进先出(FIFO)的原则详细描述队列是一种具有限制访问点的线性表,只能在一端进行插入操作,另一端进行删除操作队列的插入操作称为入队,删除操作称为出队队列的结构简单明了,遵循先进先出的原则队列总结词队列的优点是访问速度快详细描述由于队列遵循先进先出的原则,第一个进入队列的元素总是第一个被访问和删除因此,队列的访问速度较快,时间复杂度为O1此外,队列适合用于需要频繁访问头部元素的场景队列总结词详细描述队列的缺点是插入和删除操作速度慢在队列中插入和删除元素时,需要移动大量的数据元素来保持队列的先进先出特性VS因此,队列的插入和删除操作速度较慢,时间复杂度为On此外,如果队列已满或已空而无法进行插入或删除操作时,需要额外的判断和处理逻辑CHAPTER03非线性数据结构树01020304树的节点分为根节点和树是一种非线性数据结树中每个节点可以有多树的数据结构在计算机叶节点,根节点是树的构,由节点和边组成,个子节点,但只能有一科学中广泛应用于表示起点,叶节点是树的终表示一种层次关系个父节点层级关系和组织结构点图图是一种非线性数据结构,图中的节点表示对象,边表根据边的性质,图可以分为图的数据结构在计算机科学由节点和边组成,表示对象示对象之间的关系有向图和无向图在有向图中广泛应用于表示网络、社之间的关系中,边有方向,表示从一个交关系、交通路线等复杂系节点到另一个节点的单向关统系;在无向图中,边没有方向,表示节点之间的双向关系CHAPTER04数据结构算法排序算法冒泡排序01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02通过选取一个主元,重新排列数列使得主元左边的所有元素都比主元小,右边的所有元素都比主元大然后对主元左边和右边的子数列递归地应用这个过程归并排序03将待排序的数列分成若干个子数列,每个子数列分别进行排序,然后将排好序的子数列合并成一个大的有序数列查找算法线性查找二分查找哈希查找从数列的一端开始,逐个检查每个元在已排序的数列中,通过将中间元素通过将目标值进行哈希运算,得到哈素,直到找到所查找的元素或检查完与目标值进行比较,如果中间元素正希值,然后在哈希表中进行查找如整个数列好是要查找的元素,则搜索过程结束;果哈希值对应的链表中有元素与目标如果目标值大于或小于中间元素,则值相等,则返回该元素;否则返回空在数列大于或小于中间元素的那一半中查找,而且跟开始一样从中间元素开始比较如果在某一步骤数组为空,则代表找不到CHAPTER05数据结构应用场景数据压缩与解压缩数据压缩数据解压缩数据压缩是利用数据的冗余性,使用更少的数据解压缩是将经过压缩的数据还原成原始存储空间来存储数据的过程常见的数据压数据的过程解压缩算法与压缩算法相反,缩算法有Huffman编码、LZ
77、LZ78等,需要按照特定的规则对数据进行解码,以恢它们通过不同的方式对数据进行压缩,以减复原始数据少存储空间的需求数据库索引数据库索引索引的维护数据库索引是为了提高数据检索速度而建立索引的维护是指在数据插入、删除和更新时,的一种数据结构通过索引,数据库系统可对索引进行相应的调整,以保证索引的正确以快速定位到所需的数据记录,避免全表扫性和高效性维护索引需要考虑到数据的更描,提高查询效率常见的索引类型有B树、新频率、查询需求等因素B+树、哈希等操作系统文件系统要点一要点二文件系统文件系统的性能优化文件系统是操作系统中用于管理文件存储和访问的一种数为了提高文件访问速度,文件系统需要进行性能优化常据结构文件系统将磁盘空间组织成文件和目录,并提供见的优化手段包括建立索引、使用缓存、优化磁盘I/O等了一系列的文件操作接口,如打开、读取、写入、关闭等此外,为了满足不同需求,文件系统还有许多不同的设计,如FAT
32、NTFS、EXT4等THANKS感谢观看。