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《数据结构第7章》ppt课件•引言•数据结构基础概念•线性数据结构•非线性数据结构目录•数据结构操作•数据结构应用•总结与回顾contents01引言章节概述01介绍数据结构第7章的主要内容,包括基本概念、主要数据结构和算法等02强调本章节在数据结构课程中的重要地位,以及在实际应用中的价值学习目标掌握常见的数据结构能够运用所学知识解及其操作决实际问题,提高编程能力和算法设计能力理解数据结构的基本概念和原理02数据结构基础概念数据结构定义数据结构定义01数据结构是数据之间的相互关系的集合,它定义了如何组织和存储数据,以便更有效地检索、更新和管理数据数据结构是算法和程序设计的核心02数据结构是算法设计和程序设计的核心,它决定了程序中数据的表示、存储和操作方式,从而影响程序的效率、可读性和可维护性数据结构与数据类型的关系03数据结构是数据类型的一种抽象,它定义了数据类型中元素之间的关系和操作数据类型是数据结构的实例化数据结构分类线性数据结构逻辑结构与物理结构线性数据结构包括数组、链表、栈、数据结构还可以从逻辑和物理两个角队列等,它们按照一定的顺序排列元度进行分类逻辑结构关注元素之间素,并支持在序列两端进行插入和删的关系和操作方式,而物理结构关注除操作数据的存储和布局方式非线性数据结构非线性数据结构包括树、图、散列表等,它们允许元素之间存在复杂的关系,支持更灵活的查询和操作数据结构的重要性简化程序设计通过使用合适的数据结构和算法,提高算法效率可以简化程序设计的复杂度,提高代码的可读性和可维护性合理的数据结构能够提高算法的效率,减少不必要的计算和资源消耗解决实际问题数据结构在解决实际问题中发挥着重要作用,如搜索引擎、数据库系统、操作系统等都离不开高效的数据结构和算法03线性数据结构线性表线性表是线性数据结构中的基本形式,线性表的主要操作包括插入、删除和由一系列有序的元素组成,每个元素查找等都有一个唯一的标识符线性表的存储方式有多种,包括顺序线性表的应用广泛,如数组、链表等存储和链式存储都是线性表的实现栈01020304栈是一种特殊的线性数栈的主要操作包括入栈、栈的存储方式也有顺序栈的应用包括函数调用、据结构,遵循后进先出出栈和查看栈顶元素等存储和链式存储两种括号匹配等(LIFO)原则队列01020304队列是一种特殊的线性数据结队列的主要操作包括入队、出队列的应用包括任务调度、打队列的存储方式也有顺序存储构,遵循先进先出(FIFO)队和查看队首元素等印队列等和链式存储两种原则04非线性数据结构树定义性质树是一种非线性数据结构,由树具有层次性、有序性和可继节点和边组成,其中节点表示承性等特性数据元素,边表示节点之间的关系分类应用根据节点的度数,树可以分为树在计算机科学中广泛应用于二叉树、三叉树、多叉树等表示层次结构、分类、组织结构等图定义分类图是由节点和边组成的集合,节点和根据边的性质,图可以分为有向图和边之间存在关联关系无向图;根据节点的度数,图可以分为稀疏图和稠密图性质应用图具有连通性、环性和可遍历性等特图在计算机科学中广泛应用于表示网性络、社交关系、交通路线等哈希表010203定义特性应用哈希表是一种通过哈希函哈希表具有快速的插入、哈希表在计算机科学中广数将键映射到桶中的数据删除和查找操作泛应用于实现字典、集合、结构,每个桶中可以存储散列表等数据结构一个元素05数据结构操作插入操作插入操作定义在数据结构中插入一个新元素,保持顺序存储结构的插入操作数据结构的完整性在顺序存储结构中插入一个新元素,需要将该元素插入到正确的位置,并可能需要移动其他元素来保持顺序链式存储结构的插入操作在链式存储结构中插入一个新元素,时间复杂度分析需要找到正确的插入位置,并在该位置插入新元素对于顺序存储结构,插入操作的时间复杂度为On;对于链式存储结构,插入操作的时间复杂度为O1删除操作删除操作定义顺序存储结构的删除操作从数据结构中删除一个元素,保持数据结构的完在顺序存储结构中删除一个元素,需要找到该元整性素的位置,并将其后面的元素向前移动,最后释放被删除元素的空间链式存储结构的删除操作时间复杂度分析在链式存储结构中删除一个元素,需要找到该元对于顺序存储结构,删除操作的时间复杂度为素的前驱或后继节点,修改指针指向,并释放被On;对于链式存储结构,删除操作的时间复杂删除元素的空间度为O1查找操作查找操作定义顺序存储结构的查找操作链式存储结构的查找操作时间复杂度分析在数据结构中查找一个元素的在顺序存储结构中查找一个元在链式存储结构中查找一个元对于顺序存储结构,查找操作位置或是否存在素,可以使用线性查找算法,素,需要从第一个节点开始,的时间复杂度为On;对于链从第一个元素开始逐个比较,逐个比较节点的数据域,直到式存储结构,查找操作的时间直到找到该元素或遍历完所有找到该元素或遍历完所有节点复杂度为On元素06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选择一个元素作为基准,对数组进行分区,使得比基准小的元素在基准的左边,比基准大的元素在基准的右边,然后对左右两边的子数组递归地进行快速排序归并排序将数组分成两半,分别对它们进行排序,然后将排好序的两半合并成一个有序的数组查找算法线性查找二分查找哈希查找从数组的第一个元素开始,逐个在已排序的数组中,通过比较中通过将键值转化为数组下标,直比较元素,直到找到目标元素或间元素与目标值的大小关系,不接在数组中查找目标元素遍历完整个数组断缩小查找范围,直到找到目标元素或查找范围为空图论问题最小生成树问题在加权连通图中找到一棵包含所有顶点的树,使得所有边的权值之和最小常用的算法有Prim算法和Kruskal算法最短路径问题在图中找到两个顶点之最大流问题间的最短路径常用的算法有Dijkstra算法和在有向图中找到两个顶Bellman-Ford算法点之间的最大流量常用的算法有F or d-F ul ke rs on算法和Edmonds-Karp算法07总结与回顾本章重点回顾链表的基本概念单链表的实现链表是一种线性数据结构,由一系列节点组成,每个节点单链表是一种线性链表,其中每个节点只有一个指针指向包含数据和指向下一个节点的指针链表的主要操作包括下一个节点单链表的实现包括节点的定义、插入和删除插入、删除和查找操作双向链表与循环链表链表的应用双向链表中的每个节点有两个指针,一个指向前一个节点,链表在许多实际应用中都有广泛的应用,如动态内存管理、另一个指向下一个节点循环链表的最后一个节点指向第文件系统、堆栈和队列等一个节点,形成一个闭环下章预告030102图论基础04树与图的数据结构二叉树与平衡树图算法与应用图论是研究图形和网络的理论基下一章将介绍树和图这两种非础,它涉及到图的表示、图的连线性数据结构,它们在计算机科学中有着广泛的应用树是二叉树是一种特殊的树,其中通性、最短路径和最小生成树等介绍一些常见的图算法,如深度层次结构,而图是无向或双向每个节点最多有两个子节点问题优先搜索、广度优先搜索、连接的节点集合平衡树是一种特殊的二叉树,Dijkstra算法和A*算法等,以及它在插入和删除操作时能够保它们在实际问题中的应用持平衡,从而在实际应用中具有较好的性能THANKS感谢观看。