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1、数据结构第7章ppt课件contents目录引言数据结构基础概念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总结与回顾01引言0102章节概述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。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。掌握常见的数据结构及其操作。理解数据结构的基本概念和原理。能够运用所学知识解决实际问题，提高编程能力和算法设计能力。学习目标02数据结构基础概念数据结构定义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
2、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。数据结构定义 数据结构分类线性数据结构线性数据结构包括数组、链表、栈、队列等，它们按照一定的顺序排列元素，并支持在序列两端进行插入和删除操作。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。逻辑结构与物理结构数据结构还可以从逻辑和物理两个角度进行分类。逻辑结构关注元素之间的关系和操作方式，而物理结构关注数据的存储和布局方式。合理的
3、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。提高算法效率通过使用合适的数据结构和算法，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。简化程序设计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。解决实际问题数据结构的重要性03线性数据结构线性表是线性数据结构中的基本形式，由一系列有序的元素组成，每个元素都有一个唯一的标识符。线性表的存储方式有多种，包括顺序存储和链式存储。线性表的主要操作包括插入、删除和查找等。线性表的应用广泛，如数组、链表等都是线性表的实现。线性表010204栈栈是一种特殊的线性数据结构，遵循后进先出（
4、LIFO）原则。栈的主要操作包括入栈、出栈和查看栈顶元素等。栈的存储方式也有顺序存储和链式存储两种。栈的应用包括函数调用、括号匹配等。03队列是一种特殊的线性数据结构，遵循先进先出（FIFO）原则。队列的主要操作包括入队、出队和查看队首元素等。队列的存储方式也有顺序存储和链式存储两种。队列的应用包括任务调度、打印队列等。01020304队列04非线性数据结构树是一种非线性数据结构，由节点和边组成，其中节点表示数据元素，边表示节点之间的关系。定义根据节点的度数，树可以分为二叉树、三叉树、多叉树等。分类树具有层次性、有序性和可继承性等特性。性质树在计算机科学中广泛应用于表示层次结构、分类、组织结构
5、等。应用树图是由节点和边组成的集合，节点和边之间存在关联关系。定义分类性质应用根据边的性质，图可以分为有向图和无向图；根据节点的度数，图可以分为稀疏图和稠密图。图具有连通性、环性和可遍历性等特性。图在计算机科学中广泛应用于表示网络、社交关系、交通路线等。图哈希表是一种通过哈希函数将键映射到桶中的数据结构，每个桶中可以存储一个元素。定义特性应用哈希表具有快速的插入、删除和查找操作。哈希表在计算机科学中广泛应用于实现字典、集合、散列表等数据结构。030201哈希表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，保持数据结构的完整性。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
6、素，需要找到正确的插入位置，并在该位置插入新元素。顺序存储结构的插入操作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。时间复杂度分析对于顺序存储结构，插入操作的时间复杂度为O(n)；对于链式存储结构，插入操作的时间复杂度为O(1)。删除操作定义从数据结构中删除一个元素，保持数据结构的完整性。链式存储结构的删除操作在链式存储结构中删除一个元素，需要找到该元素的前驱或后继节点，修改指针指向，并释放被删除元素的空间。时间复杂度分析对于顺序存储结构，删除操作的时间复杂度为O(n)；对于链式存储结构，删除操作的时间复杂度为O(1)。顺序存储结构的删除操作
7、在顺序存储结构中删除一个元素，需要找到该元素的位置，并将其后面的元素向前移动，最后释放被删除元素的空间。删除操作查找操作定义在数据结构中查找一个元素的位置或是否存在。在顺序存储结构中查找一个元素，可以使用线性查找算法，从第一个元素开始逐个比较，直到找到该元素或遍历完所有元素。在链式存储结构中查找一个元素，需要从第一个节点开始，逐个比较节点的数据域，直到找到该元素或遍历完所有节点。对于顺序存储结构，查找操作的时间复杂度为O(n)；对于链式存储结构，查找操作的时间复杂度为O(n)。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查找操作06数据结构应用冒泡排序通过重复地遍历待排序的数列，
8、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。排序算法二分查找在已排序的数组中，通过比较中间元素与目标值的大小关系，不断缩小查找范围，直到找到目标元素或查找范围为空。线性查找从数组的第一个元素开始，逐个比较元素，直到找到目标元素或遍历完整个数组。哈希查找通过将键值转化为数组下标，直
9、接在数组中查找目标元素。查找算法最短路径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。最小生成树问题最大流问题在有向图中找到两个顶点之间的最大流量。常用 的 算 法 有 Ford-Fulkerson算法和Edmonds-Karp算法。在图中找到两个顶点之间的最短路径。常用的算法有Dijkstra算法和Bellman-Ford算法。图论问题07总结与回顾链表的应用链表在许多实际应用中都有广泛的应用，如动态内存管理、文件系统、堆栈和队列等。链表的基本概念链表是一种线性数据结构，由一系列节点组成，每个节点包含数据和指向下一个
10、节点的指针。链表的主要操作包括插入、删除和查找。单链表的实现单链表是一种线性链表，其中每个节点只有一个指针指向下一个节点。单链表的实现包括节点的定义、插入和删除操作。双向链表与循环链表双向链表中的每个节点有两个指针，一个指向前一个节点，另一个指向下一个节点。循环链表的最后一个节点指向第一个节点，形成一个闭环。本章重点回顾树与图的数据结构下一章将介绍树和图这两种非线性数据结构，它们在计算机科学中有着广泛的应用。树是层次结构，而图是无向或双向连接的节点集合。二叉树与平衡树二叉树是一种特殊的树，其中每个节点最多有两个子节点。平衡树是一种特殊的二叉树，它在插入和删除操作时能够保持平衡，从而在实际应用中具有较好的性能。图论基础图论是研究图形和网络的理论基础，它涉及到图的表示、图的连通性、最短路径和最小生成树等问题。图算法与应用介绍一些常见的图算法，如深度优先搜索、广度优先搜索、Dijkstra算法和A*算法等，以及它们在实际问题中的应用。01020304下章预告感谢观看THANKS