伯克利大学《数据结构》讲义(1)
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数据是描述客观事物的数值、字符以及能输入机器且能被处理的各种符号集合。
换句话说,数据是对客观事物采用计算机能够识别、存储和处理的形式所进行的描述;是计算机加工处理的对象。
包括数值、字符、声数据元素是组成数据的基本单位一个数据元素可由若干个数据项组成()数据对象是性质相同的数据元素的集合,是数据的一个子集。
…},字母字符数据对象是集合象。
由此可看出,不论数据元素集合是无限集(如整数集)Data Structure)数据元素相互之间的关系称为结构( Structure ),有四种基本结构。
集合结构:结构中的数据元素之间除了同属于一个集合的关系外,无任何其它关系。
线性结构:结构中的数据元素之间存在着一对一的线性关系。
图状结构或网状结构:结构中的数据元素之间存在着多对多的任意关系。
为数据结构的有限集,S是D上关系的有限集。
表示复数的虚部。
存储结构(又称物理结构)是逻辑结构在计算机中的存储映象,是逻辑结构在计算机中的实现,它包括据元素的表示和关系的表示形式化描述:要存入机器中,建立一从,使S(D逻辑结构与存储结构的关系为:数据结构的内容可归纳为三个部分:逻辑结构、存储结构和运算集合。
按某种逻辑关系组织起来的一批数据,按一定的映象方式把它存放在计算机的存储器中,并在这些数据上定义了一个运算的集合,(Data Type)数据类型是一组性质相同的值集合以及定义在这个值集合上的一组操作的总称合,即该类型的取值范围,以及该类型中可允许使用的一组运算。
例如高级语言中的数据类型就是已经实现的从这个意义上讲,数据类型是高级语言中允许的变量种类,计算机中使用的是二进制数,汇编语言中则可给出各种数据的十进制表示,如二进制数据的抽象; 使用者在编程时可以直接使用据抽象,出现了数据类型,(Abstract Data Type))是指基于一类逻辑关系的数据类型以及定义在这个类型之上的一组操作。
抽象数据类型的定义取决于客观存在的一组逻辑特性,而与其在计算机内如何表示和实现无关,即不论其内部结构如何变化,只要它的数学特性不变,都不影响其外部使用。
《数据结构》讲义数据结构是计算机科学和编程中非常重要的概念之一。
它是指在计算机中存储和组织数据的方法和原则。
一、介绍数据结构在计算机科学领域中具有重要的地位。
它涉及到如何存储和组织数据,以便于对其进行检索和操作。
数据结构可以分为两种基本类型:线性结构和非线性结构。
线性结构包括数组、链表、栈和队列,而非线性结构包括树和图。
二、线性结构1. 数组数组是一种用来存储多个相同类型的元素的数据结构。
它具有固定长度和连续的内存空间。
数组可以通过索引访问元素,可以快速地插入和删除元素,但是其长度固定不变。
2. 链表链表是一种由节点组成的数据结构,每个节点都包含一个值和指向下一个节点的指针。
链表可以在任意位置插入和删除节点,但是访问节点的时间复杂度较高。
3. 栈栈是一种具有特定操作限制的线性结构。
它遵循“先进后出”的原则,即最后插入的元素最先被访问和删除。
栈可以用来实现递归、回溯和表达式求值等功能。
4. 队列队列也是一种具有特定操作限制的线性结构。
它遵循“先进先出”的原则,即最先插入的元素最先被访问和删除。
队列可以用来实现任务调度、缓冲区等功能。
三、非线性结构1. 树树是一种由节点组成的非线性结构。
它包含一个根节点和多个子节点,每个节点可以有任意数量的子节点。
树可以用来表示层次关系、排序和搜索等功能。
2. 图图是一种由节点和边组成的非线性结构。
节点表示实体,边表示节点之间的关系。
图可以用来表示网络、关系和路径等信息。
四、常用数据结构在实际编程中,还有一些常用的数据结构:1. 哈希表:通过哈希函数将元素映射到不同的位置,实现快速的查找和插入操作。
2. 堆:一种特殊的树结构,可以快速找到最大或最小的元素。
3. 二叉搜索树:一种有序的二叉树,可以高效地进行搜索和插入操作。
五、应用场景数据结构在实际开发中有广泛的应用场景,包括但不限于以下几个方面:1. 数据库系统中的索引结构:为了快速检索数据,数据库系统使用各种数据结构来组织数据。
数据结构基础讲义在计算机科学领域中,数据结构是一门极其重要的基础课程。
它就像是一座桥梁,连接着程序设计和算法分析,为我们解决各种实际问题提供了有力的工具。
接下来,让我们一起走进数据结构的世界,探索其中的奥秘。
一、什么是数据结构简单来说,数据结构就是数据的组织方式和存储结构。
我们在编程中处理的数据,比如整数、字符串、数组等,都需要以某种特定的方式进行组织和存储,以便能够高效地进行操作和处理。
打个比方,我们要整理一个书架上的书籍。
如果随意摆放,找书的时候就会很麻烦。
但如果按照一定的规则,比如按照作者的姓氏字母顺序或者书籍的类别进行排列,那么找书就会变得容易很多。
同样的道理,在计算机中,合理的数据结构可以让我们更快地访问、修改和处理数据。
二、常见的数据结构类型1、数组数组是一种最简单、最常见的数据结构。
它是一组具有相同数据类型的元素的有序集合。
在内存中,数组的元素是连续存储的,这使得我们可以通过索引快速访问到特定位置的元素。
例如,如果我们有一个整数数组`int arr5 ={10, 20, 30, 40, 50}`,要访问第三个元素,只需要使用`arr2` 就可以得到 30。
然而,数组也有它的局限性。
一旦数组的大小被定义,就很难动态地改变。
而且,插入和删除元素的操作可能会比较复杂,因为需要移动大量的元素。
2、链表链表则是一种动态的数据结构。
它由一系列节点组成,每个节点包含数据和指向下一个节点的指针。
链表的优点是插入和删除操作相对简单,只需要修改指针即可。
但访问特定位置的元素就没有数组那么高效了,因为需要从头节点开始逐个遍历。
3、栈栈是一种特殊的线性表,它遵循“后进先出”(Last In First Out,LIFO)的原则。
想象一下叠盘子,最后放上去的盘子总是最先被拿走,这就是栈的工作方式。
在程序中,栈常用于函数调用、表达式求值等场景。
4、队列与栈相反,队列遵循“先进先出”(First In First Out,FIFO)的原则。
《数据结构》讲义(new)第1章C程序设计程序设计=数据描述+算法设计,即程序=数据结构+算法。
用计算机去解决问题过程:首先用数据结构的知识表示出问题,然后设计出解决问题的算法,最后写出程序在计算机上运行输出问题解决的结果。
本章我们将对C的主要知识作回顾,为学习数据结构奠定基础。
1.1 表达式算术运算:5/3 值为1,2.5/5 值为0.5,10%3 值为1,'A'+1 值为66赋值运算:a=3+5 a值为8,式值为8。
b=a=3+5 a,b值均为8,式值为8。
a+=3 即a=a+3; a-=3; a*=3; a/=3;a%=3.i++ ,++i,即i=i+1;i...,...i.区别:x=i++;与x=++i;关系运算:3==2,式值为0,3!=2,式值为1。
逻辑运算:0<x&&x<=1, x<=0||x>1,!(x<0). 注:“非零”为1。
条件运算:b>=0?a+b:a-b,即a+︱b︱逗号运算: a=6,a*3,a+3 式值为91.2 函数与参数1.2.1传值参数例1.1 输入四个数,输出其中的最大数。
int max(int x,int y) /*x,y是形参*/{int t;if(x>y) t=x; else t=y;return t;}main(){int a,b,c,d,m;scanf(“%d%d%d%d”,&a,&b,&c,&d);m=max(max(a,b),max(c,d)); /*a,b,c,d,max(a,b),max(c,d)是实参,传值调用*/ printf(“%d”,m);}1.2.1传址参数例1.2输入二个数到变量a与b,交换变量a与b的值后输出。
swap(int *x,int *y) /*x,y为传址参数*/{int t;t=*x;*x=*y;*y=t;}main(){int a,b;scanf("%d%d",&a,&b);swap(&a,&b); /*传址调用*/printf("%d %d",a,b);}例1.3 输入n 个数,升序排列后输出。