第九章-线性表的基本概念及运算

线性表知识点总结线性表的特点：1. 有序性：线性表中的元素是有序排列的，每个元素都有唯一的前驱和后继。

2. 可变性：线性表的长度是可变的，可以进行插入、删除操作来改变表的元素数量。

3. 线性关系：线性表中的元素之间存在明确的前驱和后继关系。

4. 存储结构：线性表的存储结构有顺序存储和链式存储两种方式。

线性表的操作：1. 查找操作：根据元素的位置或值来查找线性表中的元素。

2. 插入操作：将一个新元素插入到线性表中的指定位置。

3. 删除操作：将线性表中的某个元素删除。

4. 更新操作：将线性表中的某个元素更新为新的值。

线性表的顺序存储结构：顺序存储结构是将线性表的元素按照其逻辑顺序依次存储在一块连续的存储空间中。

线性表的顺序存储结构通常采用数组来实现。

数组中的每个元素都可以通过下标来访问，因此可以快速的进行查找操作。

但是插入和删除操作会导致元素位置的变动，需要进行大量数据搬移，效率较低。

线性表的链式存储结构：链式存储结构是将线性表的元素通过指针相连，形成一个链式结构。

每个元素包含数据和指向下一个元素的指针。

链式存储结构不需要连续的存储空间，可以动态分配内存，适合插入和删除频繁的场景。

但是链式结构的元素访问不如顺序结构高效，需要通过指针来逐个访问元素。

线性表的应用场景：1. 线性表适用于数据元素之间存在明确的前后关系，有序排列的场景。

2. 顺序存储结构适用于元素的插入和删除操作较少，对元素的随机访问较频繁的场景。

3. 链式存储结构适用于插入和删除操作较频繁的场景，对元素的随机访问较少。

线性表的操作的时间复杂度：1. 查找操作：顺序存储结构的时间复杂度为O(1)，链式存储结构的时间复杂度为O(n)。

2. 插入和删除操作：顺序存储结构的时间复杂度为O(n)，链式存储结构的时间复杂度为O(1)。

线性表的实现：1. 顺序存储结构的实现：使用数组来存储元素，通过下标来访问元素。

2. 链式存储结构的实现：使用链表来实现，每个元素包含数据和指向下一个元素的指针。

数据结构课程教学大纲（三套）《数据结构》课程教学大纲（36/36 课时）一、课程的性质和任务数据结构是计算机及应用专业中一门重要的专业基础课程，在计算机软件的各个领域中均会使用到数据结构的有关知识。

当用计算机来解决实际问题时，就要涉及到数据的表示及数据的处理，而数据表示及数据处理正是数据结构课程的主要研究对象，通过这两方面内容的学习，为后续课程，特别是软件方面的课程打开厚实的基础。

因此，数据结构课程在计算机应用专业中具有举足轻重的作用。

本课程的任务是：在基础方面，要求学员掌握常用数据结构的基本概念及其不同的实现方法；在技能方面，通过系统学习能够在不同存储结构上实现不同的运算，并对算法设计的方式和技巧有所体会。

总言之，使应用者较全面的掌握各种常用的数据结构，提高运用数据结构解决实际问题的能力。

二、课程的基本要求本课程的教学基本要求如下：本课程要求理论必须与上机实践操作相结合，多做题和调试算法，实现算法。

实践项目只利用课堂时间是不够的，必须提前布置给学生。

通过本课程的学习与实践，学生应达到：1、掌握数据结构的基本概念和基本理论；2、熟练掌握顺序表、链表、队列、栈、树以及二叉树、图等基本数据结构的设计和分析；3、熟练地掌握常用算法（递归、遍历、查找、排序）的知识；4、能对所求解的问题进行分析，抽象出逻辑结构，选择合适的存储结构定义所需的运算，设计相应的算法；5、对算法进行分析和评价。

三、教学内容（一）理论教学（二）实践环节四、课时分配《数据结构》课程共4学分，课内72学时，其中理论课36学时，上机36学时。

五、大纲说明本课程必须理论与上机实践操作相结合，并要教、学、练相结合，讲清基本概念，指出知识要点、重点和难点，并通过实例分析解决算法难点；要求学生认真预习、认真听课、认真思索、认真做实验， 通过对算法的编程实现来提高学生 由于内容多、 难度大， 要特别注重精讲多练， 实践项目一定 要提前布置给学生， 调动学生的主观能动性，鼓励学生多提 问题、共同探讨和解决问题。

《数据结构》教学大纲一、基本信息二、教学目标及任务本课程作为计算机专业重要的主干课程，它要求学生学会分析和研究需解决的问题中的数据的特性，为其选择合适的数据结构来描述，在此数据结构的基础上写出相应的算法，并初步掌握算法的时间复杂度和空间复杂度的分析技术。

三、学时分配教学课时分配四、教学内容及教学要求第一章数据结构绪论(共4学时)基本内容：1)数据结构的概念2)数据的逻辑结构和存储结构3)算法教学要求：熟悉数据结构中各名词、术语的含义，掌握其基本概念；理解数据类型和抽象数据类型的含义；理解算法五个要素的确切含义，注意算法与程序的区别；掌握计算语句频度和估算算法时间复杂度的方法。

第二章线性表(共6学时)基本内容：1)线性表的概念及运算2)线性表的顺序存储结构—顺序表3)线性表的链式存储结构—链表教学要求：了解线性表的逻辑结构特性是数据元素之间存在着线性关系，在计算机中表示这种关系的两类不同的存储结构是顺序存储结构和链式存储结构；熟练掌握这两类存储结构的描述方法，以及线性表的各种基本操作的实现；能够从时间和空间复杂度的角度综合比较线性表两种存储结构的不同特点及其适用场合；掌握用线性表来表示一元多项式的方法及相应操作的实现。

第三章栈和队列(共4学时)基本内容：1)栈2)队列教学要求：掌握栈和队列类型的特点，并能在相应的应用问题中正确选用它们；熟练掌握栈类型的两种实现方法，特别应注意栈满和栈空的条件以及它们的描述方法；熟练掌握循环队列和链队列的基本操作实现算法，特别注意队满和队空的描述方法；理解递归算法执行过程中栈的状态变化过程。

第四章数组和矩阵(共4学时)基本内容：1)数组2)特殊矩阵教学要求：了解数组的两种存储表示方法，并掌握数组在以行为主的存储结构中的地址计算方法；掌握对特殊矩阵进行压缩存储时的下标变换公式；了解稀疏矩阵的三类压缩存储方法的特点和适用范围，领会以三元组表示稀疏矩阵时进行矩阵运算采用的处理方法；了解广义表的结构特点及其存储表示方法。

解题思路多代入法二叉树度叶子结点就是没有孩子的结点，其度为0，度为二的结点是指有两个子数的结点。

注意树的度和图的度区别叶子结点二叉排序树完全二叉树若设二叉树的深度为h，除第h 层外，其它各层(1～h-1) 的结点数都达到最大个数，第h 层所有的结点都连续集中在最左边，这就是完全二叉树。

完全二叉树——只有最下面的两层结点度小于2，并且最下面一层的结点都集中在该层最左边的若干位置的二叉树；最优二叉树（就是哈弗曼树）平衡二叉树平衡二叉树，又称AVL树。

它或者是一棵空树，或者是具有下列性质的二叉树：它的左子树和右子树都是平衡二叉树，且左子树和右子树的高度之差之差的绝对值不超过1.。

满二叉树满二叉树——除了叶结点外每一个结点都有左右子叶且叶结点都处在最底层的二叉树,。

除最后一层无任何子节点外，每一层上的所有结点都有两个子结点（最后一层上的无子结点的结点为叶子结点）。

也可以这样理解，除叶子结点外的所有结点均有两个子结点。

节点数达到最大值。

所有叶子结点必须在同一层上.本题主要考查一些特殊二叉树的性质。

若二叉树中最多只有最下面两层的结点度数可以小于2，并且最下面一层的叶子结点都依次排列在该层最左边的位置上，则这样的二叉树称为完全二叉树，因此在完全二叉树中，任意一个结点的左、右子树的高度之差的绝对值不超过1。

二叉排序树的递归定义如下：二叉排序树或者是一棵空树；或者是具有下列性质的二叉树：(1)若左子树不空，则左子树上所有结点的值均小于根结点的值；(2)若右子树不空，则右子树上所有结点的值均大于根结点的值；(3)左右子树也都是二叉排序树。

在n个结点的二叉树链式存储中存在n+1个空指针，造成了巨大的空间浪费，为了充分利用存储资源，可以将这些空链域存放指向结点在遍历过程中的直接前驱或直接后继的指针，这种空链域就称为线索，含有线索的二叉树就是线索二叉树。

最优二叉树即哈夫曼树。

排序各种排序的大致思路？各种排序适用于什么情况？各种排序的时间，空间复杂度？快速排序1.快速排序（Quicksort）是对冒泡排序法的一种改进，它的基本思想是：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外一部分的所有数据都要小，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；在对一个基本有序的数组进行排序时适合采用快速排序法。

【数据结构】线性表的基本操作【数据结构】线性表的基本操作1：定义1.1 线性表的概念1.2 线性表的特点2：基本操作2.1 初始化操作2.1.1 空表的创建2.1.2 非空表的创建2.2 插入操作2.2.1 在指定位置插入元素2.2.2 在表头插入元素2.2.3 在表尾插入元素2.3 删除操作2.3.1 删除指定位置的元素2.3.2 删除表头的元素2.3.3 删除表尾的元素2.4 查找操作2.4.1 按值查找元素2.4.2 按位置查找元素2.5 修改操作2.5.1 修改指定位置的元素 2.5.2 修改指定值的元素3：综合操作3.1 反转线性表3.2 合并两个线性表3.3 排序线性表3.4 删除重复元素3.5 拆分线性表4：线性表的应用场景4.1 数组的应用4.2 链表的应用4.3 栈的应用4.4 队列的应用附件：无法律名词及注释：- 线性表：根据某种规则排列的一组元素的有限序列。

- 初始化操作：创建一个空的线性表，或者创建一个已经包含一定元素的线性表。

- 插入操作：在线性表的指定位置或者表头、表尾插入一个新元素。

- 删除操作：从线性表中删除掉指定位置或者表头、表尾的元素。

- 查找操作：在线性表中按照指定的元素值或者位置查找元素。

- 修改操作：更改线性表中指定位置或者值的元素。

- 反转线性表：将线性表中的元素顺序颠倒。

- 合并线性表：将两个线性表合并成一个新的线性表。

- 排序线性表：按照某种规则对线性表中的元素进行排序。

- 删除重复元素：将线性表中重复的元素删除，只保留一个。

- 拆分线性表：将一个线性表分成多个不重叠的子线性表。

数据结构线性表一、引言数据结构是计算机存储、组织数据的方式，它决定了数据访问的效率和灵活性。

在数据结构中，线性表是一种最基本、最常用的数据结构。

线性表是由零个或多个数据元素组成的有限序列，其中数据元素之间的关系是一对一的关系。

本文将对线性表的概念、分类、基本操作及其应用进行详细阐述。

二、线性表的概念1.数据元素之间具有一对一的关系，即除了第一个和一个数据元素外，其他数据元素都是首尾相连的。

2.线性表具有唯一的第一个元素和一个元素，分别称为表头和表尾。

3.线性表的长度是指表中数据元素的个数，长度为零的线性表称为空表。

三、线性表的分类根据线性表的存储方式，可以将线性表分为顺序存储结构和链式存储结构两大类。

1.顺序存储结构：顺序存储结构是将线性表中的数据元素按照逻辑顺序依次存放在一组地质连续的存储单元中。

顺序存储结构具有随机访问的特点，可以通过下标快速访问表中的任意一个元素。

顺序存储结构的线性表又可以分为静态顺序表和动态顺序表两种。

2.链式存储结构：链式存储结构是通过指针将线性表中的数据元素连接起来，形成一个链表。

链表中的每个节点包含一个数据元素和一个或多个指针，指向下一个或前一个节点。

链式存储结构具有动态性，可以根据需要动态地分配和释放节点空间。

链式存储结构的线性表又可以分为单向链表、双向链表和循环链表等。

四、线性表的基本操作线性表作为一种数据结构，具有一系列基本操作，包括：1.初始化：创建一个空的线性表。

2.插入：在线性表的指定位置插入一个数据元素。

3.删除：删除线性表中指定位置的数据元素。

4.查找：在线性表中查找具有给定关键字的数据元素。

5.更新：更新线性表中指定位置的数据元素。

6.销毁：释放线性表所占用的空间。

7.遍历：遍历线性表中的所有数据元素，进行相应的操作。

8.排序：对线性表中的数据元素进行排序。

9.合并：将两个线性表合并为一个线性表。

五、线性表的应用1.程序语言中的数组：数组是一种典型的顺序存储结构的线性表，常用于存储具有相同类型的数据元素。

线性表Content线性表的基本概念1线性表的顺序存储结构2线性表的链式存储结构3线性表的基本概念数据结构包括三个方面逻辑结构存储结构运算(a)集合结构(b)线性结构(c)树形结构(d)图结构四种基本的结构关系线性表的定义线性表是零个或多个数据元素构成的线性序列，记为（a0，a1，…，a n-1）。

线性表中的数据元素个数n称为线性表的长度。

当n=0 时，此线性表为空表。

设线性表（a0，a1，…a i-1,a i,a i+1，… a n-1），其中a i-1是a i的直接前驱a i+1是a i的直接后继a0没有直接前驱a n-1没有直接后继除a0和a n-1外，其他元素有且仅有一个直接前驱和一个直接后继学号姓名性别964501王小红女964502林悦女964503陈菁菁女964504张可可男1.字母表（A,B,C……Z ）线性表举例2.学生信息表线性表的抽象数据类型（描述规范）ADT List{数据：零个或多个数据元素构成的线性序列(a0, a1, …, a n−1)。

数据元素之间的关系是一对一关系。

运算：Init(L)：初始化运算。

构造一个空的线性表L，若初始化成功，则返回OK，否则返回ERROR。

Destroy(L)：撤销运算。

判断线性表L 是否存在，若已存在，则撤销线性表L；否则，返回ERROR。

IsEmpty(L)：判空运算。

判断线性表L 是否为空，若为空，则返回OK；否则返回ERROR。

Length(L)：求长度运算。

若线性表L 已存在，返回线性表L 的元素个数；否则返回ERROR。

；否则，返回ERROR。

Find(L,i):查找运算。

若线性表L 已存在且0≤i≤n-1，则返回元素aiInsert(L,i, x):插入运算。

若线性表L 已存在且-1≤i≤n-1，则在元素ai之后插入新元素x，插入成功后返回OK，否则返回ERROR。

）线性表的抽象数据类型（描述规范，删除成功后返回OK，否则Delete(L,i):删除运算。

第一章复习要点是：数据、数据元素、数据结构(包括逻辑结构、存储结构)以及数据类型的概念、数据的逻辑结构分为哪两大类，及其逻辑特征、数据的存储结构可用的四种基本存储方法。

时间复杂度与渐近时间复杂度的概念，如何求算法的时间复杂度。

可能出的题目有选择题、填空题或简答题。

第二章复习要点是：线性表的逻辑结构特征、常见的线性表的基本运算，并可以根据这些基本运算组合得到更复杂的运算。

顺序表的特征、顺序表中结点地址的计算。

顺序表上实现的基本运算(算法)：主要是插入和删除的算法。

顺序表的算法应该掌握。

算法时间复杂度要记住。

单链表的特征、图形表示法。

单链表的各种算法实现，并能运用这些算法解决一些简单问题；循环链表的特征、双链表的特征以及它们的主要算法实现。

可能出的题型有：填空题、简答题、应用题和算法题。

第三章复习要点是：栈的定义、其逻辑结构特征、栈的基本运算、栈的上溢、下溢的概念。

队列的逻辑结构，队列的基本运算；循环队列的边界条件处理；以上各种基本运算算法的实现。

算法的简单应用。

可能出的题型有填空、选择、简答、算法等。

第四章复习要点是：串是一种特殊的线性表，它的结点仅由一个字符组成。

空串与空白串的区别：空串是长度为零的串，空白串是指由一个或多个空格组成的串。

串运算的实现中子串定位运算又称串的模式匹配或串匹配。

串匹配中，一般将主串称为目标(串),子串称为模式(串)。

本章可能出的题型多半为选择、填空等。

第五章复习要点是：多维数组和广义表的逻辑结构特征：它们是复杂的非线性结构。

一个数据元素可能有多个直接前趋和多个直接后继。

多维数组的两种顺序存储方式：行优先顺序和列优先顺序。

这两种存储方式下的地址计算方法。

几种特殊矩阵的特征及其压缩存储地址对应关系。

稀疏矩阵的三元组表示(画图形表示)。

广义表是线性表的推广，也是树的推广。

能画出广义表的图形表示法。

广义表的取表头运算与取表尾运算要注意，表头是广义表的第一个元素，它不一定是原子，表尾则必是子表。

线性表定义线性表（linear list）是数据结构的一种，一个线性表是n个具有相同特性的数据元素的有限序列。

数据元素是一个抽象的符号，其具体含义在不同的情况下一般不同。

在稍复杂的线性表中，一个数据元素可由多个数据项（item）组成，此种情况下常把数据元素称为记录（record），含有大量记录的线性表又称文件（file）。

线性表中的个数n定义为线性表的长度，n=0时称为空表。

在非空表中每个数据元素都有一个确定的位置，如用ai表示数据元素，则i称为数据元素ai在线性表中的位序。

线性表的相邻元素之间存在着序偶关系。

如用（a1，…，ai-1，ai，ai+1，…，an）表示一个顺序表，则表中ai-1领先于ai，ai领先于ai+1，称ai-1是ai的直接前驱元素，ai+1是ai的直接后继元素。

当i=1,2，…，n-1时，ai有且仅有一个直接后继，当i=2，3，…，n时，ai有且仅有一个直接前驱分类我们说“线性”和“非线性”，只在逻辑层次上讨论，而不考虑存储层次，所以双向链表和循环链表依旧是线性表。

在数据结构逻辑层次上细分，线性表可分为一般线性表和受限线性表。

一般线性表也就是我们通常所说的“线性表”，可以自由的删除或添加结点。

受限线性表主要包括栈和队列，受限表示对结点的操作受限制。

优点线性表的逻辑结构简单，便于实现和操作。

因此，线性表这种数据结构在实际应用中是广泛采用的一种数据结构。

特征1．集合中必存在唯一的一个“第一元素”。

2．集合中必存在唯一的一个“最后元素”。

3．除最后一个元素之外，均有唯一的后继(后件)。

4．除第一个元素之外，均有唯一的前驱(前件)。

基本操作1）MakeEmpty(L) 这是一个将L变为空表的方法2）Length（L）返回表L的长度，即表中元素个数3）Get（L，i）这是一个函数，函数值为L中位置i处的元素（1≤i≤n）4）Prior（L，i）取i的前驱元素5）Next（L，i）取i的后继元素6）Locate（L，x）这是一个函数，函数值为元素x在L中的位置7）Insert（L，i，x）在表L的位置i处插入元素x，将原占据位置i的元素及后面的元素都向后推一个位置8）Delete（L，p）从表L中删除位置p处的元素9）IsEmpty(L) 如果表L为空表(长度为0)则返回true，否则返回false10）Clear（L）清除所有元素11）Init（L）同第一个，初始化线性表为空12）Traverse（L）遍历输出所有元素13）Find（L，x）查找并返回元素14）Update（L，x）修改元素15）Sort（L）对所有元素重新按给定的条件排序16) strstr(string1,string2)用于字符数组的求string1中出现string2的首地址。

二章线性表线性表是最简单、最基本、也是最常用的一种线性结构。

它有两种存储方法：顺序存储和链式存储，它的主要基本操作是插入、删除和检索等。

2.1 线性表的逻辑结构2.1.1 线性表的定义线性表是一种线性结构。

线性结构的特点是数据元素之间是一种线性关系，数据元素“一个接一个的排列”。

在一个线性表中数据元素的类型是相同的，或者说线性表是由同一类型的数据元素构成的线性结构。

在实际问题中线性表的例子是很多的，如学生情况信息表是一个线性表：表中数据元素的类型为学生类型; 一个字符串也是一个线性表：表中数据元素的类型为字符型，等等。

综上所述，线性表定义如下：线性表是具有相同数据类型的n(n>=0)个数据元素的有限序列，通常记为：(a1，a2，… a i-1，a i，a i+1，…a n)其中n为表长，n＝0 时称为空表。

表中相邻元素之间存在着顺序关系。

将a i-1 称为a i 的直接前趋，a i+1 称为a i 的直接后继。

就是说：对于a i，当i=2，...，n 时，有且仅有一个直接前趋a i-1.，当i=1，2，...，n-1 时，有且仅有一个直接后继a i+1，而a1 是表中第一个元素，它没有前趋，a n 是最后一个元素无后继。

需要说明的是：a i为序号为i 的数据元素（i=1,2,…,n），通常我们将它的数据类型抽象为datatype，datatype根据具体问题而定，如在学生情况信息表中，它是用户自定义的学生类型; 在字符串中，它是字符型; 等等。

2.1.2 线性表的基本操作在第一章中提到，数据结构的运算是定义在逻辑结构层次上的，而运算的具体实现是建立在存储结构上的，因此下面定义的线性表的基本运算作为逻辑结构的一部分，每一个操作的具体实现只有在确定了线性表的存储结构之后才能完成。

线性表上的基本操作有：⑴线性表初始化：Init_List(L)初始条件：表L不存在操作结果：构造一个空的线性表⑵求线性表的长度：Length_List(L)初始条件：表L存在操作结果：返回线性表中的所含元素的个数⑶取表元：Get_List(L,i)初始条件：表L存在且1<=i<=Length_List(L)操作结果：返回线性表L中的第ｉ个元素的值或地址⑷按值查找：Locate_List(L,x)，ｘ是给定的一个数据元素。

数据结构（Python版）教学大纲及教案第一章：引言1.1 课程介绍数据结构的重要性Python在数据结构中的应用课程目标和学习内容1.2 数据结构的基本概念什么是数据结构数据的抽象和表示常见数据结构类型1.3 Python编程环境Python安装和配置Python编程基础常用数据类型和操作第二章：线性表2.1 线性表的定义和性质线性表的概念线性表的顺序存储结构线性表的链式存储结构2.2 线性表的基本操作线性表的插入和删除操作线性表的查找和排序操作线性表的常见算法实现2.3 Python中的线性表实现Python列表的使用Python元组的使用Python集合的使用第三章：栈和队列3.1 栈的定义和性质栈的概念栈的顺序存储结构栈的链式存储结构3.2 栈的基本操作栈的入栈和出栈操作栈的应用实例栈的算法实现3.3 队列的定义和性质队列的概念队列的顺序存储结构队列的链式存储结构3.4 队列的基本操作队列的入队和出队操作队列的应用实例队列的算法实现第四章：线性表的拓展4.1 双向链表双向链表的概念双向链表的存储结构双向链表的基本操作4.2 栈和队列的拓展栈的应用拓展队列的应用拓展栈和队列的其他变体4.3 Python中的拓展实现Python中的双向链表实现Python中的栈和队列实现第五章：非线性结构5.1 树的概念和性质树的基本概念树的存储结构树的遍历和操作5.2 常见的树结构二叉树binary search tree（BST）平衡树（AVL树）堆（Heap）5.3图的概念和性质图的基本概念图的存储结构图的遍历和操作5.4 Python中的非线性结构实现Python中的树结构实现Python中的图结构实现第六章：排序算法6.1 排序算法的概念与重要性排序算法的定义排序算法的作用排序算法的分类6.2 内部排序算法冒泡排序选择排序插入排序快速排序归并排序堆排序6.3 外部排序算法外部排序的概念外部排序的策略外部排序的实现6.4 Python中的排序算法实现Python内置的排序函数自定义排序函数第七章：查找算法7.1 查找算法概述查找算法的定义查找算法的作用查找算法的分类7.2 内部查找算法顺序查找二分查找分块查找7.3 哈希查找哈希查找的原理哈希函数的设计哈希冲突的解决方法7.4 Python中的查找算法实现Python内置的查找函数自定义查找函数第八章：树的高级应用8.1 平衡树（AVL树）平衡树的概念平衡树的性质平衡树的插入与删除8.2 红黑树红黑树的概念红黑树的性质红黑树的插入与删除8.3 堆（Heap）堆的概念堆的性质堆的插入与删除8.4 Python中的高级树结构实现Python中的平衡树实现Python中的红黑树实现Python中的堆实现第九章：图的算法9.1 图的算法概述图的算法的作用图的算法的分类9.2 深度优先搜索（DFS）DFS的概念DFS的实现DFS的应用9.3 广度优先搜索（BFS）BFS的概念BFS的实现BFS的应用9.4 最短路径算法迪杰斯特拉算法贝尔曼-福特算法Dijkstra算法A算法9.5 Python中的图算法实现Python内置的图库自定义图算法实现第十章：综合案例与实践10.1 数据结构在实际应用中的重要性数据结构在软件开发中的应用数据结构在数据分析中的应用数据结构在中的应用10.2 综合案例分析案例一：社交网络分析案例二：推荐系统案例三：网络爬虫10.3 实践项目项目一：实现一个简单的链表项目二：实现一个平衡二叉树项目三：实现一个图的搜索算法重点和难点解析重点环节1：线性表的基本概念和性质线性表的定义和特点线性表的顺序存储结构及其操作线性表的链式存储结构及其操作重点环节2：栈和队列的基本概念和性质栈的定义、特点和操作队列的定义、特点和操作栈和队列的典型应用场景重点环节3：线性表的拓展双向链表的结构和操作栈和队列的拓展形式Python中的实现方法和技巧重点环节4：非线性结构树的概念、分类和操作图的概念、分类和操作Python中的非线性结构实现方法重点环节5：排序算法和查找算法常见排序算法的原理和实现常见查找算法的原理和实现算法的时间复杂度和空间复杂度分析重点环节6：树的高级应用平衡树（AVL树）的概念和性质红黑树的概念和性质堆（Heap）的概念和性质Python中的高级树结构实现方法重点环节7：图的算法图的算法分类和应用场景深度优先搜索（DFS）和广度优先搜索（BFS）的原理和实现最短路径算法的原理和实现Python中的图算法实现方法重点环节8：综合案例与实践数据结构在实际应用中的重要性和作用社交网络分析、推荐系统和网络爬虫等案例的分析和实践实践项目的选题、实现方法和技巧本文主要分析了“数据结构（Python版）”教学大纲及教案中的重点环节，包括线性表、栈和队列、线性表的拓展、非线性结构、排序算法和查找算法、树的高级应用、图的算法以及综合案例与实践。

《数据结构与算法》课程教学大纲一、课程简介及教学基本要求《数据结构与算法》是计算机程序设计的重要理论基础，是计算机相关专业的核心专业基础课程，针对我校计算机学院大学二年级学生开设，它前承高级语言程序设计和高等数学，后接操作系统、编译原理、数据库原理、人工智能等专业课程。

程序设计就像搭积木，数据结构是零件，而算法则是设计图纸。

高效运行且节约存储空间的程序，取决于数据结构和算法的设计。

课程的学习效果不仅关系到后续课程的学习，而且直接关系到软件设计水平的提高和专业素质的培养，在计算机学科教育中有非常重要的作用。

本课程将按照“线性结构，树型结构，图形结构，集合结构”四大模块循序渐进展开，重点学习线性表、字符串、栈和队列、树和二叉树、图以及集合在计算机上的存储和处理。

课程采用“线下+线上”“课程+思政”“理论+实践”六位一体，“课前导学→理论精讲→小组实验→闯关训练→实践扩展→答疑反馈”六阶递进的混合教学模式。

二、课程教学目标通过本课程的学习，使学生掌握数据结构的基本理论与知识，算法设计与分析的基本方法与技巧，培养学生分析和解决实际问题的能力，并为其开展计算机学科应用奠定数据结构与算法方面的基础。

通过解决工程问题，践行学术道德教育，增强学生软件岗位职业道德和团队合作意识，理论联系实际、精益求精的工作态度以及勇于开拓的创新精神。

具体目标如下：目标1.理解数据结构和算法的基本概念。

掌握常用基本数据结构的逻辑特征、存储表示和基本运算。

掌握常用查找和排序算法，并能够分析不同算法的适用场景。

目标2. 具备初步的算法分析能力，会计算算法的时间、空间复杂度。

目标3. 提升分析解决问题的能力，学会分析数据对象的特性，选择（应用）有效的数据结构，设计合适的算法，并编写和调试程序。

目标4. 培养软件岗位职业道德和团队合作意识，理论联系实际、精益求精的工作态度以及勇于开拓的创新精神。

注：课程贡献度用标志表示（“H”表示“高”，“M”表示“中”，“L”表示“低”）三、教学内容与教学方法第一章绪论【课程内容】数据结构与算法课程主要研究非数值计算的现实问题中的数据在计算机中表示、存取和处理。