计算机二级公共基础知识考点
- 格式：docx
- 大小：209.68 KB
- 文档页数：33
（2）二叉树及其基本特征
①二叉树的定义
二叉树与树不同，但它的结构与树很相似
一棵二叉树
二叉树的特点如下：
二叉树可以为空，空的二叉树没有节点，非空二叉树有且只有一个根节点；
每个节点最多只有俩棵子树，即二叉树中不存在度大于2的节点；
二叉树有左右之分，其顺序不能任意颠倒；
2二叉树的性质
二叉树具有以下几个性质：
线性表是n（n≥0）个数据元素构成的有限序列，表中出第一个元素外的每一个元素，有且只有一个前件，除最后一个外，有且只有一个后件。
线性表要么是空表，要么可以表示为（a1，a2，a3……an）
节点个数n称为线性的长度，当n=0时，称为空表
（2）线性表的顺序存储结构
通常，线性表可以采用 顺序存储 和 链接存储 俩种存储结构。
队列的修改原则与栈相反：“先进先出”或“后进后出”
2队列的运算
可以用顺序存储的线性表来表示队列，为了指示当前执行退队运算的队头位置，需要一个队头指针（排头指针）front，为了指示当前执行入队运算的队尾指针位置，需要一个队尾指针rear。队头指针front总是指向对头元素的前一个位置，而队尾指针rear总是指向队尾元素，队尾指针rear和队头指针front共同反映了队列中元素动态变化的情况。
栈结构的例子：子弹匣
栈的基本运算有3种：入栈，退栈，读栈顶元素
栈和一般线性表的实现方法类似，通常也可以采用顺序方式和链接方式来实现。
栈支持子程序调用。
（2）队列及其基本运算
①队列的定义
队列是指允许在一端进行插入，而在另一端进行删除的线性表。允许插入的一端称为队头（或排头），允许插入运算的一端称为队尾。
平均情况下，需要查找n/2次。
在以下俩种情况下，顺序查找运算是唯一的选择：
1线性表为无序表（即表中的元素是无序的）
2即使线性表是有序的，如果采用链式存储结构，也只能用顺序查找。
（2）二分法查找
能用二分法查找的线性表必须满足两个条件
1用顺序存储结构
2线性表是有序表。此处的“有序”是特指元素按非递减排序，即从小到大排列，但允许相邻元素相等。
4顺序表和链表的比较
顺序表：优点：1）可以随意存取表中的任意节点。2）无须为表示节点
间的逻辑关系额外增加存储空间；
缺点：1）顺序表的插入和删除运算效率很低。2）顺序表的存储空间不便于扩充。3）顺序表不便于对存储空间的动态分配；
链表：优点：1）在进行插入和删除运算时，只需要改变指针即可，不需
要移动元素。2）链表的存储空间易于扩充并且方便空间的动态分配；
深度：定义一棵树的根节点所在的层次为1，其他节点所在的层次等于它的父节点所在层度加1。树的最大层次称为树的深度。（图中树的根节点A在第一层，B、C在第二层，树的深度为4）
子树：在树中，以某节点的一个子节点为根构成的树称为该节点的一棵子树。（图中节点A有俩棵子树，它们分别以B、C为根节点。
在树中，树的节点数等于树中所有节点的度之和再加1
（1）交换类排序法
交换类排序法是借助数据元素的“交换”来进行排序的一种方法。
1冒泡排序法：通过两两相邻数据元素之间的比较和交换，不断消去逆序，直到所有数据元素有序为止。
最坏情况下比较n（n-1）/2次
2快速排序法：在待排序的n个元素中取一个元素K（通常取第一个元素），以元素K作为分割标准，把所有小于K的元素移到前面，把所有大于K的元素移到后面，对K前后哦的俩个子表重复以上过程，继续下去。
左指针域数据域右指针域
二叉树的一个存储节点
由于二叉树的存储结构中每一个存储节点有俩个指针域，因此，二叉树的链式存储结构也称为二叉链表。
对于满二叉树与完全二叉树可以按层次进行顺序存储。
（4）二叉树的遍历
二叉树的遍历是指不重复地访问二叉树中的所有节点。
在二叉树的过程中，一般先遍历左子树，再遍历右子树。
在先左后右的原则下，根据访问根节点的次序不同，二叉树的遍历可以分为三种：
循环列队初始状态示意图
队列中元素，动态变化情况需要队头指针与队尾指针共同反映。
5、线性链表
（1）线性链表的基本概念
①线性链表
线性链表指线性表的链式存储结构，简称链表。这种链表每个节点只有一个指针域，又称为单链表。
在线性单链表中，第一个元素没有前件，指向链表中的第一个节点的指针，是一个特殊的指针，称为这个链表的头指针（HEAD）。最后一个没有后件，因此，线性链表最后一个节点的指针域为空，用NULI或0表示。
1算法的时间复杂度：是指算法所需要的计算工作量。与算法时特定的输入有关。
算法的基本工作量是用算法所执行的基本运算次数来度量的。
2算法的空间复杂度：是指这个算法所需要的内存空间。
2、数据结构的基本概念
（1）什么是数据结构
数据结构是指相互有关联的数据元素的集合，包含俩个要素：“数据”和“结构”（这些数据元素都具有某个共同的特征）
性质1：在二叉树的第K层上，最多有2k-1（k≥1）个节点。
性质2：深度为m的二叉树中，最多有2m-1个节点。
性质3：对任何一棵二叉树，度为0的节点（即叶子节点）总是比度为2的节点多一个。
性质4：具有n个节点的二叉树，其深度至少为[log2n]+1，其中[log2n]表示取log2n的整数部分。
3满二叉树和完全二叉树
查找方法：将查找元素与中间项比较
顺序查找法每一次比较，只将查找范围减少1，而二分法查找，每比较一次，可将查找范围减少为原来的一半，效率大大提高。对于长度为n的有序线性表，最坏的情况下，二分查找只需要比较log2n次，而顺序查找需要比较n次。
8、排序技术
排序是指将一个无序序列整理成按值非递减顺序排列的有序序列。
缺点：1）需要额外的空间（指针域）来表示数据元素之间的逻辑关系，存储密度比顺序表低；
（2）循环链表
在单链表的第一个节点前增加一个表头节点，队头指针指向表头节点，最后一个指针域的值由NULI改为指向表头节点，这样的链表称为循环链表。循环链表中，所有节点的指针构成了一个环状链。
HEAD….
非空循环链表
线性链表的基本运算：查找、插入、删除。
6、树与二叉树
（1）树的基本概念
树（Tree）是一种简单的非线性结构
树的示例
树的相关术语
父节点（根）：没有前件的节点只有一个，称为树的根节点，简称树的根。(图中节点A)
子节点和叶子节点：没有后件的节点。（图中节点DH I F G）
度：一个节点所拥有的后件个数称为该节点的度，所有节点中最大的度称为树的度。（图中根节点A和节点E的度为2，树的度为3）
由于为每个节点设置了俩个指针，从某一个节点出发，可以很方便地找到其他任意一个节点。
HEAD
……… ………
双向链表示意图
2带链的栈
栈也可以采用链式存储结构表示，把栈组织成一个单链表。这种数据结构可称为带链的栈。（书p14）
3带链的队列
与栈类似，队列也可以采用链式存储结构表示。带链的队列就是用一个单链表来表示队列，队列中的每一个元素对应链表中的一个节点。（书p14）
公共基础知识考点
数据结构算法
1、算法的概念
算法是解决问题的操作方案
（1）算法的基本特征
1可行性：步骤可以实现；执行效果达到预期目的。
2确定性：步骤明确，不准有多义性
3有穷性：有限的时间完成
4拥有足够的情报：算法在拥有足够的输入信息和初始化信息时，才是有效的。
（2）算法复杂度
复杂度是用来衡量算法的优劣
3后序遍历（LRD）
首先遍历左子树，然后遍历右子树，最后遍历根节点；并且在遍历左子树和右子树时，仍然首先遍历左子树，然后遍历右子树，最后遍历根节点。例如图中的二叉树遍历结果：HD I E B G F C A.
如果已知一棵二叉树的前序遍历序列和中序遍历序列，可以唯一确定这棵二叉树；已知后序遍历和中序遍历也可以确定这棵二叉树；但是如果，已知一棵二叉树的前序遍历和后序遍历序列，不能唯一确定这棵二叉树。
3循环列队
在实际应用中，队列的顺序存储结构一般采用循环队列的形式。
所谓循环队列，就是将队列存储空间的最后一个位置绕到第一个位置，形成逻辑上的环状空间，供队列循环使用。
在循环队列中，用队尾指针rear指向队列中的队尾元素，用队头指针指向排头元素的前一个位置。因此，从队头指针front指向的后一个位置直到队尾指针rear指向的位置之间所有的元素均为队列中的元素。
各节点在存储空间中的位置关系与逻辑关系不一致。
4、栈和列队
（1）栈及其基本运算
栈是一种特殊的线性表，它所有的插入与删除都限定在表的同一端进行，允许插入的一端为栈顶，不允许的一端为栈底。无元素时，称为空栈。
栈的修改原则为是“后进先出”或“先进后出”
通常用指针top来指示栈顶的位置，用指针bottom来指向栈底。栈顶指针top反映了栈的状态不断地变化。在整个过程中，栈底指针不变，入栈和出栈操作均有栈顶指针的变化来操作。
………
存储单元是任意的，即各数据节点的存储序号可以是连续，也可以是不连续的，各节点在存储空间中的位置关系与逻辑关系不一致。前后件关系由存储节点的指针来表示。指向第一个数据元素的头指针HEAD等于NULI或0是，称为空表。
双向链表：在某些应用中，对线性链表中的每个节点设置俩个指针，一个指针域存放前件的地址，称之为左指针（Link），一个指针存放后件的地址，称为右指针（Rlink）这样的线性链表称为双向链表。
7、查找技术
（1）顺序查找
基本思想：从线性表的第一个元素开始，逐个将线性表中的元素与被查找元素进行比较，如果相等，则查找成功，停止查找；若整个线性表扫描完毕，仍未找到与被查找元素相等的元素，则表示线性表中没有要查找的元素，查找失败。
最好的情况下查找的比较次数为1次。
最坏的情况下最后一个元素或者没有要查找的元素，比较次数为n次。
①二叉树的定义
二叉树与树不同，但它的结构与树很相似
一棵二叉树
二叉树的特点如下：
二叉树可以为空，空的二叉树没有节点，非空二叉树有且只有一个根节点；
每个节点最多只有俩棵子树，即二叉树中不存在度大于2的节点；
二叉树有左右之分，其顺序不能任意颠倒；
2二叉树的性质
二叉树具有以下几个性质：
线性表是n（n≥0）个数据元素构成的有限序列，表中出第一个元素外的每一个元素，有且只有一个前件，除最后一个外，有且只有一个后件。
线性表要么是空表，要么可以表示为（a1，a2，a3……an）
节点个数n称为线性的长度，当n=0时，称为空表
（2）线性表的顺序存储结构
通常，线性表可以采用 顺序存储 和 链接存储 俩种存储结构。
队列的修改原则与栈相反：“先进先出”或“后进后出”
2队列的运算
可以用顺序存储的线性表来表示队列，为了指示当前执行退队运算的队头位置，需要一个队头指针（排头指针）front，为了指示当前执行入队运算的队尾指针位置，需要一个队尾指针rear。队头指针front总是指向对头元素的前一个位置，而队尾指针rear总是指向队尾元素，队尾指针rear和队头指针front共同反映了队列中元素动态变化的情况。
栈结构的例子：子弹匣
栈的基本运算有3种：入栈，退栈，读栈顶元素
栈和一般线性表的实现方法类似，通常也可以采用顺序方式和链接方式来实现。
栈支持子程序调用。
（2）队列及其基本运算
①队列的定义
队列是指允许在一端进行插入，而在另一端进行删除的线性表。允许插入的一端称为队头（或排头），允许插入运算的一端称为队尾。
平均情况下，需要查找n/2次。
在以下俩种情况下，顺序查找运算是唯一的选择：
1线性表为无序表（即表中的元素是无序的）
2即使线性表是有序的，如果采用链式存储结构，也只能用顺序查找。
（2）二分法查找
能用二分法查找的线性表必须满足两个条件
1用顺序存储结构
2线性表是有序表。此处的“有序”是特指元素按非递减排序，即从小到大排列，但允许相邻元素相等。
4顺序表和链表的比较
顺序表：优点：1）可以随意存取表中的任意节点。2）无须为表示节点
间的逻辑关系额外增加存储空间；
缺点：1）顺序表的插入和删除运算效率很低。2）顺序表的存储空间不便于扩充。3）顺序表不便于对存储空间的动态分配；
链表：优点：1）在进行插入和删除运算时，只需要改变指针即可，不需
要移动元素。2）链表的存储空间易于扩充并且方便空间的动态分配；
深度：定义一棵树的根节点所在的层次为1，其他节点所在的层次等于它的父节点所在层度加1。树的最大层次称为树的深度。（图中树的根节点A在第一层，B、C在第二层，树的深度为4）
子树：在树中，以某节点的一个子节点为根构成的树称为该节点的一棵子树。（图中节点A有俩棵子树，它们分别以B、C为根节点。
在树中，树的节点数等于树中所有节点的度之和再加1
（1）交换类排序法
交换类排序法是借助数据元素的“交换”来进行排序的一种方法。
1冒泡排序法：通过两两相邻数据元素之间的比较和交换，不断消去逆序，直到所有数据元素有序为止。
最坏情况下比较n（n-1）/2次
2快速排序法：在待排序的n个元素中取一个元素K（通常取第一个元素），以元素K作为分割标准，把所有小于K的元素移到前面，把所有大于K的元素移到后面，对K前后哦的俩个子表重复以上过程，继续下去。
左指针域数据域右指针域
二叉树的一个存储节点
由于二叉树的存储结构中每一个存储节点有俩个指针域，因此，二叉树的链式存储结构也称为二叉链表。
对于满二叉树与完全二叉树可以按层次进行顺序存储。
（4）二叉树的遍历
二叉树的遍历是指不重复地访问二叉树中的所有节点。
在二叉树的过程中，一般先遍历左子树，再遍历右子树。
在先左后右的原则下，根据访问根节点的次序不同，二叉树的遍历可以分为三种：
循环列队初始状态示意图
队列中元素，动态变化情况需要队头指针与队尾指针共同反映。
5、线性链表
（1）线性链表的基本概念
①线性链表
线性链表指线性表的链式存储结构，简称链表。这种链表每个节点只有一个指针域，又称为单链表。
在线性单链表中，第一个元素没有前件，指向链表中的第一个节点的指针，是一个特殊的指针，称为这个链表的头指针（HEAD）。最后一个没有后件，因此，线性链表最后一个节点的指针域为空，用NULI或0表示。
1算法的时间复杂度：是指算法所需要的计算工作量。与算法时特定的输入有关。
算法的基本工作量是用算法所执行的基本运算次数来度量的。
2算法的空间复杂度：是指这个算法所需要的内存空间。
2、数据结构的基本概念
（1）什么是数据结构
数据结构是指相互有关联的数据元素的集合，包含俩个要素：“数据”和“结构”（这些数据元素都具有某个共同的特征）
性质1：在二叉树的第K层上，最多有2k-1（k≥1）个节点。
性质2：深度为m的二叉树中，最多有2m-1个节点。
性质3：对任何一棵二叉树，度为0的节点（即叶子节点）总是比度为2的节点多一个。
性质4：具有n个节点的二叉树，其深度至少为[log2n]+1，其中[log2n]表示取log2n的整数部分。
3满二叉树和完全二叉树
查找方法：将查找元素与中间项比较
顺序查找法每一次比较，只将查找范围减少1，而二分法查找，每比较一次，可将查找范围减少为原来的一半，效率大大提高。对于长度为n的有序线性表，最坏的情况下，二分查找只需要比较log2n次，而顺序查找需要比较n次。
8、排序技术
排序是指将一个无序序列整理成按值非递减顺序排列的有序序列。
缺点：1）需要额外的空间（指针域）来表示数据元素之间的逻辑关系，存储密度比顺序表低；
（2）循环链表
在单链表的第一个节点前增加一个表头节点，队头指针指向表头节点，最后一个指针域的值由NULI改为指向表头节点，这样的链表称为循环链表。循环链表中，所有节点的指针构成了一个环状链。
HEAD….
非空循环链表
线性链表的基本运算：查找、插入、删除。
6、树与二叉树
（1）树的基本概念
树（Tree）是一种简单的非线性结构
树的示例
树的相关术语
父节点（根）：没有前件的节点只有一个，称为树的根节点，简称树的根。(图中节点A)
子节点和叶子节点：没有后件的节点。（图中节点DH I F G）
度：一个节点所拥有的后件个数称为该节点的度，所有节点中最大的度称为树的度。（图中根节点A和节点E的度为2，树的度为3）
由于为每个节点设置了俩个指针，从某一个节点出发，可以很方便地找到其他任意一个节点。
HEAD
……… ………
双向链表示意图
2带链的栈
栈也可以采用链式存储结构表示，把栈组织成一个单链表。这种数据结构可称为带链的栈。（书p14）
3带链的队列
与栈类似，队列也可以采用链式存储结构表示。带链的队列就是用一个单链表来表示队列，队列中的每一个元素对应链表中的一个节点。（书p14）
公共基础知识考点
数据结构算法
1、算法的概念
算法是解决问题的操作方案
（1）算法的基本特征
1可行性：步骤可以实现；执行效果达到预期目的。
2确定性：步骤明确，不准有多义性
3有穷性：有限的时间完成
4拥有足够的情报：算法在拥有足够的输入信息和初始化信息时，才是有效的。
（2）算法复杂度
复杂度是用来衡量算法的优劣
3后序遍历（LRD）
首先遍历左子树，然后遍历右子树，最后遍历根节点；并且在遍历左子树和右子树时，仍然首先遍历左子树，然后遍历右子树，最后遍历根节点。例如图中的二叉树遍历结果：HD I E B G F C A.
如果已知一棵二叉树的前序遍历序列和中序遍历序列，可以唯一确定这棵二叉树；已知后序遍历和中序遍历也可以确定这棵二叉树；但是如果，已知一棵二叉树的前序遍历和后序遍历序列，不能唯一确定这棵二叉树。
3循环列队
在实际应用中，队列的顺序存储结构一般采用循环队列的形式。
所谓循环队列，就是将队列存储空间的最后一个位置绕到第一个位置，形成逻辑上的环状空间，供队列循环使用。
在循环队列中，用队尾指针rear指向队列中的队尾元素，用队头指针指向排头元素的前一个位置。因此，从队头指针front指向的后一个位置直到队尾指针rear指向的位置之间所有的元素均为队列中的元素。
各节点在存储空间中的位置关系与逻辑关系不一致。
4、栈和列队
（1）栈及其基本运算
栈是一种特殊的线性表，它所有的插入与删除都限定在表的同一端进行，允许插入的一端为栈顶，不允许的一端为栈底。无元素时，称为空栈。
栈的修改原则为是“后进先出”或“先进后出”
通常用指针top来指示栈顶的位置，用指针bottom来指向栈底。栈顶指针top反映了栈的状态不断地变化。在整个过程中，栈底指针不变，入栈和出栈操作均有栈顶指针的变化来操作。
………
存储单元是任意的，即各数据节点的存储序号可以是连续，也可以是不连续的，各节点在存储空间中的位置关系与逻辑关系不一致。前后件关系由存储节点的指针来表示。指向第一个数据元素的头指针HEAD等于NULI或0是，称为空表。
双向链表：在某些应用中，对线性链表中的每个节点设置俩个指针，一个指针域存放前件的地址，称之为左指针（Link），一个指针存放后件的地址，称为右指针（Rlink）这样的线性链表称为双向链表。
7、查找技术
（1）顺序查找
基本思想：从线性表的第一个元素开始，逐个将线性表中的元素与被查找元素进行比较，如果相等，则查找成功，停止查找；若整个线性表扫描完毕，仍未找到与被查找元素相等的元素，则表示线性表中没有要查找的元素，查找失败。
最好的情况下查找的比较次数为1次。
最坏的情况下最后一个元素或者没有要查找的元素，比较次数为n次。
