《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)選講》課件

《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)選講》ppt課件目錄CONTENTS數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)概述線性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)非線性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)算法數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)應用場景01數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)概述CHAPTER數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是數(shù)據(jù)元素之間存在的一種或多種關系的集合。它定義了數(shù)據(jù)在計算機中的存儲和組織方式，以及數(shù)據(jù)元素之間的相互關系。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)通常包括數(shù)據(jù)類型、數(shù)據(jù)元素的表示方式、數(shù)據(jù)元素之間的關系以及相關的操作。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的定義數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)組成數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)定義

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的重要性提高數(shù)據(jù)處理效率合理的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)能夠有效地組織和存儲數(shù)據(jù)，提高數(shù)據(jù)處理的速度和效率。簡化算法設計通過選擇合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，可以簡化算法設計過程，提高算法的效率和可讀性。促進軟件開發(fā)和維護良好的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設計有助于提高軟件的質(zhì)量和可維護性，降低軟件開發(fā)的成本和維護的難度。包括數(shù)組、鏈表、棧、隊列等，主要用于處理具有順序特性的數(shù)據(jù)。線性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如二叉樹、多叉樹等，主要用于表示具有層次關系的數(shù)據(jù)。樹形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如鄰接矩陣、鄰接表等，主要用于表示具有網(wǎng)狀關系的數(shù)據(jù)。圖狀數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如哈希表、字典等，主要用于處理具有鍵值對應關系的無序數(shù)據(jù)。散列數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的分類02線性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)CHAPTER總結(jié)詞數(shù)組是一種線性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，它使用連續(xù)的內(nèi)存空間來存儲數(shù)據(jù)。詳細描述數(shù)組是一種基本的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，它使用一塊連續(xù)的內(nèi)存空間來存儲具有相同類型的數(shù)據(jù)元素。數(shù)組中的每個元素可以通過一個唯一的索引來訪問，索引從0開始。數(shù)組的大小在創(chuàng)建時確定，并且不能更改。總結(jié)詞數(shù)組的優(yōu)點是訪問速度快，因為數(shù)據(jù)元素在內(nèi)存中是連續(xù)存儲的。數(shù)組詳細描述：由于數(shù)據(jù)元素在內(nèi)存中連續(xù)存儲，所以訪問數(shù)組中的元素速度很快，時間復雜度為O(1)。此外，由于內(nèi)存空間連續(xù)，所以內(nèi)存利用率較高。數(shù)組數(shù)組的缺點是插入和刪除操作速度慢?？偨Y(jié)詞由于數(shù)組的內(nèi)存空間是連續(xù)的，當需要插入或刪除元素時，可能需要移動大量的數(shù)據(jù)元素來保持連續(xù)性，因此插入和刪除操作的時間復雜度較高，為O(n)。此外，如果事先不知道數(shù)據(jù)規(guī)模，可能會導致數(shù)組過大或過小，從而造成內(nèi)存浪費或無法滿足需求。詳細描述數(shù)組總結(jié)詞鏈表是一種線性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，它使用非連續(xù)的內(nèi)存空間來存儲數(shù)據(jù)。詳細描述鏈表由一系列節(jié)點組成，每個節(jié)點包含數(shù)據(jù)元素和一個指向下一個節(jié)點的指針。鏈表的內(nèi)存空間是不連續(xù)的，可以根據(jù)需要動態(tài)分配和釋放。鏈表的優(yōu)點是可以動態(tài)擴展和收縮，不會因為預先分配的內(nèi)存空間不足而導致數(shù)據(jù)丟失。鏈表總結(jié)詞鏈表的優(yōu)點是插入和刪除操作速度快。詳細描述在鏈表中插入和刪除元素時，只需要修改指針指向即可，不需要移動其他數(shù)據(jù)元素。因此，鏈表的插入和刪除操作速度較快，時間復雜度為O(1)。鏈表總結(jié)詞鏈表的缺點是訪問速度慢。詳細描述由于鏈表的內(nèi)存空間不連續(xù)，訪問某個元素時需要從頭節(jié)點開始逐個遍歷節(jié)點，直到找到目標元素。因此，鏈表的訪問速度較慢，時間復雜度為O(n)。此外，由于每個節(jié)點包含指針，所以鏈表占用的內(nèi)存空間比數(shù)組多。鏈表總結(jié)詞詳細描述總結(jié)詞詳細描述總結(jié)詞詳細描述棧是一種線性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，它遵循后進先出（LIFO）的原則。棧是一種具有限制訪問點的線性表，只能在一端（稱為棧頂）進行插入和刪除操作。棧的插入操作稱為壓棧，刪除操作稱為彈棧。棧的結(jié)構(gòu)簡單明了，遵循后進先出的原則。棧的優(yōu)點是插入和刪除操作速度快。由于棧只允許在一端進行操作，所以插入和刪除操作只需要修改棧頂指針即可，不需要移動其他元素。因此，棧的插入和刪除操作速度較快，時間復雜度為O(1)。棧的缺點是訪問速度慢。由于棧是線性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，訪問某個元素需要從頭到尾遍歷整個棧，時間復雜度為O(n)。因此，棧不適合用于頻繁訪問數(shù)據(jù)的場景。此外，棧的空間利用率較低，因為只有一部分空間被利用。棧隊列是一種線性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，它遵循先進先出（FIFO）的原則?？偨Y(jié)詞隊列是一種具有限制訪問點的線性表，只能在一端進行插入操作，另一端進行刪除操作。隊列的插入操作稱為入隊，刪除操作稱為出隊。隊列的結(jié)構(gòu)簡單明了，遵循先進先出的原則。詳細描述隊列隊列隊列的優(yōu)點是訪問速度快?？偨Y(jié)詞由于隊列遵循先進先出的原則，第一個進入隊列的元素總是第一個被訪問和刪除。因此，隊列的訪問速度較快，時間復雜度為O(1)。此外，隊列適合用于需要頻繁訪問頭部元素的場景。詳細描述VS隊列的缺點是插入和刪除操作速度慢。詳細描述在隊列中插入和刪除元素時，需要移動大量的數(shù)據(jù)元素來保持隊列的先進先出特性。因此，隊列的插入和刪除操作速度較慢，時間復雜度為O(n)。此外，如果隊列已滿或已空而無法進行插入或刪除操作時，需要額外的判斷和處理邏輯?？偨Y(jié)詞隊列03非線性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)CHAPTER010204樹樹是一種非線性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，由節(jié)點和邊組成，表示一種層次關系。樹的節(jié)點分為根節(jié)點和葉節(jié)點，根節(jié)點是樹的起點，葉節(jié)點是樹的終點。樹中每個節(jié)點可以有多個子節(jié)點，但只能有一個父節(jié)點。樹的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在計算機科學中廣泛應用于表示層級關系和組織結(jié)構(gòu)。03圖是一種非線性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，由節(jié)點和邊組成，表示對象之間的關系。圖中的節(jié)點表示對象，邊表示對象之間的關系。根據(jù)邊的性質(zhì)，圖可以分為有向圖和無向圖。在有向圖中，邊有方向，表示從一個節(jié)點到另一個節(jié)點的單向關系；在無向圖中，邊沒有方向，表示節(jié)點之間的雙向關系。圖的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在計算機科學中廣泛應用于表示網(wǎng)絡、社交關系、交通路線等復雜系統(tǒng)。圖04數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)算法CHAPTER冒泡排序01通過重復地遍歷待排序的數(shù)列，一次比較兩個元素，如果他們的順序錯誤就把他們交換過來。遍歷數(shù)列的工作是重復地進行直到?jīng)]有再需要交換，也就是說該數(shù)列已經(jīng)排序完成?？焖倥判?2通過選取一個"主元"，重新排列數(shù)列使得主元左邊的所有元素都比主元小，右邊的所有元素都比主元大。然后對主元左邊和右邊的子數(shù)列遞歸地應用這個過程。歸并排序03將待排序的數(shù)列分成若干個子數(shù)列，每個子數(shù)列分別進行排序，然后將排好序的子數(shù)列合并成一個大的有序數(shù)列。排序算法從數(shù)列的一端開始，逐個檢查每個元素，直到找到所查找的元素或檢查完整個數(shù)列。在已排序的數(shù)列中，通過將中間元素與目標值進行比較，如果中間元素正好是要查找的元素，則搜索過程結(jié)束；如果目標值大于或小于中間元素，則在數(shù)列大于或小于中間元素的那一半中查找，而且跟開始一樣從中間元素開始比較。如果在某一步驟數(shù)組為空，則代表找不到。通過將目標值進行哈希運算，得到哈希值，然后在哈希表中進行查找。如果哈希值對應的鏈表中有元素與目標值相等，則返回該元素；否則返回空。線性查找二分查找哈希查找查找算法05數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)應用場景CHAPTER數(shù)據(jù)壓縮是利用數(shù)據(jù)的冗余性，使用更少的存儲空間來存儲數(shù)據(jù)的過程。常見的數(shù)據(jù)壓縮算法有Huffman編碼、LZ77、LZ78等，它們通過不同的方式對數(shù)據(jù)進行壓縮，以減少存儲空間的需求。數(shù)據(jù)解壓縮是將經(jīng)過壓縮的數(shù)據(jù)還原成原始數(shù)據(jù)的過程。解壓縮算法與壓縮算法相反，需要按照特定的規(guī)則對數(shù)據(jù)進行解碼，以恢復原始數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)壓縮數(shù)據(jù)解壓縮數(shù)據(jù)壓縮與解壓縮數(shù)據(jù)庫索引數(shù)據(jù)庫索引是為了提高數(shù)據(jù)檢索速度而建立的一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。通過索引，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)可以快速定位到所需的數(shù)據(jù)記錄，避免全表掃描，提高查詢效率。常見的索引類型有B樹、B+樹、哈希等。索引的維護索引的維護是指在數(shù)據(jù)插入、刪除和更新時，對索引進行相應的調(diào)整，以保證索引的正確性和高效性。維護索引需要考慮到數(shù)據(jù)的更新頻率、查詢需求等因素。數(shù)據(jù)庫索引文件系統(tǒng)文件系統(tǒng)是操作系統(tǒng)中用于管理文件存儲和訪問的一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。文件系統(tǒng)將磁盤空間組織成文件和目