數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課件嚴(yán)蔚敏單擊此處添加副標(biāo)題匯報人：XX目錄壹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)貳線性結(jié)構(gòu)叁樹形結(jié)構(gòu)肆圖結(jié)構(gòu)伍查找技術(shù)陸排序技術(shù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)第一章數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)概念數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是計算機(jī)存儲、組織數(shù)據(jù)的方式，它決定了數(shù)據(jù)的訪問效率和處理速度。01數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的定義數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)主要分為線性結(jié)構(gòu)和非線性結(jié)構(gòu)，如數(shù)組、鏈表屬于線性結(jié)構(gòu)，樹和圖屬于非線性結(jié)構(gòu)。02數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的分類合理選擇和使用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)能顯著提高算法效率，是解決復(fù)雜問題的基礎(chǔ)。03數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的重要性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)分類動態(tài)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)線性結(jié)構(gòu)03動態(tài)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如鏈表、棧、隊列等，其大小可以動態(tài)變化，適合處理不確定數(shù)量的數(shù)據(jù)。非線性結(jié)構(gòu)01線性結(jié)構(gòu)包括數(shù)組、鏈表、棧和隊列等，它們的共同特點(diǎn)是元素之間存在一對一的關(guān)系。02非線性結(jié)構(gòu)如樹、圖等，元素之間存在一對多或多對多的關(guān)系，適用于復(fù)雜數(shù)據(jù)的組織。靜態(tài)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)04靜態(tài)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如數(shù)組，其大小在創(chuàng)建時確定，適合處理固定數(shù)量的數(shù)據(jù)集合。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)重要性合理使用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以顯著提高算法的執(zhí)行效率，例如使用哈希表快速檢索數(shù)據(jù)。優(yōu)化算法效率數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是構(gòu)建復(fù)雜軟件系統(tǒng)的基礎(chǔ)，如數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)中索引的使用。支持復(fù)雜系統(tǒng)開發(fā)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如棧和隊列在操作系統(tǒng)中管理資源分配和任務(wù)調(diào)度中發(fā)揮關(guān)鍵作用。促進(jìn)資源有效管理線性結(jié)構(gòu)第二章線性表01線性表的定義線性表是具有相同數(shù)據(jù)類型的n個數(shù)據(jù)元素的有限序列，其中n為非負(fù)整數(shù)。02線性表的順序存儲結(jié)構(gòu)順序表使用一段連續(xù)的存儲單元依次存儲線性表的數(shù)據(jù)元素，如數(shù)組實(shí)現(xiàn)。03線性表的鏈?zhǔn)酱鎯Y(jié)構(gòu)鏈表通過指針將一系列節(jié)點(diǎn)連接起來，每個節(jié)點(diǎn)包含數(shù)據(jù)和指向下一個節(jié)點(diǎn)的指針。04線性表的應(yīng)用實(shí)例在計算機(jī)科學(xué)中，棧和隊列是線性表的典型應(yīng)用，廣泛用于各種算法和數(shù)據(jù)處理中。棧和隊列棧的基本概念棧是一種后進(jìn)先出（LIFO）的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，例如瀏覽器的后退功能就是利用棧實(shí)現(xiàn)的。隊列的操作隊列的操作包括入隊（enqueue）和出隊（dequeue），常用于處理請求或任務(wù)的順序管理。隊列的基本概念棧的操作隊列是一種先進(jìn)先出（FIFO）的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，如打印任務(wù)的排隊處理就是隊列應(yīng)用的一個例子。棧的主要操作包括入棧（push）和出棧（pop），用于管理數(shù)據(jù)的存取順序。串操作串是由零個或多個字符組成的有限序列，通常用字符串來表示，如編程中的字符串類型。串的定義與表示0102包括串的賦值、連接、比較、子串提取等，是處理文本數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)。串的基本操作03模式匹配是查找子串在主串中的位置，如KMP算法用于高效地在文本中查找模式串。串的模式匹配樹形結(jié)構(gòu)第三章樹的概念和性質(zhì)樹是由節(jié)點(diǎn)和邊組成的非線性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，每個節(jié)點(diǎn)有零個或多個子節(jié)點(diǎn)，且有且僅有一個根節(jié)點(diǎn)。樹的定義樹中任意兩個節(jié)點(diǎn)之間有且僅有一條路徑，樹的深度是所有節(jié)點(diǎn)中最大層數(shù)加一。樹的性質(zhì)樹中的每個節(jié)點(diǎn)可以看作是子樹的根，其子節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的樹稱為該節(jié)點(diǎn)的子樹。子樹的概念根據(jù)節(jié)點(diǎn)的子節(jié)點(diǎn)數(shù)量，樹可以分為二叉樹、多叉樹等不同類型，每種類型有其特定的性質(zhì)和應(yīng)用。樹的分類二叉樹03二叉搜索樹（BST）是一種特殊的二叉樹，其中每個節(jié)點(diǎn)的左子樹只包含小于當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的數(shù)，右子樹只包含大于當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的數(shù)。二叉搜索樹02遍歷二叉樹有三種基本方式：前序遍歷、中序遍歷和后序遍歷，分別對應(yīng)不同的訪問順序。二叉樹的遍歷01二叉樹是每個節(jié)點(diǎn)最多有兩個子樹的樹結(jié)構(gòu)，通常子樹被稱作“左子樹”和“右子樹”。二叉樹的定義04平衡二叉樹（AVL樹）是一種自平衡的二叉搜索樹，任何節(jié)點(diǎn)的兩個子樹的高度最大差別為1，保證了樹的平衡性。平衡二叉樹樹和森林樹是由節(jié)點(diǎn)和邊組成的非線性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，具有一個根節(jié)點(diǎn)，其余節(jié)點(diǎn)分為m個互不相交的子樹。樹的定義與特性01森林是由多棵樹組成的集合，每棵樹的根節(jié)點(diǎn)互不相連，可以視為樹的推廣形式。森林的概念02樹的遍歷包括前序、中序、后序和層次遍歷，每種遍歷方法都有其特定的應(yīng)用場景和算法實(shí)現(xiàn)。樹的遍歷方法03通過增加一個虛擬的根節(jié)點(diǎn)，可以將森林轉(zhuǎn)換為一棵樹，便于進(jìn)行統(tǒng)一的樹形結(jié)構(gòu)操作和處理。森林轉(zhuǎn)換為樹04圖結(jié)構(gòu)第四章圖的定義和表示有向圖的邊具有方向性，而無向圖的邊則沒有，這決定了它們在表示關(guān)系時的不同特性。有向圖與無向圖03圖可以通過鄰接矩陣或鄰接表來表示，每種方法適用于不同的圖操作和算法需求。圖的表示方法02圖是由頂點(diǎn)集合和邊集合組成的非線性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，用于表示實(shí)體間的關(guān)系。圖的基本概念01圖的遍歷深度優(yōu)先搜索通過遞歸方式遍歷圖，適用于求解路徑問題，如迷宮求解。深度優(yōu)先搜索（DFS）廣度優(yōu)先搜索逐層遍歷圖的節(jié)點(diǎn)，常用于最短路徑問題，如社交網(wǎng)絡(luò)中的好友推薦。廣度優(yōu)先搜索（BFS）最短路徑算法Dijkstra算法用于計算單源最短路徑，適用于帶權(quán)重的有向圖和無向圖，但不能處理負(fù)權(quán)重邊。01Dijkstra算法Bellman-Ford算法可以處理帶有負(fù)權(quán)重邊的圖，但不能有負(fù)權(quán)重循環(huán)，適用于更廣泛的場景。02Bellman-Ford算法Floyd-Warshall算法是一種動態(tài)規(guī)劃算法，用于求解所有頂點(diǎn)對之間的最短路徑問題。03Floyd-Warshall算法查找技術(shù)第五章查找算法概述順序查找是最基本的查找技術(shù)，適用于線性表，通過逐個比較元素來查找目標(biāo)值。順序查找01二分查找要求數(shù)據(jù)有序，通過不斷將查找區(qū)間縮小一半來快速定位目標(biāo)值。二分查找02哈希查找通過哈希函數(shù)將數(shù)據(jù)映射到表中，實(shí)現(xiàn)快速定位，適用于鍵值對的快速查找。哈希查找03樹形查找利用樹結(jié)構(gòu)，如二叉搜索樹，來實(shí)現(xiàn)快速查找，適用于有序數(shù)據(jù)集合。樹形查找04靜態(tài)查找表順序查找是最簡單的查找技術(shù)，它從表的一端開始，逐個檢查每個元素，直到找到所需的元素或遍歷完所有元素。順序查找二分查找適用于有序的靜態(tài)查找表，通過比較中間元素與目標(biāo)值，不斷縮小查找范圍，提高查找效率。二分查找索引順序查找通過建立索引表來加速查找過程，適用于數(shù)據(jù)量大且分布均勻的情況，能顯著減少查找次數(shù)。索引順序查找動態(tài)查找表二叉搜索樹通過節(jié)點(diǎn)的有序排列，實(shí)現(xiàn)快速查找、插入和刪除操作，是動態(tài)查找表的典型實(shí)現(xiàn)。二叉搜索樹01AVL樹是一種自平衡的二叉搜索樹，通過旋轉(zhuǎn)操作保持樹的平衡，確保查找效率不受樹形結(jié)構(gòu)變化的影響。平衡樹（AVL樹）02紅黑樹通過特定的節(jié)點(diǎn)顏色和旋轉(zhuǎn)規(guī)則，保證最長路徑不會超過最短路徑的兩倍，從而維持樹的平衡狀態(tài)。紅黑樹03排序技術(shù)第六章排序算法概述01排序算法主要分為比較排序和非比較排序兩大類，比較排序包括冒泡、選擇、插入等。02衡量排序算法性能的指標(biāo)包括時間復(fù)雜度、空間復(fù)雜度和穩(wěn)定性等。03例如快速排序、歸并排序、堆排序等，它們在不同場景下有不同的效率表現(xiàn)。排序算法的分類排序算法的性能指標(biāo)常見排序算法舉例內(nèi)部排序冒泡排序01冒泡排序通過重復(fù)交換相鄰的逆序元素，使得較大的元素逐漸“浮”到數(shù)組的頂端?？焖倥判?2快速排序通過選擇一個基準(zhǔn)元素，將數(shù)組分為兩部分，一部分小于基準(zhǔn)，另一部分大于基準(zhǔn)，然后遞歸排序。插入排序03插入排序通過構(gòu)建有序序列，對于未排序數(shù)據(jù)，在已排序序列中從后向前掃描，找到相應(yīng)位置并插入。內(nèi)部排序歸并排序是將兩個或兩個以上的有序表合并成一個新的有序表，即把待排序序列分為若干個子序列，每個子序列是有序的。歸并排序選擇排序每次從待排序的數(shù)據(jù)元素中選出最?。ɑ蜃畲螅┑囊粋€元素，存放在序列的起始位置，直到全部待排序的數(shù)據(jù)元素排完。選擇排序外部排序外部排序是處理大量數(shù)據(jù)時使用的排序技術(shù)，它涉及將數(shù)據(jù)存儲在外部存儲器上。外部排序的基本概念優(yōu)化策略包括合理選擇緩