零基础学数据结构 第1章 述零基础学数据结构 第1章 概述零基础学数据结构 第1章 概述零基础学数据结构 第1章 概述.ppt

第1章 数据结构概述 本章重点和难点： 1、数据结构的基本概念 2、什么是抽象数据类型 3、如何计算算法的时间复杂度 1.1 为什么要学习数据结构 1．数据结构的发展变迁 数据结构在计算机科学与技术专业中是一门综合性的专业基础课。在国外，数据结构作为一门独立的课程是从1968 年才开始设立的。 1968年，美国的唐·欧·克努特教授开创了数据结构的最初体系，他所著的《计算机程序设计技巧》第一卷《基本算法》是第一本较系统地阐述数据的逻辑结构和存储结构及其操作的著作。 1.1 为什么要学习数据结构 2．数据结构的地位 在我国，数据结构已经不仅仅是计算机专业的核心课程，还是其他非计算机专业的主要选修课程之一。数据结构的研究不仅涉及到计算机硬件的研究范围，而且与计算机软件的研究有着更密切的关系，无论是编译程序还是操作系统，都涉及到数据元素在存储器中的分配问题。因此，可以认为数据结构是介于数学、计算机硬件和计算机软件三者之间的一门核心课程。 1.1 为什么要学习数据结构 开发所有的计算机系统软件和应用软件都要用到各种类型的数据结构。因此，要想更好地运用计算机来解决实际问题，仅掌握几种计算机程序设计语言是难以应付众多复杂问题的。要想有效地使用计算机、充分发挥计算机的性能，还必须学习和掌握好数据结构方面的有关知识。打好“数据结构”这门课程的扎实基础，对于学习计算机专业的其他课程，如操作系统、编译原理、数据库管理系统、软件工程、人工智能等都是十分有益的。 1.1 为什么要学习数据结构 在计算机发展的初期，人们使用计算机的目的主要是处理数值计算问题。 学习数据结构的目的是为了了解计算机处理对象的特性，将实际问题中所涉及的处理对象在计算机中表示出来并对它们进行处理。与此同时，通过算法训练来提高学生的思维能力，通过程序设计的技能训练来促进学生的综合应用能力和专业素质的提高。 1.2 基本概念和术语 1．数据（data） 数据是描述客观事物的符号，能输入到计算机中并能被计算机程序处理的符号集合。它是计算机程序加工的“原料”。例如，一个文字处理程序（如Microsoft word）的处理对象就是字符串，一个数值计算程序的处理对象就是整型和浮点型数据。因此，数据的含义非常广泛，如整型、浮点型等数值类型及字符、声音、图像、视频等非数值数据都属于数据范畴。 1.2 基本概念和术语 2．数据元素（data element） 数据元素是数据的基本单位，在计算机程序中通常作为一个整体考虑和处理。一个数据元素可由若干个数据项（data item）组成，数据项是数据不可分割的最小单位。例如，一个学校的教职工基本情况表包括编号、姓名、性别、籍贯、所在院系、出生年月、职称等数据项。这里的数据元素也称为记录。教职工基本情况如表1.1所示。 1.2 基本概念和术语 表1.1 教职工基本情况表 1.2 基本概念和术语 3．数据对象（data object） 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。例如，正整数数据对象是集合N={1，2，3，…}，字母字符数据对象是集合C={‘A’，’B’，’C’，…}。 1.2 基本概念和术语 4．数据结构（data structure） 数据结构即数据的组织形式，它是数据元素之间存在的一种或多种特定关系的数据元素集合。在现实世界中，任何事物都是有内在联系的，而不是孤立存在的，同样在计算机中，数据元素不是孤立的、杂乱无序的，而是具有内在联系的数据集合。例如，表1.1的教职工基本情况表是一种表结构，学校的组织机构是一种层次结构，城市之间的交通路线属于图结构，如图1.1、图1.2所示。 1.2 基本概念和术语 1.2 基本概念和术语 5．数据类型（data type） 数据类型是用来刻画一组性质相同的数据及其上的操作。数据类型是按照值的不同进行划分的。 在C语言中，按照取值的不同，数据类型还可以分为两类：原子类型和结构类型。原子类型是不可以再分解的基本类型，包括整型、实型、字符型等。结构类型是由若干个类型组合而成，是可以再分解的。例如，整型数组是由若干整型数据组成的，结构体类型的值也是由若干个类型范围的数据构成，它们的类型都是相同的。 1.3 数据的逻辑结构与存储结构 1.3.1 逻辑结构 数据元素之间存在4种结构类型： （1）集合。结构中的数据元素除了同属于一个集合外，数据元素之间没有其它关系。这就像我们数学中的自然数集合，集