严蔚敏数据结构电子教案第一章课件.ppt
- 【下载声明】
1. 本站全部试题类文档,若标题没写含答案,则无答案;标题注明含答案的文档,主观题也可能无答案。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
2. 本站全部PPT文档均不含视频和音频,PPT中出现的音频或视频标识(或文字)仅表示流程,实际无音频或视频文件。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
3. 本页资料《严蔚敏数据结构电子教案第一章课件.ppt》由用户(ziliao2023)主动上传,其收益全归该用户。163文库仅提供信息存储空间,仅对该用户上传内容的表现方式做保护处理,对上传内容本身不做任何修改或编辑。 若此文所含内容侵犯了您的版权或隐私,请立即通知163文库(点击联系客服),我们立即给予删除!
4. 请根据预览情况,自愿下载本文。本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
5. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007及以上版本和PDF阅读器,压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 严蔚敏 数据结构 电子 教案 第一章 课件
- 资源描述:
-
1、第第1 1章章 绪绪 论论教学目标教学目标 学习与数据结构有关的基本概念和基本方法。重点、难点重点、难点 数据结构(逻辑结构、存储结构),抽象 数据类(定义、实现),算法(定义、设计要求、描述工具、复杂度分析)。教学方法教学方法 提出问题、分析问题、解决问题第第1 1章章 绪绪 论论1.71.7 关于学习数据结构关于学习数据结构 l1.11.1 数据结构的基本概念数据结构的基本概念(定义定义)l1.2 1.2 数据结构的内容数据结构的内容(研究范围研究范围)l1.31.3 算法算法设计设计l1.41.4 算法描述工具算法描述工具 l1.51.5 对算法作性能评价对算法作性能评价l1.61.6
2、数据结构数据结构与与C C语言表示语言表示返回1.1 1.1 数据结构的基本概念(定义)数据结构的基本概念(定义)数据结构的相关名词:数据(Data)数据元素(Data Element)数据对象(Data Object)数据结构(Data Structure)数据类型(Data Type)数据抽象与抽象数据类型数据(数据(DataData)定义:数据是数据是描述客观事物的数值、字符以及能输入机器且能被处理的各描述客观事物的数值、字符以及能输入机器且能被处理的各种符号集合种符号集合。数据包含整型、实型、布尔型、图象、字符、声音等一切可以输入到计算机中的符号集合。C编译程序源程序源程序(.c)目标
3、程序目标程序(.obj)可执行程序可执行程序(.exe)C链接程序例如对C源程序数据元素(数据元素(Data ElementData Element)定义定义:数据元素是组成数据的基本单位组成数据的基本单位,是数据集合的个体,在计算机中通常作为一个整体进行考虑和处理。例如:.北京1983.11河北女 赵虹玲101 住 址 出生年月 籍 贯性 别 姓 名 学 号 数据元素数据元素数据项数据项数据对象(数据对象(Data Object)定义定义:数据对象是性质相同的数据元素的集合性质相同的数据元素的集合,是数据的一个子集。整数集合:N=0,1,2,无限集字符集合:C=A,B,Z 有限集例如:数据结
4、构(数据结构(Data Structure)定义:数据结构是指相互之间存在一种或多种特定关系的数据结构是指相互之间存在一种或多种特定关系的数据元素集合数据元素集合,是带有结构的数据元素的集合,它指的是数据元素之间的相互关系,即数据的组织形式。例如表结构:.北京1983.11河北女 赵虹玲101 住 址 出生年月 籍 贯性 别 姓 名 学 号 数据结构(数据结构(Data Structure)教研室实验室 系处研究机构学校树型结构图结构 1 2 5 4 3数据类型数据类型(Data Type)(Data Type)定义:数据类型是一组性质相同的值集合以及定义在这个数据类型是一组性质相同的值集合以
5、及定义在这个值集合上的一组操作的总称值集合上的一组操作的总称。如在高级语言中,整型类型的取值范围为:-32768+32767,运算符集合为加、减、乘、除、取模,即+、-、*、/、%。数据类型数据类型(Data Type)(Data Type)高级语言中的数据类型分为两大类:1.原子类型原子类型,其值不可分解。如C语言中的标准类型(整型、实型、字符型、)。2.结构类型结构类型,其值是由若干成分按某种结构组成的,因此是可以分解的,并且它的成分可以是非结构的,也可以是结构的。指针类型属于哪种类型?指针类型属于哪种类型?数据抽象与抽象数据类型数据抽象与抽象数据类型 数据的抽象抽象数据类型(Abstra
6、ct Data Type)抽象数据类型实现 ADT的表示与实现面向对象的概念结构化的开发方法与面向对象开发方法不同点 1.2 数据结构的内容数据结构的内容 逻辑结构 存储结构 运算集合 逻辑结构逻辑结构定义:数据的逻辑结构是指数据元素之间逻辑关系描述。l形式化描述:Data_Structure=(D,R)其中D是数据元素的有限集,R是D上关系的有限集。l四类基本的结构 集合结构、线性结构、树型结构、图状结构。集合结构集合结构定义定义:结构中的数据元素之间除了同属于一个集合的关结构中的数据元素之间除了同属于一个集合的关系外,无任何其它关系。系外,无任何其它关系。集合集合例如:线性结构线性结构定义
7、:定义:结构中的数据元素之间存在着结构中的数据元素之间存在着一对一的线性关系。一对一的线性关系。例如:线性表线性表树型结构树型结构定义:结构中的数据元素之间存在着结构中的数据元素之间存在着一对多的层次关系。一对多的层次关系。例如:树树图状结构或网状结构图状结构或网状结构 定义:定义:结构中的数据元素结构中的数据元素之间存在着多对多的任意关系。之间存在着多对多的任意关系。例如:图综上所述,数据的逻辑结构可概括为综上所述,数据的逻辑结构可概括为:线性结构线性结构线性表、栈、队、字符串线性表、栈、队、字符串 数组、广义表数组、广义表逻辑结构逻辑结构非线性结构非线性结构树、图树、图逻辑结构逻辑结构存储
8、结构存储结构 定义:存储结构(又称物理结构)是逻辑结构在计算机中存储映象存储结构(又称物理结构)是逻辑结构在计算机中存储映象,是逻辑结构在计算机中的实现,它包括数据元素的表示和关系的表示。l形式化描述:D要存入机器中,建立一从D的数据元素到存储空间M单元映象S,DM,即对于每一个d,dD,都有唯一的zM使S(D)=Z,同时这个映象必须明显或隐含地体现关系R。逻辑结构与存储结构的逻辑结构与存储结构的关系关系为:为:存储结构存储结构是逻辑关系的映象与元素本身映象,是数是逻辑关系的映象与元素本身映象,是数据结构的实现据结构的实现;逻辑结构逻辑结构是数据结构的抽象是数据结构的抽象。数据元素之间关系在计
9、算机中的表示方法:数据元素之间关系在计算机中的表示方法:顺序映象顺序映象(顺序存储结构)(顺序存储结构)非顺序映象非顺序映象(非顺序存储结构(非顺序存储结构)存储结构存储结构运算集合运算集合例如工资表:编编 号号姓姓 名名性别性别基本工资基本工资工龄工资工龄工资应扣工资应扣工资实发工资实发工资100001100001张爱芬张爱芬女女34534567671451454545303000004514511212100002100002李李 林林 男男 44544590901851856060454500005865865050100003100003刘晓峰刘晓峰 男男 34534500001301
10、300000252500004504500000100004100004赵赵 俊俊 女女 56056090902252259090656500007217218080100005100005孙孙 涛涛 男男 45045060601901908080505000005915918080 100121100121张兴强张兴强 男男 102510259898365365535310010000001291.511291.51数据结构的内容数据结构的内容综上所述,数据结构的内容可归纳为三个部分,逻辑结构逻辑结构、存储结构存储结构和和运算集合运算集合:按某种逻辑关系组织起来的一批数据,按一定的映象方式把
11、它存放在计算机存贮器中,并在这些数据上定义了一个运算的集合,就叫做数据结构。1.3 算法算法 算法(算法(AlgorithmAlgorithm)定义)定义 算法的特性算法的特性 算法设计的要求算法设计的要求 算法(算法(AlgorithmAlgorithm)定义)定义定义:Algorithm is a finite set of rules which gives a sequence of operation for solving a specific type of problem.算法是规则的有限集合,是为解决特定问题而规算法是规则的有限集合,是为解决特定问题而规定的一系列操作。定的一
12、系列操作。算法的特性算法的特性1.有限性:有限步骤之内正常结束,不能形成无穷循环2.确定性:算法中的每一个步骤必须有确定含义,无二 义性得以实现。3.输 入:有多个或0个输入 4.输 出:至少有一个或多个输出。5.可行性:原则上能精确进行,操作可通过已实现基本 运算执行有限次而完成。算法设计的要求算法设计的要求 算法的正确性 算法特征:l 可读性 l 健壮性 l 高效率和低存储量例如要求n个数的最大值问题给出算法如下:max:=0;for(i=1;imax)max=x;1.4 算法描述的工具算法描述的工具 概述:算法+数据结构=程序 算法、语言、程序的关系 设计实现算法过程步骤类描述算法的语言
13、选择算法、语言、程序的关系算法、语言、程序的关系1.算法:描述了数据对象的元素之间的关系(包括数据逻辑关系、存贮关系描述)。2.描述算法的工具:算法可用自然语言、框图或高级程序设计语言进行描述。3.程序是算法在计算机中的实现。设计实现算法过程步骤设计实现算法过程步骤1.找出与求解有关的数据元素之间的关系2.确定在某一数据对象上所施加运算3.考虑数据元素的存储表示4.选择描述算法的语言5.设计实现求解的算法,并用程序语言加以描述。类描述算法的语言选择类描述算法的语言选择类语言:类语言是接近于高级语言而又不是严格的高级语言,类语言是接近于高级语言而又不是严格的高级语言,具有高级语言的一般语句设施,
14、撇掉语言中的细节,具有高级语言的一般语句设施,撇掉语言中的细节,以便把注意力主要集中在算法处理步骤本身的描述以便把注意力主要集中在算法处理步骤本身的描述上。上。3.赋值语句赋值语句对C语言作以下描述:(1)简单赋值简单赋值 1)变量名)变量名=表达式表达式 2)变量变量+,3)变量变量-,(2)串联赋值串联赋值变量变量1=变量变量2=变量变量3=变量变量k=表达式表达式 对C语言作以下描述:(4)条件赋值条件赋值变量名变量名=条件表达式?表达式条件表达式?表达式1:表达式表达式2(3)成组赋值成组赋值(,变量变量k=(,)数组名数组名1 1 下标下标11下标下标2=2=数组名数组名2 2 下标
15、下标11下标下标22 4.条件选择语句对C语言作以下描述:if ()语句;if ()语句1;else 语句2;情况语句switch ()case 判断值1:语句组 1;break;case 判断值2:语句组 2;break;case 判断值n:语句组n;break;default:语句组;break;对C语言作以下描述:对C语言作以下描述:5.循环语句循环语句for 语句语句for(;)循环体语句;循环体语句;while 语句语句while()循环体语句;循环体语句;对C语言作以下描述:do while 语句语句do 循环体语句循环体语句 while()1.5 对算法作性能评价对算法作性能评价
16、 评价算法的标准:评价一个算法主要看这个算法所占用机器资源的多少,而这些资源中时间代价与空间代价是两个主要的方面,通常是以算法执行所需的机器时间和所占用的存储空间来判断一个算法的优劣。性能评价 有关数量关系计算有关数量关系计算 性能评价定义:定义:对问题规模与该算法在运行时所占的空间对问题规模与该算法在运行时所占的空间S与所耗费的与所耗费的时间时间T给出一个数量关系的评价给出一个数量关系的评价。问题规模问题规模N对不同的问题其含义不同:对不同的问题其含义不同:对矩阵是阶数;对矩阵是阶数;对多项式运算是多项式项数;对多项式运算是多项式项数;对图是顶点个数;对图是顶点个数;对集合运算是集合中元素个
17、数。对集合运算是集合中元素个数。有关数量关系计算有关数量关系计算 数量关系评价体现在时间数量关系评价体现在时间算法在机器中所耗费时间。算法在机器中所耗费时间。数量关系评价体现在空间数量关系评价体现在空间算法在机器中所占存储量。算法在机器中所占存储量。关于算法执行时间关于算法执行时间语句频度语句频度 算法的时间复杂度算法的时间复杂度数据结构中常用的时间复杂度频率计数数据结构中常用的时间复杂度频率计数 最坏时间复杂度最坏时间复杂度 算法的空间复杂度算法的空间复杂度 关于算法执行时间关于算法执行时间定义定义:一个算法的执行时间大致上等于其所有语句执行时间的总和,对于语句的执行时间是指该条语句的执行次
18、数和执行一次所需时间的乘积。l分析分析:不是针对实际执行时间的精确地算出算法执行不是针对实际执行时间的精确地算出算法执行具体时间,而是针对算法中语句的执行次数做出估具体时间,而是针对算法中语句的执行次数做出估计,从中得到算法执行时间的信息。计,从中得到算法执行时间的信息。语句频度语句频度 定义:定义:语句频度是指该语句在一个算法中重复执行的次数。语句频度是指该语句在一个算法中重复执行的次数。例如:例如:两个两个矩阵矩阵相乘相乘算法语句算法语句 对应的对应的语句频度语句频度 1 1forfor(i=0i=0;i n;i+i n;i+)n n 2 2for for(j=0j=0;jn;j+jn;j
19、+)n n2 2 3 cij=0;n 3 cij=0;n2 2 4 for(k=0;k n;k+)n 4 for(k=0;k n;k+)n3 3 cij=cij+aik cij=cij+aik*bkj;nbkj;n3 3 总执行次数:总执行次数:Tn=2n3+2n2+n算法的时间复杂度算法的时间复杂度 算法的时间复杂度,即是算法的时间量度记做:算法的时间复杂度,即是算法的时间量度记做:T(n)=O(f(n)例如给出例如给出X=X+1(1)x=x+1;时间复杂度为;时间复杂度为O(1),称为常量阶;,称为常量阶;(2)for(i=1;i=n;i+)x=x+1;时间复杂度为时间复杂度为O(n),称
20、为线性阶;,称为线性阶;(3)for(i=1;i=n;i+)for(j=1;j=n;j+)x=x+1;时间复杂度为时间复杂度为O(n2),称为平方阶。称为平方阶。常用的时间复杂度频率计数常用的时间复杂度频率计数 数据结构中常用的时间复杂度频率计数有7个:O(1)常数型常数型O(n)线性型线性型O(n2)平方型平方型O(n3)立方型立方型O(2n)指数型指数型O(log2n)对数型对数型O(nlog2n)二维型二维型按时间复杂度由小到大排列的频率表:按时间复杂度由小到大排列的频率表:常用的时间复杂度频率计数常用的时间复杂度频率计数常用的时间复杂度频率常用的时间复杂度频率表:表:loglog2 2
21、n nn nnlognlog2 2n nn n2 2n n3 32 2n n一般讲:前一般讲:前3种种可实现,后可实现,后3种种虽理论上是可虽理论上是可实现的,实际实现的,实际上只有对上只有对N限制限制在很小范围才在很小范围才有意义,当有意义,当N较较大时,不可能大时,不可能实现。实现。0 01 10 01 11 12 21 12 22 24 48 84 42 24 48 81616646416163 38 8242464645125122562564 4161664642562565096509665536655365 532321601601024102432768327682147483
展开阅读全文