软件设计师(原高级程序员)复习资料
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专题九：数据结构知识
数据结构是计算机软件的一门基础课程,计算机科学各个领域及有关的应用软件都要用到各种数据结构．语言编
译要使用栈、散列表及语法树；操作系统中用队列、存储管理表及目录树等；数据库系统运用线性表、多链表及索引
树等进行数据管理；而在人工智能领域，依求解问题性质的差异将涉及到各种不同的数据结构，如广义表、集合、搜
索树及各种有向图等等。学习数据结构目的是要熟悉一些最常用的数据结构，明确数据结构内在的逻辑关系，知道它
们在计算机中的存储表示，并结合各种典型应用说明它们在进行各种操作时的动态性质及实际的执行算法，进一步提
高软件计和编程水平。通过对不同存储结构和相应算法的对比，增强我们根据求解问题的性质选择合理的数据结构，
并将问题求解算法的空间、时间及复杂性控制在一定范围的能力。
软件设计师考试大纲对数据结构部分的要求是熟练掌握常用数据结构和常用算法，因此，本专题从数据结构的概
述出发，对基本的概念引出常用的数据结构类型的介绍和讲解，同时在讲解各种数据结构中间采用算法与数据结构相
结合的方式，在算法步骤中使用数据结构，对数据结构的重点、难点进行了分析，最后讲解了与数据结构紧密相关的
排序和查找算法，以及一些以往考试题的分析。
1. 数据结构概述
数据结构研究了计算机需要处理的数据对象和对象之间的关系；刻画了应用中涉及到的数据的逻辑组
织；也描述了数据在计算机中如何存储、传送、转换。
学习数据结构注意的问题：
系统掌握基本数据结构的特点及其不同实现。
了解并掌握各种数据结构上主要操作的实现及其性能（时间、空间）的分析。
掌握各种数据结构的使用特性，在算法设计中能够进行选择。
掌握常用的递归、回溯、迭代、递推等方法的设计
掌握自顶向下、逐步求精的程序设计方法。
掌握自顶向下、逐步求精的程序设计方法。
在学习数据结构的知识之前，我们要了解一下数据结构中的基本概念。
数据：对客观事物的符号表示，在计算机中就是指所有能输入到计算机中并被计算机程序所处理的符号的总称。
数据项： 是数据的不可分割的最小单位；
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进行处理；一个数据元素可由若干个数据项组成。
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。
数据结构上的基本操作： ◆插入操作 ◆删除操作 ◆更新操作 ◆查找操作 ◆排序操作
数据结构是指数据对象及相互关系和构造方法，一个数据结构 B 形式上可以用一个二元组表示为 B=
（A，R）。其中，A 是数据结构中的数据（称为结点）的非空有限集合，R 是定义在 A 上的关系的非空有限
集合。
根据数据元素之间的关系的不同特性，通常有下列 4 类基本结构。
集合——结构中的数据元素除了“同属于一个集合”的关系外，别无其他关系。
线性结构——结构中的数据元素之间存在一个对一个的关系。
树形结构——结构中的元素之间存在一个对多个的关系。
图状结构或网状结构——结构中的元素之间存在多个对多个的关系。
数据结构中，结点与结点间的相互关系是数据的逻辑结构。数据结构在计算机中的表示（又称为映象）
称为数据的物理结构，也称存储结构。
数据元素之间的关系在计算机中有两种不同的表示方式：顺序映象和非顺序映象，并由此得到两种不
同的存储结构：顺序存储结构和链式存储结构。
任何一个算法的设计取决于选定的数据（逻辑）结构，而算法的实现依赖于采用的存储结构。
数据的逻辑结构分为两类：
线性结构：线性表、栈、队列和串
非线性结构：树、图
数据的存储方法有四类：
顺序存储方法
链接存储方法
索引存储方法
散列存储方法
2. 常用数据结构
2.1 线性表
在数据结构中，线性结构常称为线性表，是最简单、最常用的一种数据结构，它是由 n 个相同数据类
型的结点组成的有限序列。
