《数据结构—C++语言描述》是一门针对电类、信息类专业和新工科本科生开设的4学分课程,旨在让学生掌握数据结构的基本概念、逻辑结构、物理结构以及算法实现,培养他们分析和设计数据结构的能力。这门课程的核心是理解和应用数据结构来解决实际问题,特别是通过C++语言实现。
课程内容包括七大主题:
1. **绪论**:介绍数据结构的基本概念,如逻辑结构、存储结构、基本操作和实现,以及算法的时间和空间复杂度。同时,讲解C++中的面向对象、泛型机制、const机制和异常处理。
2. **线性表**:涵盖线性表的定义和抽象数据类型(ADT),包括顺序表、单链表、循环链表、双链表等,并探讨线性表在实际问题中的应用,如一元多项式加法、字符串处理和稀疏矩阵。
3. **栈和队列**:介绍栈和队列的概念,如顺序栈、链式栈、顺序队列和优先队列,以及它们在括号匹配、表达式计算和单服务窗口模拟等场景中的应用。
4. **树**:讲解树的基本概念,包括二叉树的定义、性质、存储方式,以及遍历算法。还涉及二叉树的应用,如表达式树、哈夫曼树和哈夫曼编码。
5. **图**:介绍图的基本术语,图的存储方式(邻接矩阵和邻接表),图的遍历算法,连通性判断,最小生成树(Prim和Kruskal算法),最短路径问题(Dijkstra算法等)。
6. **查找**:包括静态查找、动态查找(二叉查找树),以及B树、B+树和哈希表。讲解各种查找算法的实现,如顺序查找、折半查找、插值查找、分块查找,以及哈希函数和冲突解决。
7. **排序**:讲解各种内排序算法,如冒泡排序、插入排序、希尔排序、归并排序、快速排序、选择排序、堆排序和基数排序,以及外排序的基本概念,如归并排序和K路归并。
教学进度安排共64课时,涵盖了理论讲解、实践操作和习题解答,确保学生能够逐步掌握每个主题的知识点。
通过这门课程的学习,学生不仅会理解数据结构的基本原理,还能熟练运用C++语言实现这些数据结构,为未来从事软件开发、算法设计和问题解决打下坚实基础。