数据结构教程第五版

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“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材 高等学校数据结构课程系列教材 (第版) 数据结教 李春葆主编 尹为民蒋晶珏喻丹丹蒋林编著 清华大学出版社 北京 内容简介 本书在前4版的基础上针对教育部新的考研大纲和大量读者来信提出的要求进行了修订。本书共13 章,内容包括绪论、线性表、栈和队列、串、递归、数组和广义表、树和二叉树、图、查找、内排序、外排序和文 件等,书中给出了大量练习题和各类上机实验题,每个知识点都配有视频讲解。 本书内容全面,知识点翔实,条理清晰,讲解透彻,实例丰富,实用性强,适合高等院校计算机和相关专 业的本科生及研究生使用。 本书封面贴有清华大学出版社防伪标签,无标签者不得销售。 版权所有,侵权必究。侵权举报电话:010-6278298913701121933 图书在版编目(CIP)数据 数据结构教程/李春葆主编.一5版.一北京:清华大学出版社,2017 (高等学校数据结构课程系列教材) ISBN978-7-302-45588-2 I.①数…Ⅱ.①李…Ⅲ.①数据结构一教材Ⅳ.①TP311.12 中国版本图书馆CIP数据核字(2016)第283892号 责任编辑:魏江江王冰飞 封面设计;杨兮 责任校对:李建庄 责任印制:杨艳 出版发行:清华大学出版社 Aatt:http://www.tup.comcn,http://www.wqbook.com 地址;北京清华大学学研大厦A座 邮编:100084 社总机:010-62770175 购:010-62786544 投稿与读者服务:010-62776969,Service@tup.tsinghua.edu.cn 质量反馈:010-62772015,zhiliang@tup.tsinghua.edu.cn 课件下载:http://www.tup.comen,010-62795954 印刷者:北京富博印刷有限公司 装订者:北京市密云县京文制本装订厂 经销:全国新华书店 开 本:185mm×260m 印张:30 字数:729千字 版次:2005年1月第1版2017年5月第5版 印次:2017年5月第1次印刷 印 数:164501~167500 定价:59.50元 产品编号:072421-01 前言 Preface 数据结构是研究计算机科学和工程的基础,数据结构课程是计算机 科学与技术专业及相关专业的核心误程之一,学好该课程不仅对后续课 程的学习有很大帮助,而且对开发有效利用计算机资源的程序极为有益 计算机是进行数据处理的工具,数据结构主要研究数据的各种组织 形式以及建立在这些结构之上的各种运算算法的实现,它不仅为用计算 机语言进行程序设计提供了方法性的理论指导,还在更高的层次上总结 了程序设计的常用方法和常用技巧。 木教程是作者针对数据结构课程概念多、算法灵活和抽象性强等特 点,在总结长期教学经验的基础上编写的。全书分为13章和5个附录, 第1章为绪论,介绍数据结构的基本概念,特别强调算法分析的方法;第 2章为线性表,介绍线性表的两种存储结构—顺序表和链表,以及基本 运算算法的实现过程;第3章为栈和队列,介绍这两种特殊的线性结构的 概念与应用;第4章为串,介绍串的概念与模式匹配算法;第5章为递 归,讨论计算机学科中递归算法的设计方法:第6章为数组和广义表,介 绍数组、稀疏矩阵和广义表的概念与相关运算算法的实现过程;第7章为 树和二叉树,介绍树和二叉树的概念与各种运算算法的实现过程,其中特 别介绍二叉树的各种递归算法方法;第8章为图,介绍图的概念和图的各 种运算算法的实现过程;第9章为查找,介绍各种查找算法的实现过程; 第10章为内排序,介绍各种内排序算法的实现过程;第11章为外排序, 介绍各种外排序算法的实现过程;第12章为文件,介绍各类文件的组织 结构;第13章为采用面向对象的方法描述算法,介绍面向对象的概念和 采用C+语言描述数据结构算法的方法 附录A给出了实验报告格式,附录B是引用型参数和指针引用型参 数的说明,附录C给出了书中全部算法的索引,附录D给出了书中相关名 词的索引,附录E为教育部颁布的2016年全国计算机专业硕士研究生入 学考试专业课中的数据结构部分考试大纲。 数据结构是一门应用实践性非常强的课程,学生在掌握各种数据结 构(特别是存储结构)的基础上一定要尽可能多地上机实习,通过较多的 实验把难以理解的抽象概念转化为实实在在的能够在计算机上执行的程 序,这样才能将所学知识和实际应用结合起来,吸取算法的设计思想和精 髓,提高运用这些知识解决实际问题的能力。因此,本教程突出上机实习内 容,书中给出了大量的上机实验题(分为验证性实验、设计性实验和综合性 实验)供教师和学生选用。 为了便于学生学习和上机实验,我们还编写了与本教程配套的《数据结 构教程学习指导》和《数据结构教程上机实验指导》两书,构成一个完整的教 学系列。本系列教程中的所有程序均在 Visual C++6.0和DevC++5环境 下调试通过。 本教程和配套的上机实验指导、学习指导的编写得到武汉大学“弘毅学 堂”数据结构荣誉课程教学项目和湖北省“计算机科学与技术专业课程体系 改革”项目的支助,聚集了课程组许多教师多年来在数据结构课程教学研究 和教学改革中的经验与成果。本书在编写过程中得到王丽娜、黄传河和吴 黎兵等多位教授、博导的大力支持,陈国良院士提供了富有建设性的指导, 很多使用本书的老师和同学给予了热心帮助,清华大学出版社的魏江江主 任和王冰飞编辑给予了愉快的合作,作者在此一并表示衷心的感谢。 为了方便教师教学和学生学习,本书提供了全面而丰富的教学资源,其 中包括教学PT、教学视频、源程序代码和练习题参考答案等,均可从清华 大学出版社网站免费下载。 由于水平所限,尽管作者不遗余力,本书仍可能存在错误和不足之处 敬请读者批评指正,特别希望使用本书的教师与作者探讨,共同提高我国计 算机专业数据结构课程的教学水平。 作者 2017年1月 目录 Contents 第1章绪论/1 1.1什么是数据结构2 1.1.1数据结构的定义 1.1.2逻辑结构3 1.1.3存储结构6 1.1.4数据运算8 1.1.5数据类型和抽象数据类型9 1.2算法及其描逃14 1.2.1什么是算法14 1.2.2算法设计的目标/15 1.2.3算法描述16 1.3算法分析18 1.3.1算法分析概述18 1.3.2算法时间性能分析 18 1.3.3算法空间性能分析22 1.4数据结构十算法=程序24 1.4.1程序和数据结构24 1.4.2算法和程序24 1.4.3算法和数据结构24 1.4.4数据结构的发展25 本章小结26 练习题126 上机实验题128 c 验证性实验28 心设计性实验29 第2章线性表/30 2.1线性表及其逻辑结构 31 2.1.1线性表的定义/31 2.1.2线性表的抽象数据类型描述31 2.2线性表的顺序存储结构 33 2.2.1线性表的顺序存储结构—顺序表33 2.2.2顺序表基本运算的实现35 2.3线性表的链式存储结构 43 2.3.1线性表的链式存储结构—链表43 2.3.2单链表45 2.3.3双链表54 2.3.4循环链表59 2.4线性表的应用61 2.5有序表 65 2.5.1有序表的抽象数据类型描述65 2.5.2有序表的存储结构及其基本运算算法/66 2.5.3有序表的归并算法66 2.5.4有序表的应用69 本章小结 70 练习题2 71 上机实验题274 验证性实验74 c设计性实验76 综合性实验76 第3章栈和队列78 3.1 79 3.1.1栈的定义/79 3.1.2栈的顺序存储结构及其基本运算的实现80 3.1.3栈的链式存储结构及其基本运算的实现83 3.1.4栈的应用87 3.2队列 97 3.2.1队列的定义97 3.2.2队列的顺序存储结构及其基本运算的实现98 3.2.3队列的链式存储结构及其基本运算的实现103 3.2.4队列的应用举例/108 3.2.5双端队列113 本章小结115 练习题3115 上机实验题3117 验证性实验17 设计性实验119 综合性实验119 第4章串121 4.1串的基本概念122 4.2串的存储结构122 4.2.1串的顺序存储结构—顺序串123 4.2.2串的链式存储结构—链串128 4.3串的模式匹配134 4.3.1 Brute- force算法134 4.3.2KMP算法136 本章小结143 练习题4143 上机实验题4144 验证性实验144 设计性实验145 综合性实验145 第5章递归/146 5.1什么是递归 147 5.1.1递归的定义/147 5.1.2何时使用递归148 5.1.3递归模型149 5.1.4递归与数学归纳法152 5.2栊和递归152 5.2.1函数调用栈152 5.2.2递归调用的实现153 5.2.3递归到非递归的转换155 5.3递归算法的设计156 5.3.1递归算法设计的步骤156 5.3.2基于递归数据结构的递归算法设计158 5.3.3基于递归求解方法的递归算法设计159 本章小结161 练习题5162 上机实验题5162 心验证性实验162 设计性实验/163 c综合性实验163 第6章数组和广义表164 6.1数组165 6.1.1数组的基本概念165 6.1.2数组的存储结构166 6.1.3特殊矩阵的压缩存储168 6.2稀矩阵171 6.2.1稀疏矩阵的三元组表示172 6.2.2稀疏矩阵的十字链表表示175 6.3广义表177 6.3.1广义表的定义177 6.3.2广义表的存储结构179 6.3.3广义表的运算180 本章小结185 练习题6 186 上机实验题6186 心验证性实验186 c设计性实验187 心综合性实验187 第7章树和二叉树/189 7.1树的基本概念190 7.1.1树的定义190 7.1.2树的逻辑表示方法190 7.1.3树的基本术语191 7.1.4树的性质192 7.1.5树的基本运算/194 7.1.6树的存储结构195 7.2二叉树的概念和性质 198

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