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数据结构

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第一章绪论

电子信息学院

王文伟

WangWenwei,Dr.‐Ing.

Tel:189‐71562600

Email:wwwang@aliyun.com

课程

群

:

珞珈

EIS

数据结构与算法，

668792335

第一章绪论

TableofContents

电子信息学院

本

章

位

置

本章是整个课程

的绪论，将讨论

数据结构与算法

分析中重要的基

本概念，如数据、

数据类型、数据

结构、算法等，

以及介绍算法分

析的基本方法。

第1章绪论

第2章 C++编程基础

第3章遍历、迭代与递归

第4章字符串

第5章排序算法

第6章线性表

第7章栈与队列

第8章数组和广义表

第9章树和二叉树

第10章图

第11章查找算法

第一章绪论

TableofContents

1.0 简介

1.1 数据结构的基本概念

1.2 算法与算法分析

>>>C#编程基础

与数据集合类型

电子信息学院

第一章绪论

1.0Introduction



计算机应用领域迅速扩展，计算机技术日益重要。



软件设计是计算机学科多个领域的核心和主体任务。



软件设计时要考虑的首要问题是数据的表示、组织和处理

方法。数据结构设计和算法设计是软件系统设计的核心。



“数据结构十算法=程序”。数据结构与算法探讨如何构

建描述现实世界实体的计算模型并实现其操作。

Niklaus Wirth：

Data

structure

Algorithm Program

第一章绪论

软件开发的过程

系统分析

系统实现

系统维护

系统设计

确定系统所要实现的功能

和达到的目标

确定实现并生成系统的方案

编码、调试

系统修整完善

第一章绪论

数据结构与算法的角色

Niklaus Wirth：

Algorithm

Data

structure

Program

• 为计算机处理问题编

制一组指令集

程序设计

• 处理问题的策略

算法

• 问题的数学模型

数据结构

算法与数据

结构探讨如

何构建描述

现实世界实

体的计算模

型并实现其

操作。

第一章绪论

1.1数据结构的基本概念

 数据结构是一门讨论“描述现实世界实体的

数学模型及其操作在计算机中如何表示和实

现”的学科。

1.1.1数据类型与数据结构

1.1.2数据的逻辑结构

1.1.3数据的存储结构

1.1.4数据的操作

第一章绪论

1.1.1数据类型与数据结构

 数据（data） :

数据是计算机程序的处理对象，它可以是任何能

输入到计算机的符号集合（数据是以多种形式呈

现的信息），例如描述客观事物数量特征的数值

数据以及名称特性的字符数据。

 数据元素（dataelement）:

数据的基本单位是数据元素，它是表示一个事物

的一组数据，有时又称为数据结点。通常在逻辑

上作为一个整体进行考量和处理。

 数据项（dataitem/field）:

一个数据元素可能分成若干成分，构成数据元素

的某个成分称作数据元素的数据项。数据项是数

据元素的基本组成单位，有时又称为数据域（data

field）。

第一章绪论

数据项是数据结构中讨论的最小单位。

描述一个学生的数据元素由多个域构成，

其中每个域称为一个“数据项”。

称之为组合项

年月日

姓名学号班号性别出生日期入学成绩

原子项

数据元素与数据项（以Student为例）

第一章绪论

高级程序语言中的数据类型

在用高级程序语言编写的程序中，必须对程

序中出现的每个变量、常量或表达式，明确

说明它们所属的数据类型。

主流是强类型语言

例如，C语言中的基本数据类型有:

字符型 char、整型 int 和实型(浮点

型 float和双精度型 double)

第一章绪论

数据类型与数据结构的意义示例

 int类型

定义：数据对象，如：3,5,7

运算：3+7=10（方便运算，高效，易验证）

 DateTime类型

定义：dt1，dt2

运算： dt1‐ dt2=dt3 （易处理，高效，易验证）

）

 某数据结构（类型）

定义：数据对象，如： ds1，ds2

运算： ds1∩ds2=ds3 （易处理，高效，易验证）

第一章绪论

数据类型的定义

 数据类型（datatype）是一个“值”的集合和

定义在此集合上的 “一组操作” 的总称。它

定义了数据的性质、取值范围以及对数据所能

进行的各种操作。例如，C++语言中整数类型

int32的值域是{‐2

，…，‐2，‐1，0，1，2，…，

‐1}，对这些值进行的操作包括加、减、乘、

除、求模、相等或不等比较操作或运算等。

对程序员而言，各种语言中的整数类型基本上是一

样的，因为它们的数学特性相同。

从这个意义上可称“整数” 是一个抽象数据类型。

第一章绪论

数据类型与抽象数据类型

高级程序设计语言都提供了一些基本数据类型，这些基本

数据类型在数据处理程序中应用得最为频繁，但是它们往往不能

满足程序设计中的所有需求，这时可以利用基本类型设计出各种

复杂的复合数据类型，称为自定义数据类型。自定义数据类型要

声明一个“值”的集合和定义在此集合上的 “一组操作”。

计算机指令代码本身也是数据，可以为不同的代码片段

（函数或过程）划分类型。一些高级编程语言中引入委托或函

数对象等类型，用以表达特定的函数数据类型。

数据类型、变量及其可能的值构成程序设计的三个

基本要素，变量是一块命名的内存空间，可以也只能

存储由数据类型规定的值。

第一章绪论

数据类型 =>抽象数据类型

为了描述更广泛的数据实体，数据结构和

算法描述中更多地使用抽象数据类型（Abstract

DataType，ADT）：概念意义上的类型和这个

类型上的逻辑操作集合。

狭义的数据类型指的是程序设计语言支持的数据类型；

而抽象数据类型是数据与算法在较高层次的描述中用

到的概念，是指一个概念意义上的类型和这个类型上

的逻辑操作集合。最终演变为在常规数据类型支持下

用户新设计的高层次数据类型。抛开细节的数据类型

第一章绪论

抽象数据类型

(

Abstract Data Type 简称

ADT)

是指一个数学模型以及定义在该模型上的一组操作。

抽象数据类型有两个重要特征:

“数据抽象” 和“数据封装”

第一章绪论

数据抽象与数据封装

用ADT描述程序处理的实体时，强调

的是数据的本质特征、其所能完成的功

能以及它和外部世界的接口（即外界使

用它的方法）。- 数据抽象

将数据实体的外部特性和其内部实现

细节分离，并且对外部用户隐藏其内

部实现细节。 ‐ 数据封装

第一章绪论

抽象数据类型的描述方法

ADT =（D，S，P）

其中: D 是数据对象，

S 是 D 上的关系集，

P 是对 D 的基本操作集。

数据对象

是个特定的数据子

集，(一起)用来表示实体的特性。

第一章绪论

ADT 抽象数据类型名称{

数据对象：〈数据对象的定义〉

数据关系：〈数据关系的定义〉

基本操作：〈基本操作的定义〉

} ADT 抽象数据类型名称

其中基本操作的定义格式为:

基本操作名（参数表）

初始条件：〈初始条件描述〉

操作结果：〈操作结果描述〉

抽象数据类型的描述方法(II)

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