### 数据结构核心知识点详解
#### 一、时间复杂度与数据结构操作
1. **时间复杂度的概念**:时间复杂度是衡量算法运行时间随输入数据规模增长而变化的量级,常用大O符号表示。例如,对于题目中的程序片段,我们需要分析其执行次数与输入数据规模(本例中为`n`)之间的关系。
2. **双重循环的时间复杂度**:题目中给出了一个嵌套循环的例子,外层循环执行`n`次,内层循环执行次数随着外层循环变量`i`的变化而变化,从1次到`n`次。因此,整体时间复杂度为`O(n^2)`,选项(B)正确。
#### 二、链表操作与链表特性
1. **链表的基本概念**:链表是一种线性数据结构,其中的元素不是连续存储的,而是通过指针链接在一起。链表可以分为单链表、双向链表和循环链表等类型。
2. **向链表头部插入节点**:在带有头结点的单链表中,向表头插入节点的操作需要修改头结点的`next`指针,使其指向新的节点,同时新节点的`next`指针应指向原来的头结点的下一个节点。选项(A)正确地实现了这一操作。
#### 三、栈和队列的特点
1. **栈和队列的定义**:栈是一种后进先出(LIFO)的数据结构,而队列是一种先进先出(FIFO)的数据结构。两者的主要区别在于元素的进出顺序。
2. **栈和队列的共同特点**:栈和队列都是只能在特定的一端进行插入或删除操作的数据结构。栈的这种端点被称为“顶部”,而队列的两端分别被称为“前端”和“后端”。因此,选项(A)描述了两者的共同特征。
#### 四、二维数组的内存布局
1. **二维数组的内存表示**:在内存中,二维数组通常按行优先的方式存储,即数组的每一行连续存储在内存中。根据题目给出的信息,可以通过计算数组元素的偏移量来确定任意元素的内存地址。
2. **计算二维数组元素地址**:已知`A[0][0]`的地址为644,`A[2][2]`的地址为676,且每个元素占1个空间。通过差值计算可得,`A[3][3]`的地址为692,选项(C)正确。
#### 五、哈夫曼树与二叉树的性质
1. **哈夫曼树的空指针域数量**:哈夫曼树是一种特殊的二叉树,用于编码和解码。在二叉链表中,一个结点有两个指针域,分别指向左右子结点。如果结点是叶子结点,则这两个指针均为NULL,即空指针。非叶子结点的空指针域数量取决于其子结点的存在情况。对于m个叶子结点的哈夫曼树,总共会有2m-1个结点,因此空指针域的数量为2m,选项(B)正确。
2. **二叉树的最小高度**:对于具有固定结点数目的二叉树,其最小高度出现在完全二叉树的情形下。根据题目中2000个结点的条件,最小高度为11,选项(C)正确。
#### 六、图的存储结构
1. **邻接矩阵与邻接表**:邻接矩阵是一种用于表示图中结点之间关系的二维数组,其存储空间主要与结点数目有关。邻接表则是通过链表存储每个结点的相邻结点列表,其存储空间主要与边数有关。
2. **图的存储空间分析**:邻接矩阵的存储空间与图中结点个数直接相关,而邻接表的存储空间则与图中边数相关。因此,选项(A)和(D)分别正确描述了两种存储方式的空间需求。
#### 七、图的遍历与查找算法
1. **深度优先搜索(DFS)与广度优先搜索(BFS)**:这两种算法用于遍历或搜索图中的所有结点。DFS首先深入到最远的结点,然后回溯;BFS则按照层次顺序访问结点。
2. **折半查找与快速排序**:折半查找是一种在有序数组中查找特定元素的高效算法,其时间复杂度为`O(log n)`。快速排序是一种高效的排序算法,通过分治策略将数组分成较小的部分,并递归地对它们进行排序。
3. **堆排序**:堆排序是一种基于二叉堆数据结构的比较排序算法。它首先构建一个最大堆或最小堆,然后依次取出堆顶元素并调整堆,直至排序完成。
以上内容涵盖了数据结构中多个核心知识点,包括但不限于时间复杂度分析、链表操作、栈和队列的特性、二维数组的内存布局、哈夫曼树与二叉树的性质、图的存储结构以及图的遍历与查找算法等。这些知识点是理解和掌握数据结构的关键,也是计算机科学专业学生在考研复习中必须掌握的重点内容。