數據結構與實訓(第4版)(微課版)
張新顏,李明照
- 出版商: 電子工業
- 出版日期: 2021-11-01
- 定價: $299
- 售價: 8.5 折 $254
- 語言: 簡體中文
- 頁數: 272
- 裝訂: 平裝
- ISBN: 7121422697
- ISBN-13: 9787121422690
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商品描述
全書共8章及1個附錄:第1章介紹了數據結構和算法的基本概念;第2~4章介紹了線性表、堆棧、隊列、串、數組;第5、6章介紹了非線性結構,即樹形結構和圖狀結構,第7、8章介紹了兩個基本技術,即查找和排序;附錄A介紹了實訓的相關知識,包括實訓的步驟、實訓報告規範和實訓的上機環境等內容。本書詳細闡述了數據結構的基本概念、各種不同的存儲結構,以及在不同存儲結構上的主要算法的實現,並給出了豐富的典型例題,以幫助讀者有效理解。本書可作為高等院校、高等職業院校電腦及相關專業數據結構課程的教材。
作者簡介
張新顏 ,女,畢業於華中科技大學,碩士學位。從事計算機軟件教學工作二十多年,主講過C、VB等多種程序設計語言課程以及數據結構、微機原理、軟件測試等課程,多次獲得學院教學質量一、二等獎,“數據結構”課程2008年被評為學院精品課程。參加多項教學研究項目,參與多項省級科研項目的開發工作,所有項目均通過省級鑑定。曾多次被評為學院優秀教師,畢業設計優秀指導教師。
目錄大綱
目錄
第1 章 概論 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.1 引言. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
1.1.1 什麼是數據結構 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
1.1.2 數據結構研究什麼 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
1.2 數據結構的基本概念 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1.3 算法和算法的分析 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1.3.1 算法及算法的描述 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1.3.2 算法設計的要求 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
1.3.3 算法的分析 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
1.4 算法知識準備 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
1.4.1 算法描述規範 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
1.4.2 C 語言核心知識 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
1.5 總結與提高 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
習題 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
第2 章 線性表 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
2.1 線性表的定義及基本運算 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
2.1.1 線性表的定義 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
2.1.2 線性表的基本運算 . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
2.2 線性表的順序存儲結構 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
2.2.1 順序表 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
2.2.2 順序表上基本運算的實現 . . . . . 16
2.3 線性表的鍊式存儲結構 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
2.3.1 單鍊錶及其基本運算 . . . . . . . . . . . . . 20
2.3.2 循環鍊錶 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
2.4 順序表與鍊錶的比較 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
2.5 典型例題 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
2.6 實訓例題 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
2.6.1 實訓例題1:有序順序表的建立及查找 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
2.6.2 實訓例題2:多項式的表示和相加 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
2.7 總結與提高 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
2.7.1 主要知識點 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
2.7.2 提高例題 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
習題 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
實訓習題 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
第3 章 堆棧和隊列 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
3.1 堆棧 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
3.1.1 堆棧的定義及基本運算 . . . . . . . . . 42
3.1.2 堆棧的順序存儲結構 . . . . . . . . . . . . . 42
3.1.3 堆棧的鍊式存儲結構 . . . . . . . . . . . . . 45
3.2 堆棧典型例題 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
3.3 隊列 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
3.3.1 隊列的定義及運算 . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
3.3.2 隊列的順序存儲結構 . . . . . . . . . . . . . 50
3.3.3 隊列的鍊式存儲結構 . . . . . . . . . . . . . 52
3.4 隊列典型例題 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
3.5 實訓例題 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
3.5.1 實訓例題1:循環隊列的操作 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
3.5.2 實訓例題2:括號配對 . . . . . . . . . . 58
3.6 總結與提高 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
3.6.1 主要知識點 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
3.6.2 提高例題 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
習題 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
實訓習題 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
第4 章 串與數組 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
4.1 串及其基本運算 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
4.1.1 串的基本概念 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
4.1.2 串的基本運算 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
4.2 串的存儲結構 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
4.2.1 串的順序存儲結構 . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
4.2.2 串的堆式存儲結構 . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
4.2.3 串的鍊式存儲結構 . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
4.3 數組. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
4.3.1 數組的定義 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
4.3.2 一維數組、二維數組和多維數組 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
4.4 典型例題 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
4.5 實訓例題 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
4.5.1 實訓例題1:字符串操作 . . . . . . 78
4.5.2 實訓例題2:二維數組 . . . . . . . . . . 81
4.6 總結與提高 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
4.6.1 主要知識點 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
4.6.2 提高例題 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
習題 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
實訓習題. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
第5 章 樹和二叉樹 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
5.1 樹 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
5.1.1 樹的基本概念 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
5.1.2 樹的基本操作 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92
5.1.3 樹的存儲結構 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93
5.2 二叉樹 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
5.2.1 二叉樹的定義及基本操作 . . . . . 96
5.2.2 二叉樹的性質 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97
5.2.3 二叉樹的存儲結構 . . . . . . . . . . . . . . . . . 99
5.3 遍歷二叉樹 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102
5.3.1 二叉樹的遍歷方法 . . . . . . . . . . . . . . . 102
5.3.2 二叉樹遍曆算法應用典型例題 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111
5.4 樹和二叉樹的關係 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113
5.4.1 將樹轉換為二叉樹 . . . . . . . . . . . . . . . 113
5.4.2 樹的遍歷 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114
5.5 哈夫曼樹及其應用 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115
5.5.1 哈夫曼樹的定義及構造 . . . . . . . 115
5.5.2 哈夫曼樹的應用 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119
5.6 典型例題 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121
5.7 實訓例題 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123
5.7.1 實訓例題1:根據順序存儲結構建立二叉樹二叉鍊錶,並對二叉樹進行先序、中序、後序遍歷 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123
5.7.2 實訓例題2:設計哈夫曼編碼 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127
5.8 總結與提高 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132
5.8.1 主要知識點 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132
5.8.2 提高例題 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133
習題 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134
實訓習題 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137
第6 章 圖 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138
6.1 圖的定義、基本術語和基本操作 . . . . 139
6.1.1 圖的定義 . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139
6.1.2 圖的基本術語 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139
6.1.3 圖的基本操作 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141
6.2 圖的存儲結構 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142
6.2.1 鄰接矩陣 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142
6.2.2 鄰接表 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144
6.2.3 鄰接矩陣和鄰接表的比較 . . . . 147
6.3 圖的遍歷 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147
6.3.1 連通圖的深度優先搜索 . . . . . . . 148
6.3.2 連通圖的廣度優先搜索 . . . . . . . 149
6.3.3 非連通圖的遍歷 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151
6.4 最小生成樹 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151
6.4.1 相關概念 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151
6.4.2 普里姆算法 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152
6.4.3 克魯斯卡爾算法 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153
6.5 最短路徑 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154
6.6 拓撲排序 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158
6.7 典型例題 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161
6.8 實訓例題 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165
6.8.1 實訓例題1:圖的遍歷 . . . . . . . . 165
6.8.2 實訓例題2:設計學習計劃 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170
6.9 總結與提高 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174
6.9.1 主要知識點 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174
6.9.2 提高例題 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174
習題 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176
實訓習題. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179
第7 章 查找 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 180
7.1 基本概念 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181
7.2 線性表的查找 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181
7.2.1 順序查找 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181
7.2.2 折半查找 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183
7.2.3 分塊查找 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185
7.3 二叉排序樹的查找 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 186
7.3.1 二叉排序樹的定義 . . . . . . . . . . . . . . . 187
7.3.2 二叉排序樹的查找算法 . . . . . . . 187
7.3.3 二叉排序樹的建立與插入 . . . 188
7.3.4 二叉排序樹的查找算法分析 191
7.4 哈希表的查找 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191
7.4.1 哈希表的概念 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191
7.4.2 哈希函數的構造方法 . . . . . . . . . . . 192
7.4.3 處理衝突的方法 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 194
7.4.4 哈希表上的運算 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 198
7.5 典型例題 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 200
7.6 實訓例題 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203
7.6.1 實訓例題1:構造二叉排序樹 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203
7.6.2 實訓例題2:哈希表的操作 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 206
7.7 總結與提高 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 211
7.7.1 主要知識點 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 211
7.7.2 提高例題 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 212
習題 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 213
實訓習題. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215
第8 章 排序 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 216
8.1 排序的基本概念 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 217
8.2 插入排序 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 217
8.2.1 直接插入排序 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 218
8.2.2 希爾排序 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 219
8.3 交換排序 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 221
8.3.1 冒泡排序 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 221
8.3.2 快速排序 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 222
8.4 選擇排序 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 224
8.4.1 直接選擇排序 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 224
8.4.2 堆排序 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 225
8.5 各種內部排序方法的比較 . . . . . . . . . . . . . . . 230
8.6 典型例題 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 230
8.7 實訓例題 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 232
8.7.1 實訓例題1:不同排序算法的比較 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 232
8.7.2 實訓例題2:學生成績名次表 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 240
8.8 總結與提高 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 246
8.8.1 主要知識點 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 246
8.8.2 提高例題 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 246
習題 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 248
實訓習題 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 251
附錄A 數據結構實訓指南 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 252