数据结构第五章课件
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目录
01
数据结构基础
02
线性表
03
栈和队列
04
树和二叉树
05
图论基础
06
排序和搜索
数据结构基础
章节副标题
01
数据结构定义
数据结构是算法的基础，不同的数据结构适用于不同的算法需求，影响算法的效率。
数据结构与算法关系
03
数据结构主要分为线性结构和非线性结构，如数组、链表、树、图等。
数据结构的分类
02
数据结构是计算机存储、组织数据的方式，它决定了数据的访问效率和处理速度。
数据结构的概念
01
数据结构分类
线性结构包括数组、链表、栈和队列等，它们的共同特点是元素之间存在一对一的关系。
线性结构
01
02
03
04
非线性结构如树和图，元素之间存在一对多或多对多的关系，适用于复杂数据的组织。
非线性结构
动态数据结构如链表和树，其大小可以动态变化，适合处理不确定数量的数据。
动态数据结构
静态数据结构如数组，其大小在创建时确定，适合处理固定大小的数据集合。
静态数据结构
数据结构应用
数据库通过使用树形结构和哈希表来优化数据检索和存储，提高查询效率。
数据库管理系统
搜索引擎利用倒排索引等数据结构快速定位和检索网页内容，提升搜索速度。
搜索引擎索引
路由器使用图数据结构和最短路径算法来确定数据包的最佳传输路径，优化网络流量。
网络路由算法
线性表
章节副标题
02
线性表概念
01
线性表是n个具有相同特性的数据元素的有限序列，每个元素都有一个前驱和一个后继。
02
线性表的逻辑结构表现为元素之间存在一对一的线性关系，即除了第一个和最后一个元素外，其它元素都是首尾相接的。
03
线性表的存储结构通常有顺序存储和链式存储两种，分别对应数组和链表的实现方式。
线性表的定义
线性表的逻辑结构
线性表的存储结构
线性表操作
在线性表中，插入操作是指在表的指定位置插入一个或多个元素，保持表的有序性。
插入操作
查找操作用于在线性表中定位特定元素的位置，可以是顺序查找或二分查找等方法。
查找操作
删除操作涉及从线性表中移除一个或多个特定位置的元素，改变表的长度和内容。
删除操作
排序操作将线性表中的元素按照一定的顺序重新排列，常见的有冒泡排序、快速排序等。
排序操作
线性表存储
顺序存储结构
链式存储结构
01
顺序存储结构通过数组实现，元素在内存中连续存放，访问速度快，但插入和删除操作效率较低。
02
链式存储结构通过指针将元素分散存储在内存中，插入和删除操作效率高，但访问速度相对较慢。
栈和队列
章节副标题
03
栈的定义和操作
栈是一种后进先出（LIFO）的数据结构，仅允许在一端进行插入和删除操作。
栈的基本概念
01
主要操作包括push（入栈）、pop（出栈）、peek（查看栈顶元素）和isEmpty（判断栈是否为空）。
栈的操作方法
02
例如，浏览器的后退功能就是使用栈实现的，每次访问新页面时，将当前页面地址push入栈。
栈的应用实例
03
队列的定义和操作
队列是一种先进先出（FIFO）的数据结构，用于存储临时数据，如打印任务的排队。
01
队列的基本概念
队列的主要操作包括入队（enqueue）和出队（dequeue），分别用于添加和移除元素。
02
队列的操作方法
在计算机系统中，CPU任务调度常使用队列来管理不同进程的执行顺序。
03
队列的应用实例
栈与队列的应用
使用栈实现浏览器的后退功能，用户可以按顺序访问之前浏览过的页面。
浏览器的后退功能
队列用于管理打印任务，确保文档按照提交的顺序进行打印处理。
打印任务管理
函数调用时，系统使用栈来保存返回地址和局部变量，保证程序能够正确返回和执行。
程序调用的函数栈
树和二叉树
章节副标题
04
树的概念和性质
树是由节点和边组成的层次结构，其中有一个特殊的节点称为根节点。
树的定义
节点的度是指该节点拥有的子节点数，树中所有节点的度的最大值称为树的度。
节点的度
树的高度是从根节点到最远叶子节点的最长路径上的边数，反映了树的深度。
树的高度
树中任何一个节点都可以看作是子树的根，其子节点构成的树称为该节点的子树。
子树的概念
二叉树的定义和性质
二叉树的定义
二叉树是每个节点最多有两个子树的树结构，通常子树被称作“左子树”和“右子树”。
平衡二叉树
平衡二叉树（AVL树）是一种自平衡的二叉搜索树，任何节点的两个子树的高度差不超过1。
二叉树的性质
完全二叉树
二叉树具有递归性质，如节点的度数、深度、以及节点数与边数的关系等。
完全二叉树是除了最后一层外，每一层都被完全填满，且最后一层的节点都靠左排列的二叉树。
树和二叉树的应用
在计算机系统中，文件系统通常使用树状结构来组织文件和目录，便于管理和检索。
文件系统的组织
01
02
数据库系统中，树结构如B