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第一章数据结构与算法知识点思维导图

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思维导图大纲

第一章 数据结构与算法知识点思维导图模板大纲

1.1 算法

1.算法:是指解题方案的准确而完整的描述。算法不等于程序,也不等计算机方法,程序的编制不可能优于算法的设计。

2.算法的特征包括:

(1)可行性;

(2)确定性,算法中每一步骤都必须有明确定义,不充许有模棱两可的解释,不允许有多义性;

(3)有穷性,算法必须能在有限的时间内做完,包括合理的执行时间的含义;

(4)拥有足够的情报。

3.算法的基本要素:一是对数据对象的运算和操作;二是算法的控制结构。

4.指令系统:一个计算机系统能执行的所有指令的集合。

5.基本运算包括:算术运算、逻辑运算、关系运算、数据传输。

6.算法的控制结构:顺序结构、选择结构、循环结构。

7.算法基本设计方法:列举法、归纳法、递推、递归、减斗递推技术、回溯法。

8.算法复杂度:算法时间复杂度和算法空间复杂度。 两个之间没有联系的。

9.算法时间复杂度是指执行算法所需要的计算工作量。

10.算法空间复杂度是指执行这个算法所需要的内存空间。

1.2 数据结构的基本基本概念

1.数据结构研究的三个方面:

(1)数据集合中各数据元素之间所固有的逻辑关系,即数据的逻辑结构;

(2)在对数据进行处理时,各数据元素在计算机中的存储关系,即数据的存储结构;

(3)对各种数据结构进行的运算。

2.数据结构是指相互有关联的数据元素的集合。

3.数据的存储结构有顺序、链接、索引等。

4.线性结构条件:

(1)有且只有一个根结点;

(2)每一个结点最多有一个前件,也最多有一个后件。

5.非线性结构:不满足线性结构条件的数据结构。

1.3 线性表及其顺序存储结构

1.线性表是由一组数据元素构成,数据元素的位置只取决于自己的序号,元素之间的相对位置是线性的。在复杂线性表中,由若干项数据元素组成的数据元素称为记录。

2.而由多个记录构成的线性表又称为文件。

3.线性表的顺序存储结构具有以下两个基本特点:

(1)线性表中所有元素的所占的存储空间是连续的;

(2)线性表中各数据元素在存储空间中是按逻辑顺序依次存放的。

1.4 栈和队列

栈是限定在一端进行插入与删除的线性表。

1、先进后出 FILO;

2、支持子程序调用;

3、具有记忆功能;

4、可以不用顺序存放数据;

5、只能够在top首部进行操作,bottom是绝对不动的;

6、栈的存放数据的个数为 num = (bottom – top)+1;

队列是指允许在一端(队尾)进入插入,而在另一端(队头)进行删除的线性表。

1、Rear指针指向队尾,front指针指向队头。

3、先进先出FIFO,或者是后进后出LILO

2、循环队列里面的个数计算方法:

A、rear > front 的时候, num = rear – front;

B、rear < front 的时候, num = rear + n – front;

1.5 线性链表

1.数据结构中的每一个结点对应于一个存储单元,这种存储单元称为存储结点,简称结点。

2.结点由两部分组成:

(1)用于存储数据元素值,称为数据域;

(2)用于存放指针,称为指针域。

3.在链式存储结构中,存储数据结构的存储空间可以不连续,各数据结点的存储顺序与数据元素之间的逻辑关系可以不一致,而数据元素之间的逻辑关系是由指针域来确定的。

4.链式存储方式即可用于表示线性结构,也可用于表示非线性结构。

5.线性链表的基本运算:查找、插入、删除。

1.6 树与二叉树

1.树是一种简单的非线性结构,所有元素之间具有明显的层次特性。

2.在树结构中,没有前件的结点只有一个,称为树的根结点,简称树的根。

3.每一个结点可以有多个后件,称为该结点的子结点。

4.没有后件的结点称为叶子结点。

5.在树结构中,一个结点所拥有的后件的个数称为该结点的度,所有结点中最大的度称为树的度。树的最大层次称为树的深度。

6.二叉树的特点:

(1)非空二叉树只有一个根结点;

(2)每一个结点最多有两棵子树,且分别称为该结点的左子树与右子树。

7.二叉树的基本性质:

(1)在二叉树的第k层上,最多有2k-1(k≥1)个结点;

(2)深度为m的二叉树最多有2m-1个结点;

(3)度为0的结点(即叶子结点)总是比度为2的结点多一个;

(4)二叉树中 n = n0 +n1 +n2

8.满二叉树是指除最后一层外,每一层上的所有结点有两个子结点,则k层上有2k-1个结点深度为m的满二叉树有2m-1个结点。

9.完全二叉树是指除最后一层外,每一层上的结点数均达到最大值,在最后一层上只缺少右边的若干结点。

10.二叉树存储结构采用链式存储结构,对于满二叉树与完全二叉树可以按层序进行顺序存储。

11.二叉树的遍历:

(1)前序遍历(DLR),首先访问根结点,然后遍历左子树,最后遍历右子树;

(2)中序遍历(LDR),首先遍历左子树,然后访问根结点,最后遍历右子树;

(3)后序遍历(LRD)首先遍历左子树,然后访问遍历右子树,最后访问根结点。

1.7 查找技术

1.顺序查找的使用情况:

长度为n的线性表,找出一个数据,最差的情况为比较n 次。

2.长度为n的线性表,找出一个最大数据,最差的情况为比较n-1 次。

3.二分法查找只适用于顺序存储的有序表。

4.二分查找:对于长度为n的有序线性表,最坏情况只需比较log2n次。

1.8 排序技术

1.排序是指将一个无序序列整理成按值非递减顺序排列的有序序列。

2.交换类排序法:

(1)冒泡排序法,需要比较的次数为n(n-1)/2;

(2)快速排序法,需要比较的次数为n(n-1)/2;。

3.插入类排序法:

(1)简单插入排序法,最坏情况需要n(n-1)/2次比较;

(2)希尔排序法,最坏情况需要O(n1.5)次比较。

4.选择类排序法:

(1)简单选择排序法, 最坏情况需要n(n-1)/2次比较;

(2)堆排序法,最坏情况需要O(nlog2n)次比较。

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