全國(guó)計(jì)算機(jī)等級(jí)考試-二級(jí)公共基礎(chǔ)知識(shí)二

全國(guó)計(jì)算機(jī)等級(jí)考試

二級(jí)公共基礎(chǔ)知識(shí)

(2)１.程序設(shè)計(jì)基本概念1.1計(jì)算機(jī)工作原理通過工作原理了解，熟悉計(jì)算機(jī)內(nèi)部執(zhí)行功能的基本意義。為理解程序打下基礎(chǔ)，特別理解計(jì)算機(jī)是機(jī)器。

1.2程序概念

什么是程序？

△指令的集合。（解釋指令）△通過硬件控制系統(tǒng)自動(dòng)完成某一功能?！魍ㄟ^一系列代碼實(shí)現(xiàn)。

1.3程序怎樣執(zhí)行？怎樣編寫？

△計(jì)算機(jī)本身僅能識(shí)別二進(jìn)制代碼“0”、“1”。△編程最直接、最低級(jí)的就是機(jī)器語言?！鳛榻鉀Q機(jī)器語言難理解、記憶等問題。出現(xiàn)符號(hào)語言?！鳛槭咕幊探咏匀徽Z言，出現(xiàn)高級(jí)語言。如C、PASCAL、FORTRAN2.基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法2.1算法2.1.1算法(algorithm)基本概念對(duì)特定問題求解步驟的一種描述，它是指令的有限序列，其中每一條指令表示一個(gè)或多個(gè)操作。它是一組嚴(yán)謹(jǐn)?shù)囟x運(yùn)算順序的規(guī)則，并且每一個(gè)規(guī)則都是有效的，且是明確的，此順序?qū)⒃谟邢薜拇螖?shù)下終止。算法具有有窮性、確定性、可行性、輸入和輸出（擁有足夠的情報(bào)）等５個(gè)重要特性。2.1.2算法的基本要素

1、對(duì)數(shù)據(jù)對(duì)象的運(yùn)算和操作算術(shù)運(yùn)算邏輯運(yùn)算關(guān)系運(yùn)算數(shù)據(jù)傳輸2、算法的控制結(jié)構(gòu)算法中各操作之間的執(zhí)行順序描述算法的工具通常有傳統(tǒng)流程圖、N-S結(jié)構(gòu)化流程圖、算法描述語言等一個(gè)算法一般可以用順序、選擇、循環(huán)三種基本機(jī)構(gòu)組合而成。2.1.3算法設(shè)計(jì)基本方法列舉法歸納法遞推遞歸（以簡(jiǎn)潔的形式設(shè)計(jì)和描述算法）減半遞推技術(shù)回溯法2.2算法復(fù)雜度2.2.1時(shí)間復(fù)雜度依據(jù)算法算法編制的程序在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行時(shí)所消耗的時(shí)間來度量。通常有事后統(tǒng)計(jì)法和事前分析估算法。一個(gè)算法是由控制結(jié)構(gòu)（順序、分支和循環(huán)）和原操作構(gòu)成的，算法時(shí)間取決于兩者的綜合效果。算法中基本操作重復(fù)執(zhí)行次數(shù)n和算法執(zhí)行時(shí)間同步增長(zhǎng)，稱作算法的時(shí)間復(fù)雜度。2.2.2算法的空間復(fù)雜度一般是指執(zhí)行這個(gè)算法所需要的內(nèi)存空間一個(gè)算法所占用的存儲(chǔ)空間包括算法程序所占的空間、輸入的初始數(shù)據(jù)所占的存儲(chǔ)空間以及某種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)所需要的附加存儲(chǔ)空間一個(gè)上機(jī)執(zhí)行的程序除了需要存儲(chǔ)空間來寄存本身所用指令、常數(shù)、變量和輸入數(shù)據(jù)外，也需要一些對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行操作的工作單元和存儲(chǔ)一些為實(shí)現(xiàn)計(jì)算所需信息的輔助空間。例題講解

算法的時(shí)間復(fù)雜度是指A)執(zhí)行算法程序所需要的時(shí)間B)算法程序的長(zhǎng)度C)算法執(zhí)行過程中所需要的基本運(yùn)算次數(shù)D)算法程序中的指令條數(shù)算法的基本特征是可行性、確定性、

【1】和擁有足夠的情報(bào)。算法的空間復(fù)雜度是指

A)算法程序的長(zhǎng)度 B)算法程序中的指令條數(shù)

C)算法程序所占的存儲(chǔ)空間D)執(zhí)行過程中所需要的存儲(chǔ)空間在計(jì)算機(jī)中，算法是指

A)加工方法 B)解題方案的準(zhǔn)確而完整的描述

C)排序方法 D)查詢方法2.2數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的定義數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的圖形表示線性結(jié)構(gòu)與非線性結(jié)構(gòu)2.2.1數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)研究的主要內(nèi)容當(dāng)今計(jì)算機(jī)應(yīng)用的特點(diǎn)：所處理的數(shù)據(jù)量大且具有一定的關(guān)系；對(duì)其操作不再是單純的數(shù)值計(jì)算，而更多地是需要對(duì)其進(jìn)行組織、管理和檢索。應(yīng)用舉例1——學(xué)籍檔案管理假設(shè)一個(gè)學(xué)籍檔案管理系統(tǒng)應(yīng)包含如下表1-1所示的學(xué)生信息。特點(diǎn)：

l 每個(gè)學(xué)生的信息占據(jù)一行，所有學(xué)生的信息按學(xué)號(hào)順序依次排列構(gòu)成一張表格；

l 表中每個(gè)學(xué)生的信息依據(jù)學(xué)號(hào)的大小存在著一種前后關(guān)系，這就是我們所說的線性結(jié)構(gòu)；

l 對(duì)它的操作通常是插入某個(gè)學(xué)生的信息，刪除某個(gè)學(xué)生的信息，更新某個(gè)學(xué)生的信息，按條件檢索某個(gè)學(xué)生的信息等等。應(yīng)用舉例2——輸出n個(gè)對(duì)象的全排列輸出n個(gè)對(duì)象的全排列可以使用下圖1-1所示的形式描述。圖1-13個(gè)對(duì)象的全排列過程特點(diǎn)：

l 在求解過程中，所處理的數(shù)據(jù)之間具有層次關(guān)系，這是我們所說的樹形結(jié)構(gòu)；

l 對(duì)它的操作有：建立樹形結(jié)構(gòu)，輸出最低層結(jié)點(diǎn)內(nèi)容等等。應(yīng)用舉例3——制定教學(xué)計(jì)劃在制定教學(xué)計(jì)劃時(shí)，需要考慮各門課程的開設(shè)順序。有些課程需要先導(dǎo)課程，有些課程則不需要，而有些課程又是其他課程的先導(dǎo)課程。比如，計(jì)算機(jī)專業(yè)課程的開設(shè)情況如下表1-2所示：課程先后關(guān)系的圖形描形式：c1c9c4c2c12c10c11c5c3c6c7c8圖1-2計(jì)算機(jī)專業(yè)必修課程開設(shè)先后關(guān)系特點(diǎn)

l 課程之間的先后關(guān)系用圖結(jié)構(gòu)描述；

l 通過實(shí)施創(chuàng)建圖結(jié)構(gòu)，按要求將圖結(jié)構(gòu)中的頂點(diǎn)進(jìn)行線性排序。結(jié)論：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)主要研究以下三個(gè)方面的問題：數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)對(duì)各種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行的運(yùn)算

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是一門研究數(shù)據(jù)組織、存儲(chǔ)和運(yùn)算的一般方法的學(xué)科。2.2.2基本概念和術(shù)語能輸入到計(jì)算機(jī)中并能被計(jì)算機(jī)程序處理的符號(hào)的集合。整數(shù)(1,2)、實(shí)數(shù)(1.1,1.2)字符串(Beijing)、圖形、聲音。2.2.2基本概念和術(shù)語

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是一門研究數(shù)據(jù)組織、存儲(chǔ)和運(yùn)算的一般方法的學(xué)科。2.2.2基本概念和術(shù)語計(jì)算機(jī)管理圖書問題在圖書館里有各種卡片：有按書名編排的、有按作者編排的、有按分類編排如何將查詢圖書的這些信息存入計(jì)算機(jī)中既要考慮查詢時(shí)間短，又要考慮節(jié)省空間

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是一門研究數(shù)據(jù)組織、存儲(chǔ)和運(yùn)算的一般方法的學(xué)科。最簡(jiǎn)單的辦法之一是建立一張表，每一本書的信息在表中占一行，如2.2.2基本概念和術(shù)語

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是一門研究數(shù)據(jù)組織、存儲(chǔ)和運(yùn)算的一般方法的學(xué)科。如何將0,1,2,3,4,5,6,7,8,9這10個(gè)數(shù)存放在計(jì)算機(jī)中能最快地達(dá)到你所需要的目的？目的不同，最佳的存儲(chǔ)方方法就不同。從大到小排列：9,8,7,6,5,4,3,2,1,0輸出偶數(shù)：0,2,4,6,8,1,3,5,7,9數(shù)據(jù)元素在計(jì)算機(jī)中的表示

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是一門研究數(shù)據(jù)組織、存儲(chǔ)和運(yùn)算的一般方法的學(xué)科。2.2.2基本概念和術(shù)語對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行操作處理(插入、刪除、修改、查找、排序)2.2.2基本概念和術(shù)語

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是一門研究數(shù)據(jù)組織、存儲(chǔ)和運(yùn)算的一般方法的學(xué)科。數(shù)據(jù)元素(DataElement)

數(shù)據(jù)元素是數(shù)據(jù)的基本單位，即數(shù)據(jù)集合中的個(gè)體。有時(shí)一個(gè)數(shù)據(jù)元數(shù)可由若干數(shù)據(jù)項(xiàng)(DataItem)組成。數(shù)據(jù)項(xiàng)是數(shù)據(jù)的最小單位。數(shù)據(jù)元素亦稱節(jié)點(diǎn)或記錄。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可描述為Group=（D，R）有限個(gè)數(shù)據(jù)元素的集合有限個(gè)節(jié)點(diǎn)間關(guān)系的集合1．?dāng)?shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)2、數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)3、數(shù)據(jù)的運(yùn)算：檢索、排序、插入、刪除、修改等。A．線性結(jié)構(gòu)B．非線性結(jié)構(gòu)A順序存儲(chǔ)B鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)線性表?xiàng)ｊ?duì)列樹形結(jié)構(gòu)圖形結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的三個(gè)方面數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可描述為Group=（D，R）C索引存儲(chǔ)線性結(jié)構(gòu)

A,B,C,·······，X,Y,Z學(xué)生成績(jī)表86胡孝臣986110395劉忠賞9861107100張卓9861109成績(jī)姓名學(xué)號(hào)線性表——結(jié)點(diǎn)間是以線性關(guān)系聯(lián)結(jié)棧（stack）:限定在一端進(jìn)行插入與刪除的線性表對(duì)列（queue）:允許在一端進(jìn)行插入、而在另一端進(jìn)行刪除的線性表樹形結(jié)構(gòu)全校學(xué)生檔案管理的組織方式計(jì)算機(jī)程序管理系統(tǒng)也是典型的樹形結(jié)構(gòu)ABCDEFGH樹形結(jié)構(gòu)——結(jié)點(diǎn)間具有分層次的連接關(guān)系HBCDEFGA1．?dāng)?shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)2、數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)3、數(shù)據(jù)的運(yùn)算：檢索、排序、插入、刪除、修改等。A．線性結(jié)構(gòu)B．非線性結(jié)構(gòu)A順序存儲(chǔ)B鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)線性表?xiàng)ｊ?duì)樹形結(jié)構(gòu)圖形結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的三個(gè)方面(亦稱物理結(jié)構(gòu))1423D={1,2,3,4}R={(1,2),(1,3),(1,4),(2,3)(3,4),(2,4)}213D={1,2,3}R={(1,2),(2,3),(3,2),(1,3)}

圖形結(jié)構(gòu)——節(jié)點(diǎn)間的連結(jié)是任意的1．?dāng)?shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)2、數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)3、數(shù)據(jù)的運(yùn)算：檢索、排序、插入、刪除、修改等。A．線性結(jié)構(gòu)B．非線性結(jié)構(gòu)A順序存儲(chǔ)B鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)線性表?xiàng)ｊ?duì)樹形結(jié)構(gòu)圖形結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的三個(gè)方面(亦稱物理結(jié)構(gòu))元素n……..元素i……..元素2元素1LoLo+mLo+(i-1)*mLo+（n-1)*m存儲(chǔ)地址存儲(chǔ)內(nèi)容Loc(a)=Lo+（i-1)*m順序存儲(chǔ)每個(gè)元素所占用的存儲(chǔ)單元個(gè)數(shù)元素n……..元素i……..元素2元素1存儲(chǔ)內(nèi)容順序存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)常用于線性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，將邏輯上相鄰的數(shù)據(jù)元素存儲(chǔ)在物理上相鄰的存儲(chǔ)單元里。順序存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)的三個(gè)弱點(diǎn)：1.作插入或刪除操作時(shí)，需移動(dòng)大量元數(shù)。2.長(zhǎng)度變化較大時(shí)，需按最大空間分配。3.表的容量難以擴(kuò)充。1．?dāng)?shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)2、數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)3、數(shù)據(jù)的運(yùn)算：檢索、排序、插入、刪除、修改等。A．線性結(jié)構(gòu)B．非線性結(jié)構(gòu)A順序存儲(chǔ)B鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)

線性表?xiàng)ｊ?duì)樹形結(jié)構(gòu)圖形結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的三個(gè)方面(亦稱物理結(jié)構(gòu))1536元素21400元素11346元素3∧元素41345h

鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)每個(gè)節(jié)點(diǎn)都由兩部分組成：數(shù)據(jù)域和指針域。數(shù)據(jù)域存放元素本身的數(shù)據(jù)，指針域存放指針。數(shù)據(jù)元素之間邏輯上的聯(lián)系由指針來體現(xiàn)。1536元素21400元素11346元素3∧元素4head1346

元素31536

…….

……..

…….1536

元素21400

…….

……..

…….∧

元素413461400

元素11345

指針

存儲(chǔ)內(nèi)容存儲(chǔ)地址

鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)13451536元素21400元素11346元素3∧元素41345h

鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)1.比順序存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)密度小

(每個(gè)節(jié)點(diǎn)都由數(shù)據(jù)域和指針愈組成)。2.邏輯上相鄰的節(jié)點(diǎn)物理上不必相鄰。3.插入、刪除靈活

(不必移動(dòng)節(jié)點(diǎn)，只要改變節(jié)點(diǎn)中的指針)。鏈接存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：1．?dāng)?shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)2、數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)3、數(shù)據(jù)的運(yùn)算：檢索、排序、插入、刪除、修改等。A．線性結(jié)構(gòu)B．非線性結(jié)構(gòu)A順序存儲(chǔ)B鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)線性表?xiàng)ｊ?duì)樹形結(jié)構(gòu)圖形結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的三個(gè)方面(亦稱物理結(jié)構(gòu))

線性結(jié)構(gòu)和非線性結(jié)構(gòu)如果一個(gè)非空的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)滿足下列兩個(gè)條件：有且只有一個(gè)根結(jié)點(diǎn)；每一個(gè)結(jié)點(diǎn)最多有一個(gè)前件，也最多有一個(gè)后件則稱該數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)為線性結(jié)構(gòu)（線性表）。如果一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不是線性結(jié)構(gòu)，則稱之為非線性結(jié)構(gòu)。例題講解數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)分為邏輯結(jié)構(gòu)與存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，線性鏈表屬于【1】

。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，與所使用的計(jì)算機(jī)無關(guān)的是數(shù)據(jù)的

A)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu) B)物理結(jié)構(gòu)

C)邏輯結(jié)構(gòu) D)物理和存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)有線性結(jié)構(gòu)和【1】

兩大類。順序存儲(chǔ)方法是把邏輯上相鄰的結(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)在物理位置

【2】的存儲(chǔ)單元中。數(shù)據(jù)處理的最小單位是

A)數(shù)據(jù) B)數(shù)據(jù)元素C)數(shù)據(jù)項(xiàng) D)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)作為計(jì)算機(jī)的一門學(xué)科，主要研究數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)、對(duì)各種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行的運(yùn)算，以及

A)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu) B)計(jì)算方法C)數(shù)據(jù)映象D)邏輯存儲(chǔ)根據(jù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中各數(shù)據(jù)元素之間前后件關(guān)系的復(fù)雜程度，一般將數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)分成

A)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)和靜態(tài)結(jié)構(gòu) B)緊湊結(jié)構(gòu)和非緊湊結(jié)構(gòu)

C)線性結(jié)構(gòu)和非線性結(jié)構(gòu)D)內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部結(jié)構(gòu)

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)包括數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)的

【3】以及對(duì)數(shù)據(jù)的操作運(yùn)算。數(shù)據(jù)的基本單位是

【4】。下列敘述中，錯(cuò)誤的是

A)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)與數(shù)據(jù)處理的效率密切相關(guān)

B)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)與數(shù)據(jù)處理的效率無關(guān)

C)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)在計(jì)算機(jī)中所占的空間不一定是連續(xù)的

D)一種數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)可以有多種存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)是指A）數(shù)據(jù)所占的存儲(chǔ)空間B）數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)在計(jì)算機(jī)中的表示C）數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中的順序存儲(chǔ)方式D）存儲(chǔ)在外存中的數(shù)據(jù)2.3線性表2.3.1線性表的定義線性表是n個(gè)元素的有限序列，它們之間的關(guān)系可以排成一個(gè)線性序列：

a1，a2，……，ai，……，an其中n稱作表的長(zhǎng)度，當(dāng)n=0時(shí)，稱作空表。線性表的特點(diǎn)：1.線性表中所有元素的性質(zhì)相同。2.除第一個(gè)和最后一個(gè)數(shù)據(jù)元素之外，其它數(shù)據(jù)元素有且僅有一個(gè)前驅(qū)和一個(gè)后繼。第一個(gè)數(shù)據(jù)元素?zé)o前驅(qū)，最后一個(gè)數(shù)據(jù)元素?zé)o后繼。3.數(shù)據(jù)元素在表中的位置只取決于它自身的序號(hào)。在線性表上常用的運(yùn)算有：初始化、求長(zhǎng)度、取元素、修改、插入、刪除、檢索、排序。2.3.2線性表的順序存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)及其插入與刪除操作特點(diǎn)：

1、線性表中數(shù)據(jù)元素類型一致，只有數(shù)據(jù)域，存儲(chǔ)空間利用率高。

2、所有元素所占的存儲(chǔ)空間是連續(xù)的

3、各數(shù)據(jù)元素在存儲(chǔ)空間中是按邏輯順序依次存放的

2.做插入、刪除時(shí)需移動(dòng)大量元素。

3.空間估計(jì)不明時(shí)，按最大空間分配?！?.a2a1an…..ai+1ai01i-1in-11-1插入運(yùn)算ai-1…..a2a1alength…ai+1aixai-1…..a2a1

aiai+1…alength

alength……ai+1aix2.4棧和隊(duì)列2.4.1棧和隊(duì)列的定義

棧和隊(duì)列是兩種特殊的線性表，它們是運(yùn)算時(shí)要受到某些限制的線性表，故也稱為限定性的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。2.4.1.1棧的定義棧：限定只能在表的一端進(jìn)行插入和刪除的特殊的線性表,此種結(jié)構(gòu)稱為后進(jìn)先出設(shè)棧s=（a1，a2，...,ai，...，an），其中a1是棧底元素，an是棧頂元素。棧頂（top)：允許插入和刪除的一端；約定top始終指向新數(shù)據(jù)元素將存放的位置。棧底（bottom):不允許插入和刪除的一端。a1a2….an進(jìn)棧出棧棧頂棧底隊(duì)列的主要運(yùn)算（1）設(shè)置一個(gè)空隊(duì)列；（2）插入一個(gè)新的隊(duì)尾元素，稱為進(jìn)隊(duì)；（3）刪除隊(duì)頭元素，稱為出隊(duì)；（4）讀取隊(duì)頭元素；2.4.1.2隊(duì)列的定義定義：一種特殊的線性結(jié)構(gòu)，限定只能在表的一端進(jìn)行插入，在表的另一端進(jìn)行刪除的線性表。此種結(jié)構(gòu)稱為先進(jìn)先出（FIFO）表。a1,

a2,

a3,

a4,…………

an-1,

an

隊(duì)列示意圖隊(duì)頭隊(duì)尾2.4.2棧的順序存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)及其基本運(yùn)算a2a1a1a2top

用順序存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)表示的棧。

順序棧用一組連續(xù)的存儲(chǔ)單元存放自棧底到棧頂?shù)臄?shù)據(jù)元素，一般用一維數(shù)組表示，設(shè)置一個(gè)簡(jiǎn)單變量top指示棧頂位置，稱為棧頂指針，它始終指向待插入元素的位置?；具\(yùn)算：壓（進(jìn)）棧：PUSH出棧：POP

3210(a)rear=front=-1(隊(duì)空）e3e4(c)e1,e2出隊(duì)，e4入隊(duì)

隊(duì)滿rear=4fronte1e2e3

(b)rearfront(b)e1,e2,e3入隊(duì)隊(duì)空時(shí)，令rear=front=-1，當(dāng)有新元素入隊(duì)時(shí)，尾指針加1，當(dāng)有元素出隊(duì)時(shí)，頭指針加1。故在非空隊(duì)列中，頭指針始終指向隊(duì)頭元素前一個(gè)位置，而尾指針始終指向隊(duì)尾元素的位置2.4.3隊(duì)列的順序存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)及其基本運(yùn)算例題講解如果進(jìn)棧序列為e1,e2,e3,e4，則可能的出棧序列是

A)e3,e1,e4,e2 B)e2,e4,e3,e1C)e3,e4,e1,e2 D)任意順序棧底至棧頂依次存放元素A、B、C、D，在第五個(gè)元素E入棧前，棧中元素可以出棧，則出棧序列可能是

A)ABCED B)DCBEAC)DBCEA D)CDABE

2.5鏈表線性單鏈表雙向鏈表循環(huán)鏈表結(jié)構(gòu)及其基本運(yùn)算2.5.1線性表的鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)結(jié)構(gòu)

將線性表的元素放到一個(gè)具有頭指針的鏈表中，鏈表中每個(gè)結(jié)點(diǎn)包含數(shù)據(jù)域和指針域。

數(shù)據(jù)域存放數(shù)據(jù)，指針域存放后繼結(jié)點(diǎn)的地址，最后一個(gè)結(jié)點(diǎn)的指針域?yàn)榭?。邏輯上相鄰的?shù)據(jù)元素在內(nèi)存中的物理存儲(chǔ)空間不一定相鄰。上圖的線性表為ZHAO，QIAN，SUN，LI，ZHOU，WU，ZHENG，WANG線性鏈表表示法:鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)

插入、刪除靈活方便，不需要移動(dòng)結(jié)點(diǎn)，只要改變結(jié)點(diǎn)中指針域的值即可。適合于線性表是動(dòng)態(tài)變化的,不進(jìn)行頻繁查找操作、但經(jīng)常進(jìn)行插入刪除時(shí)使用。

鏈表的查找只能從頭指針開始順序查找。

babaxPP單鏈表的插入運(yùn)算S在P所指向的結(jié)點(diǎn)之后插入新的結(jié)點(diǎn)2.5.2循環(huán)鏈表:

首尾相接的鏈表。將最后一個(gè)結(jié)點(diǎn)的空指針改為指向頭結(jié)點(diǎn)，從任一結(jié)點(diǎn)出發(fā)均可找到其它結(jié)點(diǎn)。a1a2an∧a3L…..帶頭結(jié)點(diǎn)的單鏈表a1a2ana3L…..循環(huán)單鏈表2.5.3雙向鏈表在每個(gè)結(jié)點(diǎn)中設(shè)置兩個(gè)指針，一個(gè)指向后繼，一個(gè)指向前驅(qū)?？芍苯哟_定一個(gè)結(jié)點(diǎn)的前驅(qū)和后繼結(jié)點(diǎn)?？商岣咝省atanextbefore線性表的應(yīng)用：應(yīng)用最廣的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)?！じ呒?jí)語言中的數(shù)組；·計(jì)算機(jī)的文件系統(tǒng)；·計(jì)算機(jī)的目錄系統(tǒng)；·電話號(hào)碼查詢系統(tǒng)（可采用順序表或單鏈表結(jié)構(gòu)）；·各種事務(wù)處理（各種表格均采用順序表和線性鏈表結(jié)構(gòu)）2.6樹樹的基本概念二叉樹的定義及其存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)二叉樹的前序、中序和后序遍歷2.6.1樹的定義由一個(gè)或多個(gè)結(jié)點(diǎn)組成的有限集合。僅有一個(gè)根結(jié)點(diǎn)，結(jié)點(diǎn)間有明顯的層次結(jié)構(gòu)關(guān)系。

A

C

GT2D

HIT3J

M

BEL

KT1F現(xiàn)實(shí)世界中，能用樹的結(jié)構(gòu)表示的例子：學(xué)校的行政關(guān)系、書的層次結(jié)構(gòu)、人類的家族血緣關(guān)系等。介紹幾個(gè)概念：結(jié)點(diǎn)（Node）：樹中的元素，包含數(shù)據(jù)項(xiàng)及若干指向其子樹的分支。結(jié)點(diǎn)的度（Degree）：結(jié)點(diǎn)擁有的子樹數(shù)。結(jié)點(diǎn)的層次：從根結(jié)點(diǎn)開始算起，根為第一層。葉子（Leaf）：度為零的結(jié)點(diǎn)，也稱端結(jié)點(diǎn)。孩子（Child）：結(jié)點(diǎn)子樹的根稱為該結(jié)點(diǎn)的孩子結(jié)點(diǎn)。兄弟（Sibling）：同一雙親的孩子。雙親（Parent）：孩子結(jié)點(diǎn)的上層結(jié)點(diǎn)，稱為這些結(jié)點(diǎn)的雙親。深度（Depth)：樹中結(jié)點(diǎn)的最大層次數(shù)。森林（Forest）：M棵互不相交的樹的集合。

A

C

GT2D

HIT3J

M

BEL

KT1F2.6.2二叉樹（BinaryTree）1、二叉樹的定義及其性質(zhì)

(1)二叉樹的定義二叉樹的五種基本形態(tài)二叉樹一種特殊的樹型結(jié)構(gòu)，特點(diǎn)是樹中每個(gè)結(jié)點(diǎn)只有兩棵子樹，且子樹有左右之分，次序不能顛倒。

空二叉樹

僅有根結(jié)點(diǎn)

右子樹為空

左子樹為空左右子樹均非空因?yàn)闃涞拿總€(gè)結(jié)點(diǎn)的度不同，存儲(chǔ)困難，使對(duì)樹的處理算法很復(fù)雜。所以引出二叉樹的討論。二叉樹是n(n0)個(gè)結(jié)點(diǎn)的有限集合。它或?yàn)榭諛?n=0),或由一個(gè)根結(jié)點(diǎn)和兩棵分別稱為根的左子樹和右子樹的互不相交的二叉樹組成。

特別要注意：二叉樹不是樹的特殊情況。aabb兩棵不同的二叉樹A、

二叉樹的第i層上至多有2i-1（i1）個(gè)結(jié)點(diǎn)。(2)二叉樹的基本性質(zhì)423167891011121314155第三層上(i=3)，有23-1=4個(gè)節(jié)點(diǎn)。第四層上(i=4)，有24-1=8個(gè)節(jié)點(diǎn)。A、

二叉樹的第i層上至多有2i-1（i1）個(gè)結(jié)點(diǎn)。B、

深度為h的二叉樹中至多含有2h-1個(gè)結(jié)點(diǎn)。(2)二叉樹的基本性質(zhì)423167891011121314155此樹的深度h=4，共有24-1=15個(gè)節(jié)點(diǎn)。A、

二叉樹的第i層上至多有2i-1（i1）個(gè)結(jié)點(diǎn)。B、

深度為h的二叉樹中至多含有2h-1個(gè)結(jié)點(diǎn)。C、

若在任意一棵二叉樹中，有n0個(gè)葉子結(jié)點(diǎn)，有n2個(gè)度為2的結(jié)點(diǎn)，則：n0=n2+1(2)二叉樹的基本性質(zhì)423167891011121314155n0=8n2=7（3）滿二叉樹423167891011121314155特點(diǎn)：每一層上都含有最大結(jié)點(diǎn)數(shù)。423167891011125

非完全二叉樹（4）完全二叉樹423167891011125

完全二叉樹特點(diǎn)：除最后一層外，每一層都取最大結(jié)點(diǎn)數(shù)，最后一層結(jié)點(diǎn)都集中在該層最左邊的若干位置。（5）樹與二叉樹的區(qū)別A．樹的結(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)至少為1，而二叉樹的結(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)可以為0。B．樹中結(jié)點(diǎn)的最大度數(shù)沒有限制，二叉樹結(jié)點(diǎn)最大度數(shù)為2。C．樹的結(jié)點(diǎn)無左、右之分，二叉樹的結(jié)點(diǎn)子樹有明確的左、右之分。

樹

二叉樹2、二叉樹的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)

(2)鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)結(jié)構(gòu)T[16]若父結(jié)點(diǎn)在數(shù)組中i下標(biāo)處，其左孩子在2*i處，右孩子在2*i+1處。11ABcFED

●●●●●●●●●124

8

910563712131415(1)順序存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)(1)順序存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)2h-1=24-1=15用一組連續(xù)的存儲(chǔ)單元存放二叉樹的數(shù)據(jù)元素。結(jié)點(diǎn)在數(shù)組中的相對(duì)位置蘊(yùn)含著結(jié)點(diǎn)之間的關(guān)系。0000FE000DC0BA15141312111098765432100一般二叉樹必須按完全二叉樹的形式存儲(chǔ)，將造成存儲(chǔ)的浪費(fèi)。2.6.3二叉樹的遍歷查找某個(gè)結(jié)點(diǎn)，或?qū)Χ鏄渲腥拷Y(jié)點(diǎn)進(jìn)行某種處理，就需要遍歷。（1）遍歷定義及遍歷算法遍歷是指按某條搜索路線尋訪樹中每個(gè)結(jié)點(diǎn)，且每個(gè)結(jié)點(diǎn)只被訪問一次。按先左后右的原則，一般使用三種遍歷：先序遍歷(DLR):

訪問根結(jié)點(diǎn)，按先序遍歷左子樹，按先序遍歷右子樹。中序遍歷(LDR):

按中序遍歷左子樹，訪問根結(jié)點(diǎn)，按中序遍歷右子樹。后序遍歷(LRD):

按后序遍歷左子樹，按后序遍歷右子樹，訪問根結(jié)點(diǎn)。二叉樹為空時(shí)，執(zhí)行空操作，即空二叉樹已遍歷完。

（2）遍歷算法先序遍歷：DLR中序遍歷：LDR后序遍歷：LRDADBCT1T2T3DLRADLRDLR>B>>D>>CDLR以先序遍歷DLR為例演示遍歷過程ABDCBDACDBCA例題講解已知二叉樹后序遍歷序列是dabec，中序遍歷序列是debac，它的前序遍歷序列是

A)acbedB)decabC)deabc D)cedba

已知一棵二叉樹前序遍歷和中序遍歷分別為ABDEGCFH和DBGEACHF，則該二叉樹的后序遍歷為

A)GEDHFBCA B)DGEBHFCAC)ABCDEFGH D)ACBFEDHG在深度為5的滿二叉樹中，葉子結(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù)為

A)32 B)31C)16 D)15若某二叉樹的前序遍歷訪問順序是abdgcefh，中序遍歷訪問順序是dgbaechf，則其后序遍歷的結(jié)點(diǎn)訪問順序是

A)bdgcefhaB)gdbecfhaC)bdgaechf D)gdbehfca具有3個(gè)結(jié)點(diǎn)的二叉樹有

A)2種形態(tài)B)4種形態(tài)C)7種形態(tài)D)5種形態(tài)

設(shè)有下列二叉樹：

對(duì)此二叉樹前序遍歷的結(jié)果為A)ZBTTCPXA B)ATBZXCTPC)ZBTACTXPD)ATBZXCPT設(shè)一棵二叉樹中有3個(gè)葉子結(jié)點(diǎn)，有8個(gè)度為1的結(jié)點(diǎn)，則該二叉樹中總的結(jié)點(diǎn)數(shù)為

A)12 B)13C)14 D)15

設(shè)有下列二叉樹：對(duì)此二叉樹的中序遍歷的結(jié)果為A)ABCDEFB)DBEAFCC)ABDECFD)DEBFCA設(shè)一棵完全二叉樹共有700個(gè)結(jié)點(diǎn)，則該二叉樹中有（）個(gè)葉子結(jié)點(diǎn)。

設(shè)一棵二叉樹的中序遍歷結(jié)果為DBEAFC，前序遍歷結(jié)果為ABDECF，則后序遍歷結(jié)果為（）。2.7查找和排序順序查找與二分查找算法基本排序算法（交換類排序、選擇類排序、插入類排序）2.7.1查找查找是在一個(gè)給定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，根據(jù)給定的條件查找滿足條件的結(jié)點(diǎn)。不同的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)采用不同的查找方法。查找的效率直接影響數(shù)據(jù)處理的效率。查找的結(jié)果：查找成功：找到滿足條件的結(jié)點(diǎn)查找失?。赫也坏綕M足條件的結(jié)點(diǎn)。2.7.1.1順序查找（線性查找）查找過程：對(duì)給定的一關(guān)鍵字K，從線性表的一端開始，逐個(gè)進(jìn)行記錄的關(guān)鍵字和K的比較，直到找到關(guān)鍵字等于K的記錄或到達(dá)表的另一端?？梢圆捎脧那跋蚝蟛?，也可采用從后向前查的方法?！ぴ谄骄闆r下，大約要與表中一半以上元素進(jìn)行比較，效率較低。平均查找長(zhǎng)度較大?！ぴ谙旅鎯煞N情況下只能采取順序查找：

a.線性表為無序表（元素排列是無序的）；

b.即使是有序線性表，但采用的是鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)結(jié)構(gòu)。2.7.1.2折半查找（二分法查找）思想：先確定待查找記錄所在的范圍，然后逐步縮小范圍，直到找到或確認(rèn)找不到該記錄為止。前提：必須在具有順序存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)的有序表中進(jìn)行。分三種情況：1）若中間項(xiàng)的值等于x,則說明已查到。2）若x小于中間項(xiàng)的值，則在線性表的前半部分查找；3）若x大于中間項(xiàng)的值，則在線性表的后半部分查找。特點(diǎn)：比順序查找方法效率高。最壞的情況下，需要比較log2n次。2.7.2排序2.7.2.1概述1、排序的功能：將一個(gè)數(shù)據(jù)元素（或記錄）的任意序列，重新排成一個(gè)按關(guān)鍵字有序的序列。2、排序過程的組成步驟：首先比較兩個(gè)關(guān)鍵字的大?。蝗缓髮⒂涗洀囊粋€(gè)位置移動(dòng)到另一個(gè)位置。排序方法插入排序選擇排序交換排序歸并排序直接插入排序折半插入排序簡(jiǎn)單選擇排序堆排序起泡排序快速排序2.7.2.2插入排序

直接插入、折半插入1、直接插入排序:

基本思想：從數(shù)組的第2號(hào)元素開始，順序從數(shù)組中取出元素，并將該元素插入到其左端已排好序的數(shù)組的適當(dāng)位置上。需要n(n-1)/2次比較該算法適合于n較小的情況，時(shí)間復(fù)雜度為O(n2).待排元素序列：[53]2736156942第一次排序：[2753]36156942第二次排序：[273653]156942第三次排序：[15273653]6942第四次排序：[1527365369]42第五次排序：[152736425369]

直接插入排序示例對(duì)于有n個(gè)數(shù)據(jù)元素的待排序列，插入操作要進(jìn)行n-1次2、折半插入排序

折半插入排序在尋找插入位置時(shí)，不是逐個(gè)比較而是利用折半查找的原理尋找插入位置。待排序元素越多，改進(jìn)效果越明顯。折半插入排序的條件：在有序序列中插入一個(gè)關(guān)鍵字。例：有6個(gè)記錄，前5個(gè)已排序的基礎(chǔ)上，對(duì)第6個(gè)記錄排序。[1527365369]42

lowmidhigh

[1527365369]42

lowhigh

mid

[1527365369]42

highlow[152736425369](high<low，查找結(jié)束，插入位置為low或high+1)(42>36)(42<53)1、簡(jiǎn)單選擇排序思想：首先從1~n個(gè)元素中選出關(guān)鍵字最小的記錄交換到第一個(gè)位置上。然后再?gòu)牡?個(gè)到第n個(gè)元素中選出次小的記錄交換到第二個(gè)位置上，依次類推。時(shí)間復(fù)雜度為O(n2)，最壞情況下需要比較

n(n-1)/2次適用于待排序元素較少的情況。2.7.2.3選擇排序

簡(jiǎn)單選擇排序、堆排序初態(tài)83916839168391683916ijkijkijkijk1

3986互換ijk1

3986ikj1

3986ikj第一趟第二趟1

3986ikj第三趟

2

堆排序

也是一種選擇