算法+ 数据结构= 程序
--评《数据结构、算法与应用--C++语言描述》
记得Pascal之父、结构化程序设计的先驱Niklaus Wirth最著名的一本书，书名叫作《算法+ 数据结构= 程序》，算法与数据结构之于程序设计的重要性不言自明。那么，什么是算法？什么是数据结构？什么又是程序呢？
我们先从阐明大家最为熟悉的"程序"的概念入手。程序是计算机指令的某种组合，控制计算机的工作流程，完成一定的逻辑功能，以实现某种任务；再来看什么是算法，算法是程序的逻辑抽象，是解决某类客观问题的数学过程；最后我们来看一看数据结构又是什么呢？在这里，数据结构具有两个层面上的涵义--逻辑结构和物理结构：客观事物自身所具有的结构特点，我们将其称之为逻辑结构。如家族谱系是一个天然的树型逻辑结构。而逻辑结构在计算机中的具体实现则称之为物理结构。如树型逻辑结构是用指针表示还是使用数组实现。
仔细体会一下，就会发现算法与数据结构间的紧密性。用一个较为贴切的例子来形容，若把数据结构喻为建筑工程中的建筑设计图，那么算法就是工程中的施工流程图。数据结构与算法呈相互依托的关系，恰当的确立了问题的结构，问题的解决才能根据确立的层次结构选择合适的解决方法。因此任何讲解数据结构的书都不可能撇开算法，单单介绍数据结构，反之亦然。下面，我们就来看看IEEE '97Booth教育奖获得者Sartaj Sahni是如何处理数据结构、算法和程序他们三者之间的关系的吧！
一般来说，计算机专业著作有两种基本写作方式：一种是教材，一种是百科全书。本书是按照大学教材的结构来写的，然而令人惊讶的是本书的内容是如此的丰富，以至于同样可以将它看作是一本关于数据结构与算法的大全。显然，这本书并不适合初学，将它作为数据结构进阶学习的第二本书是恰当的。这本书最为显著的特点是特别注重应用，我们很快就会看到这一点。
首先，我们来看一看《数据结构、算法与应用--C++语言描述》这本书的组织结构。书由三个部分组成：预备知识、数据结构和算法设计。
第一部分预备知识回顾了具备面向对象特性的C++语言的重要特征。因为不是在介绍C++语言，这里的回顾和前提引入直接切入到了C++中许多重要而又易被忽略以至于显得较为模糊的概念。参数传递、函数返回、模板、递归还有操作符重载等等，如若在以前学习C++时，对其理解不是十分深入的话，你是否清楚在什么样的情形下函数返回引用更为合适呢？随后探讨程序时空复杂性的分析、测量与渐进符号（Ο、Ω、Θ、ο），为后面的算法分析内容建立基础。较为特别的是，作者提早在第一部分就讲述了程序设计中的一些基本设
计方法：简单的排序与搜索算法、多项式求值和矩阵运算。这样做是要冒风险的（对基础差一些的读者来说就会觉得难度较大），不过作者深厚的写作功力使其显得自然而又恰如其分。
第二部分数据结构是本书的主体，阐述线性表、数组、矩阵、堆栈、队列、跳跃表、散列、二叉树、优先队列、竞赛树、搜索树还有图。与一般的数据结构书不同，这里采用了四种不同的数据描述方法：公式化描述、链接描述、间接寻址和模拟指针。随着学习的深入，你很快就可以发现相同的逻辑结构，其物理结构的实现竟是如此的不同。而不同的物理结构又各自存在着自己的优缺点，这是由不同的物理结构的自身特点所决定的。例如：使用数组实现的线性表可直接存取元素，然而元素插入与删除的效率却特别低；而若线性表采用链表描述，则正好与顺序表的优缺点相反。若欲博采众长，就必须设计或是选择更为复杂的数据结构，这又为算法设计带来了更多的麻烦。而且，整体结构和具体实现会显得不是那么清晰与自然，甚至会变得非常的难于理解。
学习数据结构的诀要就在于掌握基本的数据结构，在解决现实问题时选择合适的结构或设计更为恰当的模型，然后根据确立的结构特性编写出算法。
我们前面提到的关于本书最为独特的地方就在于它特别强调应用。这一特色，就表现在这第二部分中。书中给出了大量来自不同领域的应用：布线路由、元件折叠、电路板排列、LZW压缩编码、迷宫问题、工厂仿真、货箱装船、LPT调度、货郎担问题…这些具体问题的实现不仅使学习充满了乐趣，而且所选择出来的典型实例对于我们解决现实问题具有很强的指导作用。同时，这些经典实例的实现能够大幅度提高我们阅读和编写复杂的大型程序的能力。我们的程序设计能力和算法思维能力的提高，正是建立在对基本数据结构和算法原理的理解以及阅读中、大型程序源代码的基础上的。
本书的第三部分侧重于计算机算法的分析与实现。书中提供了五种基本的算法设计方法：贪婪算法、分而治之算法、动态规划、回溯和分支定界。由于这里已经是书末，读者的基础知识已经相当的充实，故而本部分也是本书最难的地方。算法的定义采用了正式的数学定义，有算法引论或组合数学基础的读者会更容易理解一些。
正如文前所述，这里更强调的是问题的解决过程，合适的算法将可能会使解决问题的复杂度降低几个数量级。如顺序搜索与折半搜索、冒泡排序与快速排序性能上的差异足以决定解决问题的可能性。在这里，作者同样强调如何选择合适的算法设计方法，建立起针对特定的实际应用的解决方法。找伪币、找零钱、分金块、迷宫老鼠、棋盘覆盖等丰富而生动的事例中蕴含着深刻的算法思想，同样的问题利用不同的算法设计方法通过不同途径得到解。正如前面所述，算法的确定依赖于数据结构的选择，数据结构的选择制约于算法设计的复杂程
度--算法+ 数据结构= 程序。
数据结构与算法方面的好书很多，我在这里没有作一一介绍，而是着重推荐了一些经典著作：
《计算机编程艺术》The Art of Computer Programming(Volume I ~ III) (第1卷基本算法、第2卷半数值算法、第3卷排序与查找) 国防工业出版社数据结构的开拓者D.E.Knuth 高德纳编著的计算机科学发展史上的不朽之作。第1卷基本算法介绍计算机程序设计的基本算法，包括基本的编程概念和技术以及信息结构--机内信息的表示、数据元及其处理的结构关系；第2卷半数值算法介绍随机数和算术，提供了计算机编程和数值分析之间的丰富接口；第3卷排序与查找介绍排序和查找的最权威的经典技术，扩充了第1卷的数据结构，以处理大小型数据库及内外部存储。本书偏重分析技术，采用汇编语言描述算法，是一本本学科最经典最权威的百科全书，适合于从事数据结构与算法研究的专家阅读。
《算法+ 数据结构= 程序》科学出版社Pascal之父Niklaus Wirth著一本简洁、清晰具有深刻内涵的小册子。介绍了许多巧妙的程序设计技术，书中还完成了一个简单的程序设计语言的实现，真不愧为世界级的编译器设计专家。这本书的难度也很大，将它作为数据结构高级读物更好一些。
《数据结构与算法》[美]A.V.阿霍,[美]J.E.霍普克罗夫特著看看作者名字就知道这本书的水平了，不过这本书现在很难找到了。
《数据结构与算法》苏运霖著中南工业大学出版社作为《计算机编程艺术》的中文译者，苏运霖先生的这一本专著亦采用百科全书式写法，内容相当艰深，对数学功底要求特别高。
《数据结构与算法分析》(C++版、JA V A版) Shaffer著电子工业出版社讲解清晰易懂、内容丰富，适于自学。
数据结构与算法基础知识总结 1 算法 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。 算法的基本特征：是一组严谨地定义运算顺序的规则，每一个规则都是有效的，是明确的，此顺序将在有限的次数下终止。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，即能在执行有限个步骤后终止，包括合理的执行时间的含义； （4）拥有足够的情报。 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。 指令系统：一个计算机系统能执行的所有指令的集合。 基本运算和操作包括：算术运算、逻辑运算、关系运算、数据传输。 算法的控制结构：顺序结构、选择结构、循环结构。 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。 算法复杂度：算法时间复杂度和算法空间复杂度。 算法时间复杂度是指执行算法所需要的计算工作量。 算法空间复杂度是指执行这个算法所需要的内存空间。 2 数据结构的基本基本概念 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。 数据结构是指相互有关联的数据元素的集合。 数据的逻辑结构包含： （1）表示数据元素的信息； （2）表示各数据元素之间的前后件关系。 数据的存储结构有顺序、链接、索引等。 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。 非线性结构：不满足线性结构条件的数据结构。 3 线性表及其顺序存储结构 线性表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，而由多个记录构成的线性表又称为文件。 非空线性表的结构特征： （1）且只有一个根结点a1，它无前件； （2）有且只有一个终端结点an，它无后件； （3）除根结点与终端结点外，其他所有结点有且只有一个前件，也有且只有一个后件。结点个数n称为线性表的长度，当n=0时，称为空表。 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。 ai的存储地址为：adr(ai)=adr(a1)+(i-1)k,，adr(a1)为第一个元素的地址，k代表每个元素占的字节数。 顺序表的运算：插入、删除。（详见14--16页） 4 栈和队列 栈是限定在一端进行插入与删除的线性表，允许插入与删除的一端称为栈顶，不允许插入与删除的另一端称为栈底。 栈按照“先进后出”（filo）或“后进先出”（lifo）组织数据，栈具有记忆作用。用top表示栈顶位置，用bottom表示栈底。 栈的基本运算：（1）插入元素称为入栈运算；（2）删除元素称为退栈运算；（3）读栈顶元素是将栈顶元素赋给一个指定的变量，此时指针无变化。 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。rear指针指向队尾，front指针指向队头。 队列是“先进行出”（fifo）或“后进后出”（lilo）的线性表。 队列运算包括（1）入队运算：从队尾插入一个元素；（2）退队运算：从队头删除一个元素。循环队列：s=0表示队列空，s=1且front=rear表示队列满
实验五 查找算法实现
1、实验目的 熟练掌握顺序查找、折半查找及二叉排序树、平衡二叉树上的查找、插入和删除的方法，比较它们的平均查找长度。 2、问题描述 查找表是数据处理的重要操作，试建立有100个结点的二叉排序树进行查找，然后用原数据建立AVL树，并比较两者的平均查找长度。 3、基本要求 （1）以链表作为存储结构，实现二叉排序树的建立、查找和删除。 （2）根据给定的数据建立平衡二叉树。 4、测试数据 随即生成 5、源程序 #include<> #include<> #include<> #define EQ(a,b) ((a)==(b)) #define LT(a,b) ((a)<(b)) #define LQ(a,b) ((a)>(b)) typedef int Keytype; typedef struct { Keytype key; //关键字域 }ElemType; typedef struct BSTnode { ElemType data; int bf; struct BSTnode *lchild,*rchild; }BSTnode,*BSTree; void InitBSTree(BSTree &T) {T=NULL; } void R_Rotate(BSTree &p) {BSTnode *lc; lc=p->lchild; p->lchild=lc->rchild; lc->rchild=p; p=lc; } void L_Rotate(BSTree &p) {BSTnode *rc; rc=p->rchild; p->rchild=rc->lchild;
前端如何搞定数据结构与算法(先导篇) 「观感度：?」 「口味：锅包肉」 「烹饪时间：20min」 本文已收录在Github? 为什么要学习数据结构与算法？ 在0202年的今天，由于每天被无数的信息轰炸，大多数人已经变得越来越浮躁了，并且丧失了独立思考的能力。 你可能会经常听到这样的感慨： 技术人究竟能走多远？我遇到了天花板 35岁的程序员要如何面对中年危机？ 技术更新太快，好累，学不动了 然后，你也变得焦虑起来。那你有没有静下心来想过，如何才能抵御年龄增长并且使自己增值呢？ 无非是终身学习，持续修炼自己的内功。内功也就是基础知识和核心概念，这些轰轰烈烈发展的技术本质，其实都是基础知识，也就是我们在大学里学过的基础课-程。 操作系统 计算机组成原理 计算机网络 编译原理
设计模式 数据结构与算法 这也就是为什么越靠谱的面试官越注重你基础知识的掌握程度，为什么越牛的的企业越重视你的算法能力。因为当你拥有了这些，你已经比大多数人优秀了。你的天花板由你自己来决定，大家口中的中年危机可能并不会成为你的危机。新技术来临时，你对它的本质会看得更加透彻，学起来会一通百通。这样的人才，公司培养你也会花费更少的成本。 (不过，一辈子做个开开心心的 CRUD Boy 也是一种选择。) 数据结构与算法之间的关系 Rob Pikes 5 Rules of Programming中的第五条是这样说的： Data dominates. If youve chosen the right data structures and organized things well, the algorithms will almost always be self-evident. Data structures, not algorithms, are central to programming. 数据占主导。如果您选择了正确的数据结构并组织得当，那么这些算法几乎总是不言而喻的。数据结构而非算法是编程的核心。 瑞士计算机科学家，Algol W，Modula，Oberon 和 Pascal 语言的设计师 Niklaus Emil Wirth 写过一本非常经典的书《Algorithms + Data Structures = Programs》，即算法 + 数据结构 = 程序。 我们可以得出结论，数据结构与算法之间是相辅相成的关系。数据结构服务于算法，算法作用于特定的数据结构之上。 数据结构与算法好难，怎么学？
实验报告 课程名称:数据结构与算法 实验名称:树的应用 一、实验目的 ⑴、掌握二叉树的静态数组存放。 ⑵、掌握哈夫曼编码的基本概念。 ⑶、掌握哈夫曼编码树的构造方法。 ⑷、掌握哈夫曼编码的构造和使用。 ⑸、理解前缀编码的概念。 二、实验内容 ⑴、按照字符出现概率构造一个哈夫曼树。要求输入为一个文本文件（可以限 制文本仅仅包含字母），通过统计字符出现的次数计算概率，在此基础上构造哈夫曼树。 ⑵、打印出每一个字母对应的哈夫曼编码。 三、实验环境 硬件：Windows XP计算机、鼠标、键盘、显示器 开发环境：Microsoft Visual C++ 6.0 四、实验步骤 ①、点击开始菜单中的程序-Microsoft Visual C++ 6.0 点击菜单栏中的文件—新建—文件—C++ Source File ，在文件名(N)中写入5.cpp,再点击确定. ②、编写程序如下： #include
习题参考答案 一．选择题 1.从逻辑上可以把数据结构分为（C)两大类。 A.动态结构、静态结构 B.顺序结构、链式结构 C.线性结构、非线性结构 D.初等结构、构造型结构 2.在下面的程序段中，对x的斌值语句的频度为（C)。 for( t＝1；k＜＝n;k＋＋） for（j=1;j＜＝n; j＋＋） x=x十1； A. O(2n) B. O (n) C. O (n2)． D. O（1og2n) 3.采用链式存储结构表示数据时，相邻的数据元素的存储地址（C)。 A.一定连续B．一定不连续 C.不一定连续 D.部分连续，部分不连续 4.下面关于算法说法正确的是（D）。 A.算法的时间复杂度一般与算法的空间复杂度成正比 B.解决某问题的算法可能有多种，但肯定采用相同的数据结构 C.算法的可行性是指算法的指令不能有二义性 D.同一个算法，实现语言的级别越高，执行效率就越低 5.在发生非法操作时，算法能够作出适当处理的特性称为（B）。 A.正确性 B.健壮性 C.可读性 D.可移植性 二、判断题 1.数据的逻辑结构是指数据的各数据项之间的逻辑关系。（√） 2.顺序存储方式的优点是存储密度大，且插人、删除运算效率高。（×） 3.数据的逻辑结构说明数据元素之间的次序关系，它依赖于数据的存储结构。（×） 4.算法的优劣与描述算法的语言无关，但与所用计算机的性能有关。（×） 5.算法必须有输出，但可以没有输人。（√） 三、筒答题 1．常见的逻辑结构有哪几种，各自的特点是什么？常用的存储结构有哪几种，各自的特点是什么？ 【答】常见的四种逻辑结构： ①集合结构：数据元素之间是“属于同一个集合” ②线性结构：数据元素之间存在着一对一的关系 ③树结构：数据元素之间存在着一对多的关系 ④结构：数据元素之间存在着多对多的关系。 常见的四种存储结构有： ①顺序存储：把逻辑上相邻的元素存储在物理位置相邻的存储单元中。顺序存储结构是一种最基本的存储表示方法，通常借助于程序设计语言中的数组来实现。 ②链接存储：对逻辑上相邻的元素不要求物理位置相邻的存储单元，元素间的逻辑关系通过附设的指针域来表示。 ③索引存储：通过建立索引表存储结点信息的方法，其中索引表一般存储结点关键字和一个地点信息，可通过该地址找到结点的其他信息。 ④散列存储：根据结点的关键字直接计算出该结点的存储地址的方法。 2．简述算法和程序的区别。 【解答】一个算法若用程序设计语言来描述，则它就是一个程序。算法的含义与程序十分相
数据结构例题（及答案） 项目一习题(答案) 一选择题 1. 算法的计算量的大小称为计算的(B )。 A( 效率 B. 复杂性 C. 现实性 D. 难度 2.算法的时间复杂度取决于(C ) A(问题的规模 B. 待处理数据的初态 C. A和B 3(从逻辑上可以把数据结构分为(C )两大类。 A(动态结构、静态结构 B(顺序结构、链式结构 C(线性结构、非线性结构 D(初等结构、构造型结构 4(连续存储设计时，存储单元的地址(A )。 A(一定连续 B(一定不连续 C(不一定连续 D(部分连续，部分不连续 5. 以下属于逻辑结构的是(C )。 A(顺序表 B. 哈希表 C.有序表 D. 单链表 二、判断题 1. 数据元素是数据的最小单位。(×) 2. 记录是数据处理的最小单位。(×) 3. 数据的逻辑结构是指数据的各数据项之间的逻辑关系;(×) 4(程序一定是算法。(×) 5. 在顺序存储结构中，有时也存储数据结构中元素之间的关系。(×) 6. 顺序存储方式的优点是存储密度大，且插入、删除运算效率高。(×) 7. 数据结构的基本操作的设置的最重要的准则是，实现应用程序与存储结构的独立。(?)
8. 数据的逻辑结构说明数据元素之间的顺序关系,它依赖于计算机的储存结构. (×) 三、填空 1(数据的物理结构包括数据元素的表示和数据元素间关系的表示。 2. 对于给定的n个元素,可以构造出的逻辑结构有集合，线性结构，树形 结构，图状结构或网状结构四种。 3(数据的逻辑结构是指数据的组织形式，即数据元素之间逻辑关系的总体。而 逻辑关系是指数据元素之间的关联方式或称“邻接关系”。 4(一个数据结构在计算机中表示(又称映像) 称为存储结构。 5(抽象数据类型的定义仅取决于它的一组逻辑特性，而与在计算机内部如何表 示和实现无关，即不论其内部结构如何变化，只要它的数学特性不变，都不影响 其外部使用。 6(数据结构中评价算法的两个重要指标是算法的时间复杂度和空间复杂度。 7. 数据结构是研讨数据的逻辑结构和物理结构，以及它们之间的相互 关系，并对与这种结构定义相应的操作(运算)，设计出相应的算法。 ( 一个算法具有5个特性: 有穷性、确定性、可行性，有零个或多个输入、 有一个或多个输8 出。 四、应用题 1. 1. 数据结构是一门研究什么内容的学科, 答:数据结构是一门研究在非数值计算的程序设计问题中，计算机的操作对象 及对象间的关系和施加于对象的操作等的学科 2. 2. 数据元素之间的关系在计算机中有几种表示方法,各有什么特点, 答:四 种表示方法
数据结构与方法 1、算法的基本特征:可行性、确定性、有穷性、拥有足够的情报 2、算法的基本运算与操作:算术运算、逻辑运算、关系运算、数据传输 3、算法的基本控制结构:顺序结构、选择结构、循环(重复)结构 4、算法设计的基本方法:列举法、归纳法、递推、递归、减半递推技术、回溯法 5、算法的复杂度主要包括:时间复杂度、空间复杂度 6、算法的时间复杂度:指执行算法所需要的计算工作量 7、算法的空间复杂度:指执行这个算法所需要的内存空间 8、数据结构主要研究:数据的逻辑结构、数据的存储结构、对各种数据结构进行的运算 9、数据结构研究的目的:提高数据处理的效率 10、数据处理的效率:数据处理的速度、减少处理过程中占用计算机的存储空间 11、数据处理:指对数据集合中的各元素以各种方式进行运算 12、数据元素:指在数据处理中,每一个需要处理的对象都可以抽象成数据元素 13、数据结构:指反映数据元素之间关系的数据元素集合的表示 14、数据的逻辑结构:指反映数据元素之间逻辑关系的数据结构,两要素:数据元素的集合、数据元素在集合上的关系 15、数据的存储结构:指数据的逻辑结构在计算机存储空间的存放形式,常用的存储结构有:顺序、链接、索引等 16、数据结构的图形表示中每个元素加上方框成为结点 17、数据结构一般分为:线性结构、非线性结构 18、线性结构满足:有且仅有一个根结点、每个结点最多有一个前件与后件、在一个线性结构中插入与删除任何一个结点后还就是线性结构 19、线性表定义:线性表就是由n个数据元素a1、a2、a3、a4……an组成的一个有限序列,表中每一个数据元素,除了第一个外,有且仅有一个前件,除了最后一个外,有且仅有一个后件20、非线性表的特征:有且只有一个根节点a1,它无前件、有且只有一个终结点an,它无后件、除了第一个与最后一个外,其她所有结点只有一个前件与一个后件 21、线性表的长度:线性表中的结点的个数n成为线性表的长度,当n=0时,成为空表 22、线性表的顺序存储的特点:所有元素所占的存储空间就是连续的、各数据元素在存储空间中就是按逻辑顺序一次存放的 23、线性表的随机存取地址计算公式:ADD(ai)=ADD(a1)+(i-1)*k 24、线性表的主要操作:插入、删除、查找、排序、分解、合并、复制、逆转 25、栈的定义:栈就是限定在一端进行插入与删除的线性表,它按照“先进后出,后进先出”的原则组织数据 26、栈的顺序存储:在程序设计语言中,一般一维数组S(1:m)作为栈的顺序存储空间,其中m 为栈的最大容量 27、栈的基本运算:入栈、退栈、读栈顶元素 28、入栈运算:首先将栈顶指针(top)加1,然后将新元素插入到栈顶指针指向的位置。当栈顶指针已经指向存储空间的最后一个位置时,说明栈空间已满,称为“上溢”错误 29、退栈运算:首先将栈顶元素赋给一个指定的变量,然后将栈顶指针(top)减1。当栈顶指针为0时,说明栈空,成为“下溢”错误 30、队列的定义:队列就是指允许在一端进行插入,而在另一端进行删除的线性表,它按照“先进先出”的原则组织数据 31、循环队列:在实际应用中,队列的顺序存储结构一般采用循环队列的形式。所谓循环队列,
《数据结构与算法》复习题 选择题 1．在数据结构中，从逻辑上可以把数据结构分为 C 。 A．动态结构和静态结构 B．紧凑结构和非紧凑结构 C．线性结构和非线性结构 D．内部结构和外部结构 2．数据结构在计算机内存中的表示是指 A 。 A．数据的存储结构 B．数据结构 C．数据的逻辑结构 D．数据元素之间的关系 3．在数据结构中，与所使用的计算机无关的是数据的 A 结构。 A．逻辑 B．存储 C．逻辑和存储 D．物理 4．在存储数据时，通常不仅要存储各数据元素的值，而且还要存储 C 。A．数据的处理方法 B．数据元素的类型 C．数据元素之间的关系 D．数据的存储方法 5．在决定选取何种存储结构时，一般不考虑 A 。 A．各结点的值如何 B．结点个数的多少 C．对数据有哪些运算 D．所用的编程语言实现这种结构是否方便。 6．以下说法正确的是 D 。 A．数据项是数据的基本单位 B．数据元素是数据的最小单位
C．数据结构是带结构的数据项的集合 D．一些表面上很不相同的数据可以有相同的逻辑结构 7．算法分析的目的是 C ，算法分析的两个主要方面是 A 。（1）A．找出数据结构的合理性 B．研究算法中的输入和输出的关系C．分析算法的效率以求改进 C．分析算法的易读性和文档性（2）A．空间复杂度和时间复杂度 B．正确性和简明性 C．可读性和文档性 D．数据复杂性和程序复杂性 8．下面程序段的时间复杂度是 O(n2) 。 s =0; for( I =0; i 2.3 课后习题解答 选择题 1、A 2、A 3、D 4、C 5、D 6、B 7、C 8、B 9、A 10、D 11、B 12、D 2.3.2 判断题 1．线性表的逻辑顺序与存储顺序总是一致的。（×） 2．顺序存储的线性表可以按序号随机存取。（√） 3．顺序表的插入和删除操作不需要付出很大的时间代价，因为每次操作平均只有近一半的元素需要移动。（×） 4．线性表中的元素可以是各种各样的，但同一线性表中的数据元素具有相同的特性，因此属于同一数据对象。（√） 5．在线性表的顺序存储结构中，逻辑上相邻的两个元素在物理位置上并不一定相邻。（×） 6．在线性表的链式存储结构中，逻辑上相邻的元素在物理位置上不一定相邻。（√）7．线性表的链式存储结构优于顺序存储结构。（×） 8．在线性表的顺序存储结构中，插入和删除时移动元素的个数与该元素的位置有关。（√） 9．线性表的链式存储结构是用一组任意的存储单元来存储线性表中数据元素的。（√）10．在单链表中，要取得某个元素，只要知道该元素的指针即可，因此，单链表是随机存取的存储结构。（×） 11．静态链表既有顺序存储的优点，又有动态链表的优点。所以它存取表中第i个元素的时间与i无关。（×） 12．线性表的特点是每个元素都有一个前驱和一个后继。（×） 2.3.3 算法设计题 1．设线性表存放在向量A[arrsize]的前elenum个分量中，且递增有序。试写一算法，将x 插入到线性表的适当位置上，以保持线性表的有序性，并且分析算法的时间复杂度。【提示】直接用题目中所给定的数据结构（顺序存储的思想是用物理上的相邻表示逻辑上的相邻，不一定将向量和表示线性表长度的变量封装成一个结构体），因为是顺序存储，分配的存储空间是固定大小的，所以首先确定是否还有存储空间，若有，则根据原线性表中元素的有序性，来确定插入元素的插入位置，后面的元素为它让出位置，（也可以从高下标端开始一边比较，一边移位）然后插入x ，最后修改表示表长的变量。 int insert (datatype A[],int *elenum,datatype x) /*设elenum为表的最大下标*/ {if (*elenum==arrsize-1) return 0; /*表已满，无法插入*/ else {i=*elenum; while (i>=0 && A[i]>x) /*边找位置边移动*/ {A[i+1]=A[i]; i--; } A[i+1]=x; /*找到的位置是插入位的下一位*/ (*elenum)++; return 1; /*插入成功*/ } 存档编号： 西安******** 课程设计说明书 设计题目： 查找算法性能分析 系别：计算机学院 专业：计算机科学 班级：计科*** 姓名：王*** （共页） 2015年01月07 日 ***** 计算机科学专业课程设计任务书 姓名：*** 班级：计科**** 学号：**** 指导教师：**** 发题日期：2015-01-05 完成日期：2015-01-09 一需求分析 1.1问题描述 查找又称检索，是指在某种数据结构中找出满足给定条件的元素。查找是一种十分有用的操作。而查找也有内外之分，若整个查找过程只在内存中进行称为内查找；若查找过程中需要访问外存，则称为外查找，若在查找的同时对表做修改运算（插入或删除），则相应的表成为动态查找表，反之称为静态查找表。 由于查找运算的主要运算是关键字的比较，所以通常把查找过程中对关键字的平均比较次数（也叫平均查找长度）作为一个查找算法效率优劣的标准。 平均查找程度ASL定义为： ASL=∑PiCi（i从1到n） 其中Pi代表查找第i个元素的概率，一般认为每个元素的查找概率相等，Ci代表找到第i个元素所需要比较的次数。 查找算法有顺序查找、折半查找、索引查找、二叉树查找和散列查找（又叫哈希查找），它们的性能各有千秋，对数据的存储结构要求也不同，譬如在顺序查找中对表的结果没有严格的要求，无论用顺序表或链式表存储元素都可以查找成功；折半查找要求则是需要顺序表；索引表则需要建立索引表；动态查找需要的树表查找则需要建立建立相应的二叉树链表；哈希查找相应的需要建立一个哈希表。 1.2基本要求 （1）输入的形式和输入值的范围； 在设计查找算法性能分析的过程中，我们调用产生随机数函数： srand((int)time(0)); 产生N个随机数。 注：折半查找中需要对产生的随机数进行排序，需要进行排序后再进行输入，N<50; （2）输出形式； 查找算法分析过程中，只要对查找算法稍作修改就可以利用平均查找 数据结构经典例题 1.设计一个算法将L拆分成两个带头节点的单链表L1和L2。 void split(LinkList *&L,LinkList *&L1,LinkList *&L2) { LinkList *p=L->next,*q,*r1; //p指向第1个数据节点 L1=L; //L1利用原来L的头节点 r1=L1; //r1始终指向L1的尾节点 L2=(LinkList *)malloc(sizeof(LinkList));//创建L2的头节点 L2->next=NULL; //置L2的指针域为NULL while (p!=NULL) { r1->next=p; //采用尾插法将*p(data值为ai)插入L1中 r1=p; p=p->next; //p移向下一个节点(data值为bi) q=p->next; //由于头插法修改p的next域,故用q保存*p的后继节点 p->next=L2->next; //采用头插法将*p插入L2中 L2->next=p; p=q; //p重新指向ai+1的节点 } r1->next=NULL; //尾节点next置空 } 2.查找链表中倒数第k个位置上的节点（k为正整数）。若查找成功，算法输出该节点的data域的值，并返回1；否则，只返回0。 typedef struct LNode {int data; struct LNode *link; } *LinkList; int Searchk(LinkList list,int k) { LinkList p,q; int count=0; p=q=list->link; while (p!=NULL) { if (count //插入排序法 void InsertSort() { int s[100]; int n,m,j,i=0,temp1,temp2; printf("请输入待排序的元素个数："); scanf("%d",&n); printf("请输入原序列："); for (i=0; i //堆排序 static a[8] = {0,25,4,36,1,60,10,58,}; int count=1; void adjust(int i,int n) { int j,k,r,done=0; k = r = a[i]; j = 2*i; while((j<=n)&&(done==0)) { if(j 2.3 课后习题解答 2.3.2 判断题 1．线性表的逻辑顺序与存储顺序总是一致的。（×） 2．顺序存储的线性表可以按序号随机存取。（√） 3．顺序表的插入和删除操作不需要付出很大的时间代价，因为每次操作平均只有近一半的元素需要移动。（×） 4．线性表中的元素可以是各种各样的，但同一线性表中的数据元素具有相同的特性，因此属于同一数据对象。（√） 5．在线性表的顺序存储结构中，逻辑上相邻的两个元素在物理位置上并不一定相邻。（×） 6．在线性表的链式存储结构中，逻辑上相邻的元素在物理位置上不一定相邻。（√）7．线性表的链式存储结构优于顺序存储结构。（×） 8．在线性表的顺序存储结构中，插入和删除时移动元素的个数与该元素的位置有关。（√） 9．线性表的链式存储结构是用一组任意的存储单元来存储线性表中数据元素的。（√）10．在单链表中，要取得某个元素，只要知道该元素的指针即可，因此，单链表是随机存取的存储结构。（×） 11．静态链表既有顺序存储的优点，又有动态链表的优点。所以它存取表中第i个元素的时间与i无关。（×） 12．线性表的特点是每个元素都有一个前驱和一个后继。（×） 2.3.3 算法设计题 1．设线性表存放在向量A[arrsize]的前elenum个分量中，且递增有序。试写一算法，将x 插入到线性表的适当位置上，以保持线性表的有序性，并且分析算法的时间复杂度。【提示】直接用题目中所给定的数据结构（顺序存储的思想是用物理上的相邻表示逻辑上的相邻，不一定将向量和表示线性表长度的变量封装成一个结构体），因为是顺序存储，分配的存储空间是固定大小的，所以首先确定是否还有存储空间，若有，则根据原线性表中元素的有序性，来确定插入元素的插入位置，后面的元素为它让出位置，（也可以从高下标端开始一边比较，一边移位）然后插入x ，最后修改表示表长的变量。 int insert (datatype A[],int *elenum,datatype x) /*设elenum为表的最大下标*/ {if (*elenum==arrsize-1) return 0; /*表已满，无法插入*/ else {i=*elenum; while (i>=0 && A[i]>x) /*边找位置边移动*/ {A[i+1]=A[i]; i--; } A[i+1]=x; /*找到的位置是插入位的下一位*/ (*elenum)++; return 1; /*插入成功*/ } } 时间复杂度为O(n)。 数据结构与算法课程设计报告 题目 两两相连的房间问题： 一所奇怪的房子，这所房子里有n个房间，每个房间里有一些门通向别的房间，可是这些门十分奇怪，它们只能从房间a开向房间b，也就是说，一扇从a开向b的门是不能让一个人从b房间走到a房间的。你能计算一下任意两个房间之间都互相相通吗？ 问题分析 此程序需要完成如下要求：在这所房子里，从任意一个房间开始，按照开门的方向，均能够找到一个合适的路线，使得一个人能够不重复的到达其他的每一个房间，所以，需以每一个房间都为一次起始点来走向其他的房间，以此来判断这所房子里的任意两个房间之间是否互相相通。 实现本程序需要解决以下问题： 1.如何表示每一个房间，即存储房间的信息，并且还要确定这所房子里的各个房间的位置。 2.各个房间之间的门，以及门是从哪个房间开向哪个房间的该如何表示和存储的。 3.从某一个房间开始，如何走到其他各个房间，即如何对房间进行遍历。 4.为了在遍历过程中，不重复的遍历每一个房间，该如何标记已被遍历过的房间，从而只 访问未走过的房间。 5.最后通过什么的遍历方式才能判断各个房间之间是否互相相通。 数据结构的选择和概要设计 通过对题目要求的理解，我们可以用图来表示这所房子，而房子中的各个房间就相当于图中的各个结点，由于房间的门是有方向的，一扇从a开向b的门是不能让一个人从b房间走到a 房间的，从而可知该图为有向图，那么门就相当于有向图中的弧，从一个门开向另一个门即代表有向图中弧的起始点和终止点。 对于图的存储，我采用邻接表的形式来存储，并将每一个房间进行编号，对于邻接表，则需要定义一个邻接表结点类型、邻接表表头结点类型，通过表头与结点的连接而将有向图中弧的信息存储起来。那么人从任意一个房间走向另一个房间，即相当于有向图中从一个结点按照弧的信息访问其他的结点，可以采用深度优先搜索遍历。如果从每一个结点以起始点开始一次遍历就都能访问到其他结点的话则说明有向图是连通图，即该房子里的各个房间能够互相相通。定义一个全局的整形变量flag，如果是连通图的话则flag=1，否则flag=0。 学院 《数据结构与算法》之实际应用 二零一三年三月十三日 目录 数据结构与算法在实际中的应用 (2) 摘要： (2) 一、定义：............................ 错误！未定义书签。 二、在各领域中的实际应用.............. 错误！未定义书签。 （一）、排队叫号系统（尾插法） (2) （二）、搜索引擎与数据结构算法 (4) （三）、图论应用 (5) （四）、最小生成树在城市高速公路问题中的应用 (5) 三、小结 (6) 四、参考文献 (6) 小组成员： 数据结构与算法在实际中的应用 摘要： 计算机科学是一门研究用计算机进行信息表示和处理的科学。这里面涉及到两个问题：信息的表示，信息的处理。何为信息，信息就是大量的数据，需要对大量的数据进行处理。进而我们需要《数据结构与算法》这门课作为基础，去发展计算机学科。数据结构是一门研究非数值计算的程序设计问题中计算机的操作对象（数据元素）以及它们之间的关系和运算等的学科，而且确保经过这些运算后所得到的新结构仍然是原来的结构类型。通过《数据结构与算法》的学习，我们能够解决很多学科问题、生活实际问题。 一、定义 《数据结构与算法》应该包括两个部分：数据结构、算法。 数据结构在计算机科学界至今没有标准的定义。根据各自的理解的不同而有不同的表述方法，数据结构是计算机存储、组织数据的方式。数据结构是指相互之间存在一种或多种特定关系的数据元素的集合。 算法是指解题方案的准确而完整的描述，是一系列解决问题的清晰指令，算法代表着用系统的方法描述解决问题的策略机制。也就是说，能够对一定规范的输入，在有限时间内获得所要求的输出。如果一个算法有缺陷，或不适合于某个问题，执行这个算法将不会解决这个问题。不同的算法可能用不同的时间、空间或效率来完成同样的任务。一个算法的优劣可以用时间复杂度和空间复杂度衡量。 二、在各领域中的应用 在我们的日常生活中，应用到数据结构的地方有很多地方，实例到处都是，比如说，做搜索引擎，对字符串的各种查找、索引的算法就有很高要求；做人工智能，对模式识别、搜索的要求就很高；做数据库设计，对字典、内外排序、搜索与索引以及数据的连接方式都有很高要求；做通讯密码，对数论、Fourier分析有要求等等。 （一）、排队叫号系统（尾插法） 数据结构包含数的操作,排序和查找等一系列问题。其中，排序的功能是将一个数据元素（或记录）的任意序列，重新排列成一个按关键字有序的排列。数据结构的排序有5种。 北方民族大学课程设 计 课程名称: 数据结构与算法 院(部)名称:信息与计算科学学院 组长姓名学号 同组人员姓名 指导教师姓名:纪峰 设计时间:2010.6.7----2009.6.27 一、《数据结构与算法》课程设计参考题目 （一）参考题目一（每位同学选作一个,同组人员不得重复） 1、编写函数实现顺序表的建立、查找、插入、删除运算。 2、编写函数分别实现单链表的建立、查找、插入、删除、逆置算法。 3、编写函数实现双向链表的建立、插入、删除算法。 4、编写函数实现顺序栈的进栈、退栈、取栈顶的算法。 5、编写函数实现链栈的进栈、退栈、取栈顶的算法。 6、编写函数实现双向顺序栈的判空、进栈、出栈算法。 7、编写函数实现循环队列的判队空、取队头元素、入队、出队算法。 8、编写函数实现链环队列的判队空、取队头节点、入队、出队算法。 9、编写函数实现串的，求串长、连接、求字串、插入、删除等运算。 10、分别实现顺序串和链串的模式匹配运算。 11、实现二叉树的建立，前序递归遍历和非递归遍历算法。 12、实现二叉树的建立，中序递归遍历和非递归遍历算法。 13、实现二叉树的建立，后序递归遍历和非递归遍历算法。 14、实现二叉树的中序线索化，查找*p结点中序下的前驱和后继结点。 15、分别以临接表和邻接矩阵作为存储就够实现图的深度优先搜索和广度优先搜索算法。 16、利用线性探测处理冲突的方法实现散列表的查找和插入算法。 (二)参考题目二（每三人一组，任选三个题目完成） 1.运动会分数统计（限1 人完成） 任务：参加运动会有n个学校，学校编号为1……n。比赛分成m个男子项目，和w个女子项目。项目编号为男子1……m，女子m+1……m+w。不同的项目取前五名或前三名积分；取前五名的积分分别为：7、5、3、2、1，前三名的积分分别为：5、3、2；哪些取前五名或前三名由学生自己设定。（m<=20,n<=20） 功能要求： 1)可以输入各个项目的前三名或前五名的成绩； 2)能统计各学校总分， 3)可以按学校编号或名称、学校总分、男女团体总分排序输出； 4)可以按学校编号查询学校某个项目的情况；可以按项目编号查询取得前三或前五名的学校。 5)数据存入文件并能随时查询 6)规定：输入数据形式和范围：可以输入学校的名称，运动项目的名称 输出形式：有合理的提示，各学校分数为整形 界面要求：有合理的提示，每个功能可以设立菜单，根据提示，可以完成相关的功能要求。 存储结构：学生自己根据系统功能要求自己设计，但是要求运动会的相关数据要存储在数据文件中。（数据文件的数据读写方法等相关内容在c语言程序设计的书上，请自学解决）请在最后的上交资料中指明你用到的存储结构； 目录 目录 (2) 一、问题描述 (3) 二、问题分析 (4) 三、数据结构描述 (4) 四、算法设计 (5) 1、流程图 (5) 2、具体算法 (5) 五、详细程序清单 (8) 六、程序运行结果 (19) 一、问题描述 1、顺序表查找的问题描述 顺序查找又称为线性查找，它是一种最简单、最基本的查找方法。从顺序表的一端开始，依次将每一个数据元素的关键字值与给定Key进行比较，若某个数据元素的关键字值等于给定值Key，则表明查找成功；若直到所有的数据元素都比较完毕，仍找不到关键字值为Key 的数据元素，则表明查找失败。 2、有序表的查找问题描述 折半查找也称为二分查找，作为二分查找对象的数据必须是顺序存储的有序表，通常假定有序表是按关键字值从小到大排列有序，即若关键字值为数值，则按数值有序；若关键字值是字符数据，则按对应的Unicode码有序。二分查找的基本思想：首先取整个有序表的中间记录的关键字值与给定值相比较，若相等，则查找成功；否则以位于中间位置的数据元素为分界点，将查找表分为左右两个子表，并判断待查找的关键字值Key是在左子表还是在右子表，再在子表中重复上述步骤，直到待查找的关键字值Key的记录或子表长度为0。 3、哈希表查找的问题描述 在哈希表上进行查找的过程是要给定要查找的关键字的值，根据构造哈希表时设定的哈希函数求得哈希地址，若此哈希地址上为空，即没有数据元素，则查找不成功；否则比较关键字，若相等，则查找成功；若不相等，则根据构造哈希表时设置的处理冲突的方法找下一个地址，知道某个位置上为空或者关键字比较相等为止。 哈希表是在关键字和存储位置之间直接建立了映像，但由于冲突的产生，哈希表的查找过程仍然是一个和关键字比较的过程。因此，仍需用平均查找长度来衡量哈希表的查找效率。查找过程中与关键字比较的次数取决于构造哈希表是选择的哈希函数和处理冲突的方法。哈希函数的“好坏”首先影响出现冲突的频率，假设哈希函数是均匀的，即它对同样一组随机的关键字出现冲突的可能性是相同的。因此哈希表的查找效率主要取决于构造哈希表时处理冲突的方法。 4、二叉排序树的查找问题描述 在顺序表的3种查找方法中，二分查找具有最高的效率，但是由于二分查找要求表中记录按关键字有序，且不能用链表做存储结构，因此当表的插入、删除操作非常频繁时，为维护表的有序性，需要移动表中很多记录。这种由移动记录引起的额外时间开销，就会抵消二分查找的优点。这里讨论的不仅是二叉排序树具有二分查找的效率，同时又便于在查找表中进行记录的增加和删除操作。 5、界面设计模块问题描述 设计一个菜单模式界面，让用户可以选择要查找的方式，界面上还有退出按钮，可以退出程序。界面要求简洁明了，便于使用。 6、按钮动作命令模块问题描述 在设计好图形界面后，就必须对相应的按钮进行事件驱动程序设计。运行Java图形用户界面程序时，程序与用户交互，比如说，在框架中显示多个按钮，当点击按钮时，就会从按钮触发一个事件。同时，查找的操作必须要有输入和输出，则需要使用对话框和命令窗口进行输入关键字和输出结果。 1．假设有两个按元素值递增次序排列的线性表，均以单链表形式存储。请编写算法将这两个单链表归并为一个按元素值递减次序排列的单链表，并要求利用原来两个单链表的结点存放归并后的单链表。【北京大学1998 三、1 （5分）】 LinkedList Union(LinkedList la,lb) { pa=la->next; pb=lb->next; la->next=null; while(pa!=null && pb!=null) ∥当两链表均不为空时作 if(pa->data<=pb->data) { r=pa->next; pa->next=la->next; ∥将pa结点链于结果表中，同时逆置。 la->next=pa; pa=r; } else {r=pb->next; pb->next=la->next; ∥将pb结点链于结果表中，同时逆置。 la->next=pb; pb=r; } while(pa!=null) ∥将la表的剩余部分链入结果表，并逆置。 {r=pa->next; pa->next=la->next; la->next=pa; pa=r; } while(pb!=null) {r=pb->next; pb->next=la->next; la->next=pb; pb=r; } } 1）设有两个无头结点的单链表,头指针分别为ha,hb,链中有数据域data,链域next,两链表的数据都按递增序存放,现要求将hb表归到ha表中,且归并后ha仍递增序,归并中ha表中已有的数据若hb中也有,则hb中的数据不归并到ha中,hb的链表在算法中不允许破坏。【南京理工大学1997 四、3（15分）】 LinkedList Union(LinkedList ha, hb)∥ha和hb是两个无头结点的数据域值递增有序的单链 ｛LinkedList 表，本算法将hb中并不出现在ha中的数据合并到ha中，合并中不能破坏hb链表。 la; la=(LinkedList)malloc(sizeof(LNode)); la->next=ha; pa=ha; pb=hb; pre=la; while(pa&&pb) if(pa->data数据结构与算法第二版2-4章答案
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