第一章 数据结构和算法概述

第一章 数据结构和算法概述

1.1 数据结构和算法的关系

(1)数据data 结构(structure)是一门研究组织数据方式的学科,有了编程语言也就有了数据结构。学好数据结构可以编写出更加漂亮,更加有效率的代码。

(2)要学习好数据结构就要多多考虑如何将生活中遇到的问题,用程序去实现解决。

(3)程序= 数据结构+ 算法

(4)数据结构是算法的基础, 换言之,想要学好算法,需要把数据结构学到位。

1.2 看几个实际编程中遇到的问题

1.2.1 字符串替换问题

在这里插入图片描述
小结:需要使用到单链表数据结构

1.2.2 一个五子棋程序

在这里插入图片描述
如何判断游戏的输赢,并可以完成存盘退出和继续上局的功能
(1)棋盘二维数组=>(稀疏数组)-> 写入文件【存档功能】
(2)读取文件-》稀疏数组-》二维数组-》棋盘【接上局】

1.2.3 约瑟夫(Josephu)问题(丢手帕问题)

(1) Josephu 问题为:设编号为1,2,… n 的n 个人围坐一圈,约定编号为k(1<=k<=n)的人从1 开始报数,数到m 的那个人出列,它的下一位又从1 开始报数,数到m 的那个人又出列,依次类推,直到所有人出列为止,由此产生一个出队编号的序列。

(2)提示:用一个不带头结点的循环链表来处理Josephu 问题:先构成一个有n 个结点的单循环链表(单向环形链表),然后由k 结点起从1 开始计数,计到m 时,对应结点从链表中删除,然后再从被删除结点的下一个结点又从1 开始计数,直到最后一个结点从链表中删除算法结束。

(3)小结:完成约瑟夫问题,需要使用到单向环形链表这个数据结构

1.2.4 其它常见算法问题

在这里插入图片描述
(1)修路问题=> 最小生成树(加权值)【数据结构】+ 普利姆算法

(2)最短路径问题=> 图+弗洛伊德算法

(3)汉诺塔=> 分支算法

(4)八皇后问题=> 回溯法

1.3 线性结构和非线性结构

数据结构包括:线性结构和非线性结构。

1.3.1 线性结构

  1. 线性结构作为最常用的数据结构,其特点是数据元素之间存在一对一的线性关系
  2. 线性结构有两种不同的存储结构,即顺序存储结构(数组)和链式存储结构(链表)。顺序存储的线性表称为顺序表,顺序表中的存储元素是连续的
  3. 链式存储的线性表称为链表,链表中的存储元素不一定是连续的,元素节点中存放数据元素以及相邻元素的地址信息
  4. 线性结构常见的有:数组、队列、链表和栈,后面我们会详细讲解。

1.3.2 非线性结构

非线性结构包括:二维数组,多维数组,广义表,树结构,图结构

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