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第1章 绪论1

1.1 概述1

1.1.1 数据结构的重要性和应用场合1

1.1.2 数据结构的学习方法3

1.2 数据结构的基本知识3

1.2.1 数据结构的定义3

1.2.2 元素的逻辑关系和物理关系4

1.2.3 数据结构应用实例4

1.2.4 抽象数据类型7

1.3 算法和算法描述9

1.3.1 算法的概念9

1.3.2 算法的表达9

1.4 算法的评价11

1.4.1 时间复杂度和空间复杂度的概念11

1.4.2 时间复杂度的估算规则12

1.4.3 时间复杂度估算任务13

1.4.4 常见的不同数量级时间复杂度15

自测练习题15

第2章 线性表和数组17

2.1 线性表的逻辑结构17

2.1.1 线性表的定义17

2.1.2 线性表的基本操作17

2.1.3 任务2.1：合并线性表——抽象描述18

2.2 线性表的顺序存储结构的实现18

2.2.1 顺序存储结构18

2.2.2 基本操作的实现19

2.2.3 动态分配的顺序存储结构介绍21

2.2.4 任务2.2：合并线性表——C语言实现22

2.3 线性表的链式存储结构的实现25

2.3.1 单链表25

2.3.2 单链表的基本操作26

2.3.3 任务2.3：一元多项式的单链表表示30

2.3.4 任务2.4：一元多项式相加32

2.3.5 循环链表和双向链表35

2.4 数组38

2.4.1 数组的基本概念38

2.4.2 数组的顺序存储结构38

2.4.3 特殊矩阵的压缩存储39

2.4.4 任务2.5：稀疏矩阵的转置39

2.5 实训任务42

2.5.1 实训任务2.1：超长正整数相加42

2.5.2 实训任务2.2：求约瑟夫环的出列顺序42

自测练习题43

算法设计题44

第3章 栈和队列46

3.1 栈46

3.1.1 栈的定义及其运算46

3.1.2 任务3.1：表达式处理——抽象描述46

3.1.3 栈的顺序存储结构的实现48

3.1.4 栈的链式存储结构的实现49

3.1.5 任务3.2：表达式处理——C语言实现51

3.1.6 任务3.3：汉诺塔问题的递归实现53

3.2 队列55

3.2.1 队列的定义及运算55

3.2.2 任务3.4：消息的加密和解密——改进的凯撒密码56

3.2.3 队列的顺序存储结构的实现57

3.2.4 任务3.5：消息的加密和解密——C语言实现59

3.2.5 队列的链式存储结构的实现61

3.3 拓展任务63

3.3.1 任务3.6：算术表达式的求值63

3.3.2 任务3.7：模拟停车场管理68

3.4 实训任务73

3.4.1 实训任务3.1：数制转换问题73

3.4.2 实训任务3.2：手机短信息功能的模拟73

自测练习题74

算法设计题75

第4章 树和二叉树76

4.1 树76

4.1.1 树的定义76

4.1.2 树的基本术语77

4.2 二叉树78

4.2.1 二叉树的定义78

4.2.2 二叉树的重要性质78

4.2.3 二叉树的存储结构79

4.2.4 任务4.1：建立二叉树的二叉链表81

4.3 遍历二叉树82

4.3.1 先根遍历二叉树83

4.3.2 任务4.2：求二叉树的叶子结点数85

4.3.3 中根遍历二叉树88

4.3.4 任务4.3：打印二叉树89

4.3.5 后根遍历二叉树91

4.3.6 任务4.4：销毁二叉树92

4.4 线索二叉树94

4.4.1 线索二叉树的基本概念94

4.4.2 中根线索二叉树95

4.5 树和森林97

4.5.1 树的存储结构97

4.5.2 树与二叉树之间的转换97

4.5.3 森林与二叉树的转换98

4.5.4 树和森林的遍历100

4.6 赫夫曼树及其应用101

4.6.1 赫夫曼树的基本概念101

4.6.2 任务4.5：构造赫夫曼树101

4.6.3 任务4.6：赫夫曼编码104

4.7 实训任务106

4.7.1 实训任务4.1：二叉树遍历及应用106

4.7.2 实训任务4.2：设计并输出赫夫曼编码107

自测练习题107

算法设计题108

第5章 图109

5.1 图的基本概念109

5.1.1 图的定义109

5.1.2 图的基本术语110

5.2 图的存储结构111

5.2.1 邻接矩阵表示法111

5.2.2 任务5.1：建立无向图的邻接矩阵112

5.2.3 邻接表115

5.2.4 任务5.2：建立有向图的邻接表116

5.3 图的遍历118

5.3.1 连通图的深度优先搜索遍历119

5.3.2 连通图的广度优先搜索遍历120

5.3.3 任务5.3：求无向图的连通分量121

5.4 图的最小生成树123

5.4.1 生成树的概念123

5.4.2 网络的最小生成树124

5.4.3 任务5.4：局域网布线造价问题128

5.5 最短路径129

5.5.1 从某源点到其余顶点之间的最短路径130

5.5.2 任务5.5：输出最短路径132

5.5.3 求有向网中每一对顶点间的最短路径134

5.6 有向无环图及其应用136

5.6.1 拓扑排序136

5.6.2 关键路径139

5.7 实训任务145

5.7.1 实训任务5.1：游览线路设计145

5.7.2 实训任务5.2：交通咨询146

自测练习题147

算法设计题148

第6章 排序149

6.1 排序的基本概念149

6.2 插入排序150

6.2.1 直接插入排序150

6.2.2 折半插入排序151

6.2.3 希尔排序152

6.3 交换排序153

6.3.1 冒泡排序153

6.3.2 任务6.1：字符串排序154

6.3.3 快速排序156

6.4 选择排序157

6.4.1 简单选择排序157

6.4.2 堆排序159

6.4.3 任务6.2：实现堆排序162

6.5 归并排序164

6.6 基数排序166

6.7 内部排序总结169

6.8 多路归并用于外排序的简介170

6.9 实训任务172

6.9.1 实训任务6.1：成绩表排序172

6.9.2 实训任务6.2：操作系统进程优先级排序173

自测练习题173

第7章 查找174

7.1 查找的基本概念174

7.2 静态查找表175

7.2.1 顺序查找175

7.2.2 折半查找177

7.2.3 索引顺序的查找179

7.3 动态查找表180

7.3.1 二叉排序查找树180

7.3.2 任务7.1：建立二叉排序树183

7.3.3 平衡二叉树与动态平衡技术185

7.3.4 B-树用于外部查找187

7.4 哈希表及其查找192

7.4.1 哈希函数与哈希表192

7.4.2 构造哈希函数的常用方法193

7.4.3 任务7.2：设计哈希函数195

7.4.4 解决冲突的主要方法196

7.4.5 哈希查找效率的分析200

7.4.6 任务7.3：设计哈希表201

7.5 实训任务203

7.5.1 实训任务7.1：二叉排序树的应用203

7.5.2 实训任务7.2：哈希表的应用204

自测练习题204

第8章 数据结构程序设计及其他205

8.1 数据结构程序设计205

8.1.1 算法书写规范205

8.1.2 实习步骤规范207

8.2 实习报告范例208

8.3 其他数据结构和加密算法211

自测练习题214

第9章 Java中已实现数据结构的使用215

9.1 Java中数据结构概述215

9.1.1 Java中数据结构相关类体系215

9.1.2 迭代器217

9.2 链表的实现219

9.2.1 任务9.1：建立一个链表LinkedList219

9.2.2 任务9.2：遍历整个链表219

9.2.3 任务9.3：对链表的常用操作的Java实现220

9.2.4 程序改进221

9.3 可变长数组的实现221

9.3.1 任务9.4：教材管理软件的数据存储实现221

9.3.2 任务9.5：全部教材信息的显示222

9.3.3 任务9.6：教材订购方法的参数传递223

9.4 任务9.7：将教材链表逆序输出224

9.5 哈希表的实现225

9.5.1 任务9.8：根据书号查询教材名225

9.5.2 任务9.9：程序初始值存储和装入228

9.6 自动排序的实现231

9.6.1 任务9.10：教材名自动排序231

9.6.2 任务9.11：将教材信息按教材名排序232

9.6.3 任务9.12：将教材信息按教材价格排序234

9.6.4 任务9.13：将教材信息对按关键字排序234

9.6.5 任务9.14：显示满足条件的部分教材236

自测练习题237

参考文献238