数据结构(严蔚敏)课件第10章

数据结构(严蔚敏)课件第10章引言数据结构基础概念线性表栈队列树形结构contents目录引言01数据结构是计算机科学和软件工程领域的基础知识，是计算机程序设计的重要理论基础。数据结构课程是计算机科学与技术专业的核心课程之一，对于培养学生的算法设计能力和解决实际问题的能力具有重要意义。本章主要介绍树形结构中的二叉树及其应用，包括二叉树的定义、性质、存储结构、遍历算法以及二叉树的应用等。背景介绍010204章节目标掌握二叉树的基本概念、性质和存储结构。理解二叉树的遍历算法，包括前序遍历、中序遍历和后序遍历。学习二叉树在计算机科学中的应用，如堆排序、二叉搜索树等。通过实践练习，培养学生的算法设计和编程能力。03数据结构基础概念02数据结构定义数据结构的组成数据元素数据项数据结构定义01020304数据结构是数据之间的相互关系的集合，包括数据的表示和操作。数据结构包括数据元素、数据项、数据类型、数据操作和数据约束等部分。数据结构中的基本单位，表示数据的最小单位。数据元素中的具体内容，可以是数值、字符、图像等。如整型、浮点型、字符型等。基本数据类型自定义数据类型抽象数据类型用户根据需要自定义的数据类型，如结构体、类等。对数据类型的抽象描述，包括数据元素和相关操作。030201数据类型分类合理的数据结构能够减少数据的存储空间，提高存储效率。提高数据存储效率通过合理的数据结构，能够加快数据的查找、插入、删除等操作的速度。提高数据处理速度合理的数据结构能够使软件更加模块化、可维护和可扩展。提高软件可维护性合理的数据结构能够减少软件中的错误和漏洞，提高软件的可靠性。提高软件可靠性数据结构的重要性线性表03线性表是一种具有n个元素的有限序列，其中n大于0，每个元素有唯一的位置，即下标从0到n-1。线性表线性表具有一对一的映射关系，即每个元素在表中的位置是唯一的，且线性表中的元素个数是有限的。线性表的特性线性表的定义使用数组来存储线性表中的元素，通过数组下标来访问和操作元素。数组实现使用链表来存储线性表中的元素，每个元素包含数据域和指针域，通过指针来链接各个元素。链表实现结合数组和链表的优点，使用动态内存分配来创建和删除元素，具有更好的灵活性和效率。动态数组实现线性表的实现方式

线性表的应用场景通讯录管理使用线性表来存储和管理通讯录中的联系人信息，方便查找、添加、删除和修改联系人信息。日志管理使用线性表来存储和管理系统日志信息，按照时间顺序排列日志条目，便于查询和审计。任务调度使用线性表来存储和管理任务列表，按照任务优先级或时间顺序进行排序和调度。栈04栈的定义：栈是一种特殊的线性表，只允许在表的一端进行插入和删除操作。栈的表示方法：数组、链表等。栈的特性：后进先出（LastInFirstOut，LIFO）。栈的常用操作：push（入栈）、pop（出栈）、peek（查看栈顶元素）等。栈的定义栈的最大容量取决于其实现方式。栈的容量一个空的栈没有任何元素；非空的栈至少有一个元素。空栈与非空栈栈的插入和删除操作发生在固定的端点，称为栈顶。栈的边界栈的性质函数调用机制函数调用的参数和返回地址可以通过栈来保存和恢复。后进先出数据存储例如括号匹配、表达式求值等。深度优先搜索使用栈来保存节点访问的状态，避免重复访问。栈的应用场景队列050102队列的定义队列中的元素遵循先进先出（FIFO）的原则。队列是一种特殊的线性表，只允许在表的前端进行删除操作，在表的后端进行插入操作。

队列的性质队列具有先进先出（FIFO）的性质，即最早进入队列的元素将最先出队。队列是一种特殊的线性表，其插入和删除操作分别在表的后端和前端进行，遵循严格的FIFO原则。队列中的元素不重复，即每个元素在队列中只出现一次。队列的应用场景任务调度：在多任务系统中，可以使用队列来管理任务的执行顺序，按照任务的优先级或到达时间将任务加入队列，然后按照队列的先进先出原则执行任务。网络通信：在网络通信中，可以使用队列来管理数据的发送和接收。当有新的数据包到达时，将其加入发送队列，按照先进先出的原则逐个发送数据包。同时，接收端也可以使用队列来管理接收到的数据包，确保数据包的顺序正确。事件处理：在事件驱动的系统中，可以使用队列来管理事件的触发和处理。当有新的事件发生时，将其加入事件队列，系统按照先进先出的原则逐个处理事件。缓冲处理：在输入输出系统中，可以使用队列作为缓冲区来暂时存储待处理的数据。当数据量较大时，可以将数据加入队列进行缓冲，然后按照先进先出的原则逐个处理数据，避免数据丢失或处理不及时的情况发生。树形结构06树形结构的定义树形结构是一种层次结构，其中每个节点可以有多个子节点，但只能有一个父节点。树形结构通常用于表示具有层次关系的数据，例如组织结构、文件系统等。B树B树是一种自平衡的多路搜索树，能够保持数据有序，以便进行高效的查找、插入和删除操作。二叉树每个节点最多有两个子节点，通常称为左子节点和右子节点。多叉树每个节点可以有多个子节点。平衡树在二叉树中，如果每个节点的左子树和右子树的高度差不超过1，则称为平衡树。平衡树在查找、插入和删除操作中具有良好的性能。树形结构的分类文件系统通常采用树形结构来组织和管理文件和目录。文件