《物件导向资料结构》课件

《物件导向资料结构》课程大纲绪论物件导向编程简介物件导向概念类、对象、封装、继承、多态资料结构数组、链表、栈、队列、树、图算法排序、搜索、遍历什么是物件导向编程物件导向编程(OOP)是一种以对象为中心的编程范式，它将程序分解成独立的、自包含的单元，称为对象。每个对象都具有自己的数据和方法，用于描述其状态和行为。OOP的核心概念包括封装、继承和多态，这些概念允许开发者以更清晰、可维护和可扩展的方式构建复杂系统。类与对象的概念1类类是对象的模板，它定义了对象的属性和方法。2对象对象是类的实例，它拥有类的属性和方法。3关系类是抽象的概念，对象是具体的实例。类的定义类名类名应为有效的标识符，通常用大写字母开头。属性属性是类的数据成员，描述对象的特征。方法方法是类中的函数，定义对象的行动和操作。对象的创建1类定义定义对象的蓝图2实例化使用类创建对象3赋值赋予对象属性值属性与方法属性属性是对象所拥有的特征，它们代表对象的状态和信息。方法方法是对象能够执行的操作，它们定义了对象的行为。访问控制与封装性私有属性只有类本身可以访问的属性。公有方法允许外部访问的函数，用于与对象交互。信息隐藏通过保护内部数据结构，提高代码的可靠性与可维护性。构造函数和析构函数1构造函数在创建对象时自动执行，用于初始化对象属性。2析构函数在对象被销毁时自动执行，用于释放对象占用的资源。继承与多态继承创建新的类，并继承父类的属性和方法。多态使用相同的接口访问不同的实现，实现代码的灵活性和可扩展性。抽象类与接口抽象类抽象类是不能直接实例化的类，它提供了一个通用的模板，用于定义子类必须实现的方法。抽象类可以包含抽象方法，这些方法没有实现，必须在子类中实现。接口接口是一种特殊的抽象类，它只包含抽象方法和常量，不包含任何成员变量。接口定义了一组方法，用于描述对象的行为，而不考虑具体的实现细节。集合类型集合是存储和操作数据的一种重要方式。不同类型的集合提供了不同的数据组织和访问方法。根据具体需求选择合适的集合类型。列表线性结构元素按照顺序排列，每个元素都有前驱和后继。随机访问可以通过索引直接访问任意元素。动态存储可以在运行时动态地添加或删除元素。链表数据结构链表是一种线性数据结构，它由一系列节点组成，每个节点包含数据和指向下一个节点的指针。优点动态内存分配插入和删除操作效率高易于扩展缺点随机访问效率低需要额外的空间存储指针栈后进先出栈是一种后进先出的数据结构，新元素被添加到栈顶，而只能从栈顶移除元素。常见操作常见操作包括压栈（push）、出栈（pop）、获取栈顶元素（peek）等。应用场景栈在函数调用、表达式求值、撤销操作等方面有着广泛的应用。队列先进先出数据按照顺序进入队列，最先进入的数据最先被取出，就像排队买票一样，先排队的人先买到票。生活中的应用在生活中，队列被广泛应用于各种场景，比如打印机任务队列、操作系统中的进程队列等。树层次结构树形结构是一种层次化的数据结构，用于表示具有父子关系的数据。节点树中的每个元素称为节点，节点之间通过边连接。根节点树的最顶层节点称为根节点，没有父节点。二叉树定义二叉树是一种树形结构，每个节点最多有两个子节点，分别称为左子节点和右子节点。类型二叉树可以分为完全二叉树、满二叉树、二叉搜索树等。应用二叉树在计算机科学中应用广泛，例如表达式树、二叉搜索树等。搜索树有序结构搜索树是一种基于节点的有序树状结构，每个节点都存储着一个键值对，并按一定的规则排列。高效搜索通过利用树的结构，搜索树可以有效地进行查找、插入和删除操作，其时间复杂度通常为O(logn)，其中n是节点的数量。常见类型常见的搜索树类型包括二叉搜索树、平衡树（AVL树、红黑树等）以及B树等。哈希表键值对存储哈希表使用键值对来存储数据，快速查找和插入。哈希函数哈希函数将键映射到表中的索引位置，实现快速访问。冲突处理当多个键映射到同一个索引位置时，需要处理冲突，避免数据丢失。应用场景哈希表在数据库索引、缓存系统、网络路由等领域广泛应用。图节点与边图由节点和边组成，节点表示对象，边表示对象之间的关系。有向图与无向图有向图的边具有方向性，无向图的边则没有方向性。图的应用图在计算机科学中广泛应用，例如社交网络、路线规划、物流等。排序算法1排序将一组数据按照特定顺序排列2比较排序通过比较元素大小进行排序3插入排序每次将一个元素插入到已排序序列的适当位置4冒泡排序重复遍历数据，每次将相邻的两个元素进行比较，并交换位置，直到排序完成5选择排序每次从未排序的元素中选择最小的元素，并将其放到已排序序列的末尾时间复杂度分析O(1)常数时间执行时间与输入数据大小无关。O(n)线性时间执行时间与输入数据大小成正比。O(logn)对数时间执行时间与输入数据大小的对数成正比。O(nlogn)线性对数时间执行时间与输入数据大小的线性对数成正比。空间复杂度分析总结与展望收获学习