数据结构与算法分析（C++语言版 第2版）

本书是工业和信息化部“十二五”规划教材，全书借鉴了国内外高等院校“数据结构”相关教材，吸收了当代计算机领域最新成果。内容鸟瞰全貌，删减陈旧，反映新知，并在相关章节增加了典型习题。 本书共10章，介绍了数据结构的基本理论及方法，主要有绪论、线性表、栈和队列、串、数组和广义表、树和二叉树、图、查找、内部排序，以及算法设计与分析等内容。本书配备了微课视频、演示动画，扫码即可观看，同时，还提供课堂教学指导、习题课教学指导、实验教学指导、自学辅导、综合训练等资源。 本书可作为高等学校计算机科学与技术、软件工程等专业的本科生或研究生的教材，也可作为相关领域工程技术人员的参考书。

张琨，南京理工大学计算机学院教授，博士生导师，现任计算机科学与工程学院副院长。目前的研究领域主要包括：复杂网络理论与应用、可信计算、网络与信息安全、软件工程。

第 1章 绪论 1 1.1数据结构的概念　1 1.1.1　数据结构的发展　1 1.1.2　什么是数据结构　2 1.1.3　数据结构的研究对象　4 1.1.4　数据结构相关概念及术语　5 1.2数据类型和抽象数据类型　8 1.2.1　数据类型　8 1.2.2　抽象数据类型　9 1.3　算法和算法分析　11 1.3.1　算法特性　11 1.3.2　算法设计的要求　11 1.3.3　算法的性能分析与度量　12 1.4　并发数据结构概念　16 1.4.1并发的概念　18 1.4.1并发的途径　18 1.4.2并发数据结构的设计原则　18 习题一　18 第　2章 线性表　23 2.1　线性表的基本概念　23 2.1.1　线性表的概念　23 2.1.2　线性表的抽象数据类型定义　24 2.2　线性表的顺序存储结构　27 2.2.1　线性表的顺序存储表示　27 2.2.2顺序表的类定义和基本操作　28 2.2.3顺序表的应用　35 2.2.4　顺序表的特点　36 2.3　线性表的链式存储结构　36 2.3.1单链表　37 2.3.2　静态链表　43 2.3.3循环链表　49 2.3.4双向链表　50 2.3.5　并发链表　51 2.4　线性表的应用：一元多项式的表示及运算　52 2.4.1　一元多项式的表示　53 2.4.2　一元多项式的实现　54 习题二　58 第3章　栈和队列　62 3.1栈的基本概念　62 3.1.1　栈的概念　62 3.1.2　栈的抽象数据类型　63 3.2　栈的顺序存储结构及实现　63 3.2.1　顺序栈的概念　64 3.2.2　顺序栈的类定义和基本操作　64 3.2.3　顺序栈的应用　65 3.3　栈的链式存储结构及实现　71 3.3.1　链栈的概念　71 3.3.2　链栈的类定义和基本操作　71 3.3.3　并发栈　72 3.4　队列的基本概念　75 3.4.1　队列的概念　75 3.4.2　队列的抽象数据类型　75 3.5　队列的顺序存储　76 3.5.1　循环队列　77 3.5.2　循环队列的类定义和基本操作　78 3.6　队列的链式存储　79 3.6.1　链队列的概念　79 3.6.2　链队列的类定义和基本操作　80 3.6.3　链队列的应用　81 3.6.4　并发队列　86 习题三　86 第4章　串　90 4.1　串的基本概念　90 4.1.1　串的概念　90 4.1.2　串的抽象数据类型　90 4.2　串的表示与实现　92 4.2.1　定长顺序存储表示　92 4.2.2　堆分配存储表示　94 4.2.3　链式存储表示　96 4.3　串的模式匹配　96 4.3.1　模式匹配方法BF　97 4.3.2　模式匹配方法KMP　98 习题四　100 第5章　数组和广义表　104 5.1　数组的基本概念　104 5.1.1　数组的概念　104 5.1.2　数组的抽象数据类型　105 5.2　数组的存储结构　105 5.3　矩阵的压缩存储　108 5.3.1　特殊矩阵的压缩存储　108 5.3.2　稀疏矩阵的压缩存储　110 5.4　广义表的基本概念　118 5.4.1　广义表的概念　118 5.4.2　广义表的抽象数据类型　119 5.4.3　广义表的存储结构和类定义　120 5.4.4　广义表的递归算法　121 习题五　123 第6章　树和二叉树　127 6.1　树　127 6.1.1　树的概念　127 6.1.2　基本术语　128 6.1.3　树的抽象数据类型　129 6.1.4　树的性质　131 6.1.5　树的存储结构　132 6.1.6　树的遍历　135 6.1.7　树的应用　136 6.2　森林　138 6.2.1　森林的存储结构　138 6.2.2　森林的遍历　140 6.3　二叉树　140 6.3.1　二叉树的概念　140 6.3.2　二叉树的性质　141 6.3.3　二叉树的抽象数据类型　145 6.3.4　二叉树的存储结构　148 6.3.5　遍历二叉树　150 6.3.6　线索二叉树　162 6.4　树、森林与二叉树的转换　169 6.4.1　树与二叉树的转换　169 6.4.2　森林与二叉树的转换　170 6.5　堆　172 6.6　哈夫曼树和哈夫曼编码　173 6.6.1　哈夫曼树的概念　173 6.6.2　哈夫曼树的构造　174 6.6.3　哈夫曼编码　177 习题六　179 第7章　图　182 7.1　图的基本概念　182 7.1.1　图的概念　182 7.1.2　图的基本术语　183 7.1.3　图的抽象数据类型　187 7.2　图的存储结构　188 7.2.1　图的顺序存储结构－邻接矩阵　188 7.2.2　图的链式存储结构　191 7.3　图的遍历　196 7.3.1　深度优先搜索　196 7.3.2　广度优先搜索　197 7.3.3　连通分量和重连通分量　198 7.4　最小生成树　201 7.4.1　最小生成树的定义　202 7.4.2　最小生成树的构造算法　202 7.5　有向无环图及其应用　207 7.5.1　AOV网与拓扑排序　208 7.5.2　AOE网与关键路径　211 7.6　最短路径　218 7.6.1　单源最短路径　218 7.6.2　每对顶点间的最短路径　221 习题七　223 第8章　查找　226 8.1　查找的基本概念　226 8.2　静态查找表　228 8.2.1　顺序查找　228 8.2.2　有序表的查找　230 8.2.3　分块查找　232 8.3　动态查找表　234 8.3.1　二叉排序树　234 8.3.2　平衡二叉树　241 8.3.3　B_树　248 8.3.4　并发查找树　256 8.4　哈希表　256 8.4.1　哈希表的概念　256 8.4.2　哈希函数　257 8.4.3　处理冲突的方法　259 8.4.4　哈希查找算法及分析　261 8.4.5　并发哈希表及其应用　263 习题八　264 第9章　内部排序　267 9.1　排序的基本概念　267 9.2　插入排序　269 9.2.1　直接插入排序　269 9.2.2　折半插入排序　272 9.2.3　表插入排序　274 9.2.4　希尔排序　278 9.3　交换排序　280 9.3.1　冒泡排序　280 9.3.2　快速排序　282 9.4　选择排序　286 9.4.1　简单选择排序　286 9.4.2　树形选择排序　289 9.4.3　堆排序　291 9.5　归并排序　295 9.6　基数排序　298 9.6.1　多关键字的排序　298 9.6.2　链式基数排序　298 9.7　各种内部排序方法的比较讨论　302 习题九　303 第　10章 算法设计与分析　306 10.1　分治法　306 10.2　回溯法　308 10.3　贪心算法　313 10.4　动态规划法　315 10.5　分支限界法　319 习题十　325 附录　词汇索引　327