数据结构与实训（第4版）（微课版）

全书共8章及1个附录：第1章介绍了数据结构和算法的基本概念；第2～4章介绍了线性表、堆栈、队列、串、数组；第5、6章介绍了非线性结构，即树形结构和图状结构，第7、8章介绍了两个基本技术，即查找和排序；附录A介绍了实训的相关知识，包括实训的步骤、实训报告规范和实训的上机环境等内容。本书详细阐述了数据结构的基本概念、各种不同的存储结构，以及在不同存储结构上的主要算法的实现，并给出了丰富的典型例题，以帮助读者有效理解。本书可作为高等院校、高等职业院校计算机及相关专业数据结构课程的教材。

张新颜 ，女，毕业于华中科技大学，硕士学位。从事计算机软件教学工作二十多年，主讲过C、VB等多种程序设计语言课程以及数据结构、微机原理、软件测试等课程，多次获得学院教学质量一、二等奖，“数据结构”课程2008年被评为学院精品课程。参加多项教学研究项目，参与多项省级科研项目的开发工作，所有项目均通过省级鉴定。曾多次被评为学院优秀教师，毕业设计优秀指导教师。

目录 第1 章 概论 ................................................ 1 1.1 引言........................................................ 2 1.1.1 什么是数据结构 ....................... 2 1.1.2 数据结构研究什么 ................... 2 1.2 数据结构的基本概念 ............................ 4 1.3 算法和算法的分析 ................................ 4 1.3.1 算法及算法的描述 ................... 4 1.3.2 算法设计的要求 ....................... 5 1.3.3 算法的分析 ............................... 6 1.4 算法知识准备 ........................................ 8 1.4.1 算法描述规范 ........................... 8 1.4.2 C 语言核心知识 ........................ 9 1.5 总结与提高 .......................................... 11 习题 .............................................................. 11 第2 章 线性表 .......................................... 14 2.1 线性表的定义及基本运算 .................. 15 2.1.1 线性表的定义 ......................... 15 2.1.2 线性表的基本运算 ................. 15 2.2 线性表的顺序存储结构 ...................... 16 2.2.1 顺序表 ..................................... 16 2.2.2 顺序表上基本运算的实现 ..... 16 2.3 线性表的链式存储结构 ...................... 20 2.3.1 单链表及其基本运算 ............. 20 2.3.2 循环链表 ................................. 24 2.4 顺序表与链表的比较 .......................... 25 2.5 典型例题 .............................................. 26 2.6 实训例题 .............................................. 28 2.6.1 实训例题1：有序顺序表的建立及查找 ............................. 28 2.6.2 实训例题2：多项式的表示和相加 ......................................... 31 2.7 总结与提高 ......................................... 35 2.7.1 主要知识点 ............................. 35 2.7.2 提高例题 ................................. 36 习题 .............................................................. 37 实训习题 ...................................................... 39 第3 章 堆栈和队列 .................................. 41 3.1 堆栈 ..................................................... 42 3.1.1 堆栈的定义及基本运算 ......... 42 3.1.2 堆栈的顺序存储结构 ............. 42 3.1.3 堆栈的链式存储结构 ............. 45 3.2 堆栈典型例题 ..................................... 48 3.3 队列 ..................................................... 49 3.3.1 队列的定义及运算 ................. 49 3.3.2 队列的顺序存储结构 ............. 50 3.3.3 队列的链式存储结构 ............. 52 3.4 队列典型例题 ..................................... 54 3.5 实训例题 ............................................. 56 3.5.1 实训例题1：循环队列的操作 ......................................... 56 3.5.2 实训例题2：括号配对 .......... 58 3.6 总结与提高 ......................................... 62 3.6.1 主要知识点 ............................. 62 3.6.2 提高例题 ................................. 62 习题 .............................................................. 64 实训习题 ...................................................... 67 第4 章 串与数组 ...................................... 68 4.1 串及其基本运算 .................................. 69 4.1.1 串的基本概念 ......................... 69 4.1.2 串的基本运算 ......................... 69 4.2 串的存储结构 ...................................... 70 4.2.1 串的顺序存储结构 ................. 71 4.2.2 串的堆式存储结构 ................. 73 4.2.3 串的链式存储结构 ................. 74 4.3 数组...................................................... 75 4.3.1 数组的定义 ............................. 75 4.3.2 一维数组、二维数组和多维数组 ......................................... 75 4.4 典型例题 .............................................. 77 4.5 实训例题 .............................................. 78 4.5.1 实训例题1：字符串操作 ...... 78 4.5.2 实训例题2：二维数组 .......... 81 4.6 总结与提高 .......................................... 83 4.6.1 主要知识点 ............................. 83 4.6.2 提高例题 ................................. 84 习题 .............................................................. 86 实训习题....................................................... 88 第5 章 树和二叉树 .................................. 89 5.1 树 ......................................................... 90 5.1.1 树的基本概念 ......................... 90 5.1.2 树的基本操作 ......................... 92 5.1.3 树的存储结构 ......................... 93 5.2 二叉树 .................................................. 96 5.2.1 二叉树的定义及基本操作 ..... 96 5.2.2 二叉树的性质 ......................... 97 5.2.3 二叉树的存储结构 ................. 99 5.3 遍历二叉树 ........................................ 102 5.3.1 二叉树的遍历方法 ............... 102 5.3.2 二叉树遍历算法应用典型例题 ....................................... 111 5.4 树和二叉树的关系 ............................ 113 5.4.1 将树转换为二叉树 ............... 113 5.4.2 树的遍历 ............................... 114 5.5 哈夫曼树及其应用 ............................ 115 5.5.1 哈夫曼树的定义及构造 ....... 115 5.5.2 哈夫曼树的应用 ................... 119 5.6 典型例题 ........................................... 121 5.7 实训例题 ........................................... 123 5.7.1 实训例题1：根据顺序存储结构建立二叉树二叉链表，并对二叉树进行先序、中序、后序遍历 ............................... 123 5.7.2 实训例题2：设计哈夫曼编码 ....................................... 127 5.8 总结与提高 ....................................... 132 5.8.1 主要知识点 ........................... 132 5.8.2 提高例题 ............................... 133 习题 ............................................................ 134 实训习题 .................................................... 137 第6 章 图 ................................................ 138 6.1 图的定义、基本术语和基本操作 .... 139 6.1.1 图的定义 ............................... 139 6.1.2 图的基本术语 ....................... 139 6.1.3 图的基本操作 ....................... 141 6.2 图的存储结构 ................................... 142 6.2.1 邻接矩阵 ............................... 142 6.2.2 邻接表 ................................... 144 6.2.3 邻接矩阵和邻接表的比较 .... 147 6.3 图的遍历 ........................................... 147 6.3.1 连通图的深度优先搜索 ....... 148 6.3.2 连通图的广度优先搜索 ....... 149 6.3.3 非连通图的遍历 ................... 151 6.4 最小生成树 ....................................... 151 6.4.1 相关概念 ............................... 151 6.4.2 普里姆算法 ........................... 152 6.4.3 克鲁斯卡尔算法 ................... 153 6.5 最短路径 ........................................... 154 6.6 拓扑排序 ........................................... 158 6.7 典型例题 ........................................... 161 6.8 实训例题 ........................................... 165 6.8.1 实训例题1：图的遍历 ........ 165 6.8.2 实训例题2：设计学习计划 ....................................... 170 6.9 总结与提高 ....................................... 174 6.9.1 主要知识点 ........................... 174 6.9.2 提高例题 ............................... 174 习题 ............................................................ 176 实训习题..................................................... 179 第7 章 查找 ............................................ 180 7.1 基本概念 ............................................ 181 7.2 线性表的查找 .................................... 181 7.2.1 顺序查找 ............................... 181 7.2.2 折半查找 ............................... 183 7.2.3 分块查找 ............................... 185 7.3 二叉排序树的查找 ............................ 186 7.3.1 二叉排序树的定义 ............... 187 7.3.2 二叉排序树的查找算法 ....... 187 7.3.3 二叉排序树的建立与插入 ... 188 7.3.4 二叉排序树的查找算法分析 191 7.4 哈希表的查找 .................................... 191 7.4.1 哈希表的概念 ....................... 191 7.4.2 哈希函数的构造方法 ........... 192 7.4.3 处理冲突的方法 ................... 194 7.4.4 哈希表上的运算 ................... 198 7.5 典型例题 ............................................ 200 7.6 实训例题 ............................................ 203 7.6.1 实训例题1：构造二叉排序树 ................................... 203 7.6.2 实训例题2：哈希表的操作 ....................................... 206 7.7 总结与提高 ........................................ 211 7.7.1 主要知识点 ........................... 211 7.7.2 提高例题 ............................... 212 习题 ............................................................ 213 实训习题..................................................... 215 第8 章 排序 ............................................ 216 8.1 排序的基本概念 ............................... 217 8.2 插入排序 ........................................... 217 8.2.1 直接插入排序 ....................... 218 8.2.2 希尔排序 ............................... 219 8.3 交换排序 ........................................... 221 8.3.1 冒泡排序 ............................... 221 8.3.2 快速排序 ............................... 222 8.4 选择排序 ........................................... 224 8.4.1 直接选择排序 ....................... 224 8.4.2 堆排序 ................................... 225 8.5 各种内部排序方法的比较 ............... 230 8.6 典型例题 ........................................... 230 8.7 实训例题 ........................................... 232 8.7.1 实训例题1：不同排序算法的比较 ....................................... 232 8.7.2 实训例题2：学生成绩名次表 ................................... 240 8.8 总结与提高 ....................................... 246 8.8.1 主要知识点 ........................... 246 8.8.2 提高例题 ............................... 246 习题 ............................................................ 248 实训习题 .................................................... 251 附录A 数据结构实训指南 ..................... 252