Python数据结构与算法

本书是一本专为计算机 科学学习者编写的教材，采 用Python语言详细介绍了数 据结构与算法的基础知识、 核心概念和实际应用。本书 内容丰富，包括线性数据结 构、树、图、排序、搜索等 经典主题，并通过实际案例 分析，展示了算法在解决现 实问题中的应用。书中每个 章节都配有习题和实训任务 ，旨在培养学生的编程实践 能力和解决复杂问题的能力 。此外，书中还提供了课外 拓展资源，鼓励学生深入探 索和实践，以适应不断变化 的技术需求。 本书适合希望深入理解 数据结构和算法的读者阅读 ，无论是计算机科学相关专 业的学生还是自学者，都可 以通过本书提高解决复杂问 题的能力。

第1章 数据结构与算法绪论 1.1 算法 1.1.1 生活中的算法 1.1.2 算法的定义 1.2 数据结构 1.2.1 数据结构的定义 1.2.2 数据结构的设计原则 1.3 数据结构与算法的关系 1.4 数据结构与算法的应用 1.5 小结与习题 1.5.1 小结 1.5.2 习题 第2章 算法复杂度分析 2.1 案例：一个简单的搜索引擎 2.1.1 案例描述 2.1.2 案例实现 2.2 算法复杂度的概念 2.2.1 算法 2.2.2 算法复杂度 2.2.3 算法复杂度的重要性 2.3 时间复杂度的分析方法 2.3.1 时间复杂度的概念 2.3.2 时间复杂度的作用 2.3.3 时间复杂度的分析方法 2.3.4 常见的时间复杂度示例 2.3.5 案例分析 2.4 空间复杂度的分析方法 2.4.1 空间复杂度的概念 2.4.2 空间复杂度的作用 2.4.3 空间复杂度的分析方法 2.4.4 常见的空间复杂度示例 2.4.5 案例分析 2.5 最好、最坏和平均情况分析 2.5.1 概念 2.5.2 分析示例 2.6 小结与习题 2.6.1 小结 2.6.2 习题 2.7 实训任务 2.8 课外拓展 第3章 线性数据结构 3.1 案例：简单的计算器 3.1.1 案例描述 3.1.2 案例实现 3.2 线性数据结构的概念 3.2.1 数据结构的分类 3.2.2 线性数据结构 3.2.3 非线性数据结构 3.3 数组 3.3.1 数组的概念 3.3.2 数组的操作 3.3.3 数组的优、缺点 3.3.4 数组的应用 3.4 链表 3.4.1 链表的概念 3.4.2 链表的实现及操作 3.4.3 链表的优、缺点 3.4.4 链表的扩展 3.4.5 链表的应用 3.5 栈 3.5.1 栈的概念 3.5.2 栈的实现及操作 3.5.3 栈的优、缺点 3.5.4 栈的应用 3.6 队列 3.6.1 队列的概念 3.6.2 队列的实现及操作 3.6.3 队列的优、缺点 3.6.4 队列的应用 3.7 小结与习题 3.7.1 小结 3.7.2 习题 3.8 实训任务 3.9 课外拓展 第4章 树 4.1 案例：文件系统的遍历 4.1.1 案例描述 4.1.2 案例实现 4.2 树的概念 4.2.1 树的基本概念 4.2.2 二叉树的基本概念 4.3 二叉树的实现及基本操作 4.3.1 二叉树节点定义 4.3.2 二叉树的操作 4.4 二叉树的遍历 4.4.1 二叉树遍历的概念 4.4.2 广度优先遍历 4.4.3 深度优先遍历 4.5 二叉树的应用 4.6 小结与习题 4.6.1 小结 4.6.2 习题 4.7 实训任务 4.8 课外拓展 第5章 图 5.1 案例：社交网络中的关系处理 5.1.1 案例描述 5.1.2 案例实现 5.2 图的概念 5.2.1 图的定义 5.2.2 图的分类与常用术语 5.3 图的实现及基本操作 5.3.1 图的实现 5.3.2 图的基本操作 5.4 图的遍历 5.4.1 图的遍历的概念 5.4.2 广度优先遍历 5.4.3 深度优先遍历 5.5 图的应用 5.6 小结与习题 5.6.1 小结 5.6.2 习题 5.7 实训任务 5.8 课外拓展 第6章 搜索算法 6.1 案例：图书馆图书检索系统 6.1.1 案例描述 6.1.2 案例实现 6.2 线性搜索 6.2.1 线性搜索的基本原理 6.2.2 线性搜索算法 6.2.3 线性搜索的应用场景 6.3 有序表搜索 6.3.1 有序表搜索基本原理 6.3.2 二分搜索算法 6.3.3 插值搜索算法 6.3.4 斐波那契搜索算法 6.3.5 有序表搜索的应用场景 6.4 二叉排序树 6.4.1 二叉排序树的概念 6.4.2 二叉排序树的操作 6.4.3 二叉排序树的应用场景 6.5 哈希表与哈希搜索 6.5.1 哈希表与哈希搜索的概念 6.5.2 哈希表实现 6.5.3 哈希冲突 6.5.4 哈希表与哈希搜索的应用场景 6.6 小结与习题 6.6.1 小结 6.6.2 习题 6.7 实训任务 6.8 课外拓展 第7章 排序算法 7.1 案例：电商平台商品列表 7.1.1 案例描述 7.1.2 案例实现 7.2 排序算法 7.2.1 排序算法的定义 7.2.2 常见排序算法 7.2.3 排序算法分析 7.3 插入排序 7.3.1 算法原理 7.3.2 算法实现 7.3.3 算法分析 7.3.4 算法优化之希尔排序 7.4 选择排序 7.4.1 算法原理 7.4.2 算法实现 7.4.3 算法分析 7.5 冒泡排序 7.5.1 算法原理 7.5.2 算法实现 7.5.3 算法分析 7.6 快速排序 7.6.1 算法原理 7.6.2 算法实现 7.6.3 算法分析 7.7 归并排序 7.7.1 算法原理 7.7.2 算法实现 7.7.3 算法分析 7.8 桶排序 7.8.1 算法原理 7.8.2 算法实现 7.8.3 算法分析 7.9 计数