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单元1 数据结构概述与基本算法分析1

教学导航1

引例剖析1

任务1-1分析学生数据的结构特点和存储方式1

任务1-2分析自行车的零部件结构和数据特点3

任务1-3探析城市之间通信网络的最小造价问题3

知识梳理5

1.1数据结构的基本概念5

1.2数据类型与抽象数据类型7

1.3算法和算法分析8

算法探究11

任务1-4设计算法实现3个整数由小到大排序11

任务1-5设计算法计算正整数的阶乘12

任务1-6设计算法采用递归法计算阶乘13

任务1-7设计算法判断素数14

典型应用15

任务1-8设计算法计算矩阵的乘法15

任务1-9设计算法实现超长正整数求和运算17

小试牛刀18

任务1-10分析图书数据的结构特点和存储方式18

任务1-11分析家族的家谱结构和数据特点19

任务1-12分析建设城市之间高速公路网的最小造价问题19

任务1-13探析时间最短的乘坐地铁线路20

任务1-14分析最佳游览线路规划问题22

任务1-15设计算法在数组中查找给定值22

任务1-16设计算法计算阶乘的累加和23

单元习题24

单元2 线性表的分析与应用27

教学导航27

引例剖析27

任务2-1以顺序表方式在数据表中插入与删除记录数据27

任务2-2以单链表方式在数据表中插入与删除记录数据30

知识梳理36

2.1线性表的基本概念37

2.2线性表的基本操作37

2.3顺序表38

2.4单链表39

2.5循环链表40

2.6双向链表40

算法探究41

任务2-3设计算法实现顺序表的基本操作41

任务2-4设计算法实现单链表的基本操作46

任务2-5设计算法实现双向链表的基本操作53

任务2-6设计算法创建循环链表59

典型应用61

任务2-7应用顺序表实现“七乐彩”福利彩票的生成和中奖查询61

任务2-8应用静态循环链表求解约瑟夫环64

任务2-9应用动态循环链表求解约瑟夫环66

小试牛刀69

任务2-10设计算法实现顺序表的就地逆置69

任务2-11设计算法实现单链表的逆置操作70

任务2-12设计算法实现双向链表的逆序输出71

单元习题72

单元3 栈和队列的分析与应用75

教学导航75

引例剖析75

任务3-1编写程序模拟子弹进出弹夹的过程75

任务3-2编写程序模拟银行排队存取款的过程78

知识梳理80

3.1栈的定义81

3.2栈的基本操作81

3.3栈的存储结构82

3.4队列82

3.5队列的基本操作82

3.6队列的存储结构83

算法探究83

任务3-3设计算法实现顺序栈的基本操作83

任务3-4设计算法实现链栈的基本操作87

任务3-5设计算法实现顺序队列的基本操作91

任务3-6设计算法实现链队的基本操作96

典型应用100

任务3-7应用顺序栈实现十进制转换为其他进制100

任务3-8应用顺序栈实现超长整数的加法运算103

任务3-9应用顺序栈求算术表达式的值108

任务3-10应用顺序队列实现消息的加密和解密116

任务3-11应用链队输出符合规定要求的符号三角形118

小试牛刀122

任务3-12应用顺序栈将字符串逆序输出122

任务3-13应用顺序栈检测括号是否匹配123

任务3-14应用链栈判断字符串是否为回文字符串124

任务3-15应用顺序队列模拟医院排队看病126

单元习题127

单元4 树结构的分析与应用130

教学导航130

引例剖析130

任务4-1编写程序模拟家谱结构建立与遍历二叉树131

知识梳理135

4.1二叉树的基本概念135

4.2树的基本概念137

4.3树的表示138

4.4二叉树的主要性质139

4.5二叉树的存储结构140

4.6树的存储结构142

4.7二叉树的基本操作及实现144

4.8二叉树的遍历145

4.9树的基本操作148

4.10树的遍历149

4.11线索二叉树的定义及结构149

4.12哈夫曼树及其应用150

算法探究151

任务4-2设计算法建立二叉树及实现其基本操作151

任务4-3设计算法实现二叉树的多种遍历方式157

任务4-4设计算法建立二叉线索树及实现其基本操作166

任务4-5设计算法建立树及实现其基本操作172

任务4-6设计算法建立哈夫曼树181

任务4-7设计算法应用哈夫曼树构造哈夫曼编码方案183

典型应用188

任务4-8应用二叉树和栈求表达式的值188

任务4-9应用哈夫曼编码实现文本文件的加密和解密197

小试牛刀203

任务4-10设计算法判断一棵二叉树是否为完全二叉树203

任务4-11应用哈夫曼编码进行解码204

单元习题205

单元5 图结构的分析与应用210

教学导航210

引例剖析210

任务5-1建立地铁站点的邻接矩阵210

知识梳理214

5.1图的基本概念214

5.2图的基本操作217

5.3图的存储表示方法217

5.4图的遍历219

5.5图的最小生成树220

5.6图的最短路径220

5.7AOV网与拓扑排序222

算法探究223

任务5-2设计算法建立有向图的邻接矩阵表示223

任务5-3设计算法建立无向图的邻接表表示225

任务5-4设计算法实现邻接矩阵表示的图的深度优先遍历228

任务5-5设计算法实现邻接表表示的图的深度优先遍历230

任务5-6设计算法实现邻接矩阵表示的图的广度优先遍历233

任务5-7设计算法实现邻接表表示的图的广度优先遍历235

典型应用238

任务5-8应用普里姆算法求解最小生成树238

任务5-9应用克鲁斯卡尔算法求解最小生成树243

任务5-10应用迪杰斯特拉算法求解单源图的最短路径248

任务5-11应用弗洛伊德算法求解无向图的最短路径253

任务5-12编写程序实现拓扑排序算法并输出拓扑序列257

小试牛刀261

任务5-13建立高速公路线路图的邻接矩阵表示261

任务5-14建立有向图的邻接表表示261

任务5-15求解高速公路线路图的最小生成树262

任务5-16求解花费时间最短的游览线路262

单元习题262

单元6 排序的分析与应用266

教学导航266

引例剖析266

任务6-1应用直接插入排序法对磁盘数据进行排序266

任务6-2应用选择排序法对商品数据进行排序269

知识梳理273

6.1排序的基本概念273

6.2插入排序274

6.3交换排序276

6.4选择排序278

6.5二路归并排序279

算法探究280

任务6-3设计算法实现插入排序280

任务6-4设计算法实现希尔排序282

任务6-5设计算法实现冒泡排序284

任务6-6设计算法实现快速排序286

任务6-7设计算法实现简单选择排序290

任务6-8设计算法实现堆排序292

任务6-9设计算法实现二路汇并排序298

典型应用300

任务6-10应用冒泡排序法和选择排序法对图书数据进行排序300

任务6-11应用希尔排序法和堆排序法对学生数据进行排序304

小试牛刀307

任务6-12编写程序应用插入排序法实现图书销量的降序排列307

任务6-13编写程序应用选择排序法实现成绩的降序排列308

任务6-14编写程序应用冒泡排序法实现学生姓名的降序排列309

单元习题309

单元7 查找的分析与应用315

教学导航315

引例剖析315

任务7-1查找指定名称的手机数据315

知识梳理317

7.1查找的基本概念317

7.2静态查找319

7.3二叉排序树及查找322

7.4哈希表查找323

算法探究327

任务7-2设计算法应用顺序查找法查找指定数据327

任务7-3设计算法应用折半查找法查找指定数据329

任务7-4设计算法建立二叉排序树并查找指定数据332

任务7-5设计算法应用哈希表实现数据的查找335

典型应用338

任务7-6应用顺序查找法查找图书数据338

任务7-7应用二叉排序树查找学生数据339

小试牛刀341

任务7-8应用顺序查找法查找指定学号的学生数据341

任务7-9应用折半查找法查找指定姓名的学生数据342

单元习题343

附录A 数据结构综合训练345

附录B 数据结构常见术语中英文对照表349

参考文献351