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本書按照循序漸進的原則介紹線性表、棧、隊列、串、樹、圖等數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的邏輯結(jié)構(gòu)、存儲結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)運算，對于經(jīng)典算法使用C++構(gòu)造可執(zhí)行的程序，幫助讀者利用最少的時間和空間資源編寫出z優(yōu)秀最合理的程序。本書可以作為高等院校信息管理與信息系統(tǒng)專業(yè)、軟件專業(yè)、計算機專業(yè)的本科教材，也可以作為其他理工科專業(yè)的選修教材。教師可以根據(jù)本學校的專業(yè)特點、學生情況和教學學時，選講部分章節(jié)的內(nèi)容。

前言

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)研究計算機系統(tǒng)內(nèi)表示、組織、處理和存儲數(shù)據(jù)的方式,算法則著重于程序處理流程的優(yōu)化,二者相輔相成,共同提高程序的時間與空間效率。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程已經(jīng)成為高等學校計算機科學與技術(shù)、信息管理與信息系統(tǒng)、軟件工程等專業(yè)的核心課程,并有越來越多的專業(yè)技術(shù)人員對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)知識提出了更高的需求。

本書共10章和兩個附錄。第1章緒論,主要介紹學習數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的意義、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基本概念,算法中的抽象數(shù)據(jù)類型及其在C++語言中的表示與算法實現(xiàn)的原則,算法的定義、特征及效率分析。第2章線性表,主要介紹線性表的基本概念和邏輯結(jié)構(gòu),線性表的順序存儲結(jié)構(gòu)和鏈表的存儲結(jié)構(gòu),順序表、單鏈表、雙向鏈表及循環(huán)鏈表的相關(guān)操作與C++算法實現(xiàn)。第3章棧與隊列,主要介紹棧和隊列的基本概念、存儲結(jié)構(gòu)和基本操作,以及對應(yīng)的C++算法實現(xiàn),并以算術(shù)表達式轉(zhuǎn)化和求值為例介紹棧和隊列的應(yīng)用。第4章串,主要介紹串的定義、特點、存儲結(jié)構(gòu)和基本的串處理操作,以及對應(yīng)的C++算法實現(xiàn)。第5章數(shù)組和廣義表,主要介紹數(shù)組和廣義表的定義、特點、存儲結(jié)構(gòu)與C++算法實現(xiàn)。第6章樹和二叉樹,主要介紹二叉樹的基本概念、存儲結(jié)構(gòu)及其操作,并研究樹和森林、二叉樹之間的相互轉(zhuǎn)換方法，以及樹的一個重要應(yīng)用——最優(yōu)樹和哈夫曼編碼方法。第7章圖,主要介紹圖的基本概念,圖的鄰接矩陣、鄰接表、十字鏈表、鄰接多重表等存儲結(jié)構(gòu),圖的深度優(yōu)先遍歷與廣度優(yōu)先遍歷算法、最小生成樹算法以及其他應(yīng)用算法。第8章查找,主要介紹查找的基本概念,靜態(tài)查找表、動態(tài)查找表及哈希表的表示方法,順序查找、折半查找、分塊查找、二叉排序樹、二叉平衡樹、B樹、哈希表等查找方法以及C++算法實現(xiàn)與算法分析。第9章排序,主要介紹排序的基本概念,插入排序、希爾排序、快速排序、直接選擇排序、堆排序、歸并排序、基數(shù)排序的方法與C++算法實現(xiàn),以及各種排序算法的比較分析。第10章是一個綜合案例,通過實際生產(chǎn)問題的求解過程，深化讀者對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的理解，提高讀者的綜合應(yīng)用能力,展示數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法的魅力。附錄A給出本書中算法實現(xiàn)時的文件夾結(jié)構(gòu),附錄B給出本書中算法實現(xiàn)時C++類中間的UML關(guān)系圖。每章習題及其參考答案可以通過掃描每章后所附的二維碼得到。

本書的主要特點如下。

(1) 參照數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)普遍的分類規(guī)范進行內(nèi)容編排,涵蓋了一般需要掌握的所有基礎(chǔ)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法,并對算法的效率進行了對比分析。

(2) 實例引入和圖文講解展現(xiàn)了將實際問題轉(zhuǎn)換為抽象的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的方法，并設(shè)計了相應(yīng)的算法。

(3) 基于C++語言面向?qū)ο蟮母拍詈蛯ο箢愒O(shè)計原則進行算法實現(xiàn),體現(xiàn)了面向?qū)ο蟮娜筇攸c——封裝、繼承和多態(tài),利用封裝實現(xiàn)其獨立的原理特點,利用繼承實現(xiàn)各個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之間的關(guān)聯(lián),利用多態(tài)展現(xiàn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在實際問題中的調(diào)用方法。附錄B中涵蓋了各個C++類對應(yīng)的UML類圖,從中可清晰地看到每個類中的屬性與方法,以及各個類之間的關(guān)系。

(4) 為了滿足教學過程中的上機練習需求,書中所有的算法實現(xiàn)均可以通過直接編譯運行,并附上相應(yīng)的算例和運行結(jié)果,便于讀者對比實現(xiàn)。同時，采用.h頭文件與.cpp定義文件分離的方式進行算法實現(xiàn),避免對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)重復定義,引用位置也在附錄A的文件夾結(jié)構(gòu)中詳細展示。

(5) 建議將書中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進行自主實現(xiàn),但同時本書也介紹了幾種基礎(chǔ)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)對應(yīng)的標準模板庫(STL)里的容器,若讀者時間不足,可以在了解后直接使用現(xiàn)有組件。

(6) 每一章最后通過掃描二維碼都有匹配的思考和練習題,包含概念理解、算法拓展、解決實際問題等題型,同時參考答案里附上了每個問題的解題思路、可執(zhí)行的C++代碼及運行結(jié)果供讀者參考。

本書內(nèi)容豐富、結(jié)構(gòu)合理、實用性強,配有電子課件、完整的程序源代碼、習題參考答案等教學資源。

本書由張千帆任主編,莫嘉銘、王翀任副主編。本書的編寫得到了漆鵬飛、吳慶華的支持,并參考了同行專家的著作和成果,在此向他們表示衷心的感謝！

由于作者水平有限,書中難免有不當之處,敬請專家和讀者批評指正。

張千帆2020年5月

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