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[数据结构笔记]数据结构基本概念和算法导论

2020-06-08 05:30 645 查看

一、概念

1.1 基本概念和术语

  • 数据:描述客观事物的符号,是计算机可以操作的对象,是能被计算机识别,并输入给计算机处理的符号集合。

  • 数据元素:是组成数据的、有一定意义的基本单位,在计算机中通常作为整体处理。也被称为记录。

  • 数据项:一个数据元素可以有若干个数据项组成。数据项是数据不可分割的最小单位。

  • 数据对象:是性质相同的数据元素的集合,是数据的子集。

  • 数据结构:是相互之间存在一种或多种特定关系的数据元素的集合。

1.2 逻辑结果和物理结构

1.2.1 逻辑结构

逻辑结构 特点
集合结构 元素间平等
线性结构 元素一对一
树形结构 元素一对多
图形结构 元素多对多

1.2.2 物理结构

  • 数据的逻辑结构在计算机中的存储形式
物理结构 特点
顺序存储结构 逻辑关系和物理关系一致
链式存储结构 任意存放在存储单位,利用指针存放地址

1.3 抽象数据类型

1.3.1 数据类型

指一组性质相同的值的集合及定义在此集合上的一些操作的总称。

  • 原子类型:不可再分解的基本类型,包括整型、实型、字符型等

  • 结构类型:由若干个类型组合而成,例如整型数组由若干个整型数据组成。

1.3.2 抽象数据类型

指一个数学模型及定义在该模型上的一组操作。

  • 在于数据类型的数学抽象特性,拥有自己定义的。

1.3.3 特点

  • 抽象数据类型体现了程序设计中问题分解、抽象和信息隐藏的特性。

二、算法

2.1 定义

算法是解决特定问题求解步骤的描述,在计算机中表现为指令的有限序列,并且每条指令表示一个或多个操作。

2.2 特性

  • 输入、输出、有穷性、确定性和可行性。

2.3 设计要求

  • 正确性、可读性、健壮性、时间效率高和存储量低

2.4 效率度量方法

  • 事后统计法和事前分析估算法

2.5 常见时间复杂度

执行次数函数 非正式术语
12 O(1) 常数阶
2n+3 O(n) 线性阶
3n2+2n+1 O(n2) 平方阶
5log2n+20 O(logn) 对数阶
2n+3nlog2n+19 O(nlogn) nlogn阶
6n3+2n2+3n+4 O(n3) 立方阶
2n O(2n) 指数阶

耗费时间排序:

O(1)<O(logn)<O(n)<O(nlogn)<O(n2)<O(n3)<O(2n)<O(n!)<O(nn)

2.6 空间复杂度

  • 算法的空间复杂度通过计算算法所需的存储空间实现,算法空间复杂度的计算公式记作:S(n)=O(f(n)),其中,n为问题的规模,f(n)为语句关于n所占存储空间的函数。

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