在計算機科學中，數據結構是一門進階性課程，概念抽象，難度較大。Python語言的語法簡單，交互性強。用Python來講解數據結構等主題，比C語言等實現起來更為容易，更為清晰。
《數據結構 Python語言描述》第1章簡單介紹了Python語言的基礎知識和特性。第2章到第4章對抽象數據類型、數據結構、復雜度分析、數組和線性鏈表結構進行了詳細介紹，第5章和第6章重點介紹了面向對象設計的相關知識、第5章包括接口和實現之間的重點差異、多態以及信息隱藏等內容，第6章主要講解繼承的相關知識，第7章到第9章以棧、隊列和列表為代表，介紹了線性集合的相關知識。第10章介紹了各種樹結構，第11章講解了集和字典的相關內容，第12章介紹了圖和圖處理算法。每章*后，還給出了復習題和案例學習，幫助讀者鞏固和思考。
《數據結構 Python語言描述》不僅適合高等院校計算機專業師生閱讀，也適合對Python感興趣的讀者和程序員閱讀。
不管你是程序設計愛好者、計算機專業的學生還是一位專業程序員，本書都是你通過Python編程語言學習面向對象設計和數據結構的不錯的入門教程。通過清晰的示例、按部就班的講解以及眾多實用的練習，本書教你通過Python理解并使用數據結構。
● 使用多態和繼承來設計集合類；
● 集合接口的多個實現；
● 不同的集合實現的時間 空間代價分析。
Kenneth A .Lambert是華盛頓與李大學的計算機科學教授和系主任。他教授編程課程30 年 ，并且是計算機科學教育的積極研究者。Lambert編著以及與人合著了一共2 5 本教材，包括與Douglas Nance和Thomas Naps編寫的一系列C 入門教材，與Martin Osbor ne編寫的一系列Java入門教材， 以及一系列Python入門教材。他還是《Easy GUI Progr amming in Python》的作者。
第1章 Python編程基礎1
1.1 基本程序要素1
1.1.1 程序和模塊1
1.1.2 Python程序示例：猜數字1
1.1.3 編輯、編譯并運行
Python程序2
1.1.4 程序注釋3
1.1.5 詞法元素3
1.1.6 拼寫和命名慣例3
1.1.7 語法元素4
1.1.8 字面值4
1.1.9 字符串字面值4
1.1.10 運算符和表達式5
1.1.11 函數調用5
1.1.12 print函數5
1.1.13 input函數5
1.1.14 類型轉換函數和
混合模式運算6
1.1.15 可選的和關鍵字
函數參數6
1.1.16 變量和賦值語句6
1.1.17 Python數據類型7
1.1.18 import語句7
1.1.19 獲取關于程序組件
的幫助7
1.2 控制語句8
1.2.1 條件式語句8
1.2.2 使用if __name__ ==
"__main__"9
1.2.3 循環語句10
1.3 字符串及其運算10
1.3.1 運算符10
1.3.2 格式化字符串以便輸出11
1.3.3 對象和方法調用13
1.4 內建Python集合及其操作13
1.4.1 列表14
1.4.2 元組14
1.4.3 遍歷序列14
1.4.4 字典15
1.4.5 搜索一個值15
1.4.6 對集合應用模式匹配15
1.5 編寫新的函數16
1.5.1 函數定義16
1.5.2 遞歸函數17
1.5.3 嵌套的函數定義19
1.5.4 高階函數19
1.5.5 使用lambda表達式
創建匿名函數20
1.6 捕獲異常20
1.7 文件及其操作21
1.7.1 文本文件的輸出22
1.7.2 將數字寫入到一個
文本文件22
1.7.3 從文本文件讀取文本23
1.7.4 從文件讀取數字24
1.7.5 使用pickle讀寫對象24
1.8 創建新的類25
1.9 編程項目28
第2章 集合概覽30
2.1 集合類型30
2.1.1 線性集合30
2.1.2 層級集合31
2.1.3 圖集合31
2.1.4 無序集合31
2.1.5 有序集合31
2.1.6 集合類型的分類32
2.2 集合上的操作32
2.3 集合的實現34
2.4 小結35
2.5 復習題35
2.6 編程項目36
第3章 搜索、排序和復雜度分析37
3.1 評估算法的性能37
3.1.1 度量算法的運行時間37
3.1.2 統計指令39
3.1.3 度量算法所使用的內存41
3.1.4 練習3.141
3.2 復雜度分析41
3.2.1 復雜度的階41
3.2.2 大O表示法43
3.2.3 常量比例的作用43
3.2.4 練習3.243
3.3 搜索算法44
3.3.1 搜索最小值44
3.3.2 順序搜索一個列表44
3.3.3 最好情況、最壞情況和
平均情況的性能45
3.3.4 有序列表的二叉搜索45
3.3.5 比較數據項47
3.3.6 練習3.348
3.4 基本排序算法48
3.4.1 選擇排序48
3.4.2 冒泡排序49
3.4.3 插入排序50
3.4.4 再談最好情況、最壞情
況和平均情況的性能52
3.4.5 練習3.452
3.5 更快的排序53
3.5.1 快速排序簡介53
3.5.2 合并排序56
3.5.3 練習3.559
3.6 指數算法：遞歸式的
Fibonacci59
3.7 案例學習：算法探查器61
3.7.1 需求61
3.7.2 分析61
3.7.3 設計62
3.7.4 實現（編寫代碼）63
3.8 小結65
3.9 復習題66
3.10 編程項目67
第4章 數組和鏈表結構69
4.1 數組數據結構69
4.1.1 隨機訪問和連續內存71
4.1.2 靜態內存和動態內存72
4.1.3 物理大小和邏輯大小72
4.1.4 練習4.173
4.2 數組的操作73
4.2.1 增加數組的大小73
4.2.2 減小數組的大小74
4.2.3 在數組中插入一項74
4.2.4 從數組中刪除一項75
4.2.5 復雜度權衡：時間、
空間和數組76
4.2.6 練習4.276
4.3 二維數組77
4.3.1 處理網格77
4.3.2 創建并初始化網格77
4.3.3 定義Grid類78
4.3.4 雜亂的網格和多維數組79
4.3.5 練習4.379
4.4 鏈表結構80
4.4.1 單鏈表結構和雙鏈表
結構80
4.4.2 非連續性內存和節點81
4.4.3 定義一個單鏈表節點類82
4.4.4 使用單鏈表節點類82
4.4.5 練習4.484
4.5 單鏈表結構上的操作84
4.5.1 遍歷84
4.5.2 搜索85
4.5.3 替換86
4.5.4 在開始處插入86
4.5.5 在末尾插入87
4.5.6 從開始處刪除87
4.5.7 從末尾刪除88
4.5.8 在任何位置插入89
4.5.9 從任意位置刪除90
4.5.10 復雜度權衡：時間、
空間和單鏈表結構91
4.5.11 練習4.592
4.6 鏈表的變體92
4.6.1 帶有一個啞頭節點
的循環鏈表結構92
4.6.2 雙鏈表結構93
4.6.3 練習4.695
4.7 小結95
4.8 復習題96
4.9 編程項目96
第5章 接口、實現和多態98
5.1 開發接口98
5.1.1 定義包接口98
5.1.2 指定參數和返回值99
5.1.3 構造方法和實現類101
5.1.4 先驗條件、后驗條件、
異常和文檔101
5.1.5 用Python編寫接口102
5.1.6 練習5.1103
5.2 開發一個基于數組的實現103
5.2.1 選擇并初始化數據
結構103
5.2.2 先完成容易的方法104
5.2.3 完成迭代器105
5.2.4 完成使用迭代器
的方法106
5.2.5 in運算符和__contains__
方法106
5.2.6 完成remove方法107
5.2.7 練習5.2107
5.3 開發一個基于鏈表的實現107
5.3.1 初始化數據結構108
5.3.2 完成迭代器109
5.3.3 完成clear和add方法109
5.3.4 完成remove方法109
5.3.5 練習5.3110
5.4 兩個包實現的運行時性能110
5.5 測試兩個包實現111
5.6 用UML圖表示包資源112
5.7 小結113
5.8 復習題113
5.9 編程項目114
第6章 繼承和抽象類115
6.1 使用繼承定制一個已有的類115
6.1.1 已有類的子類化115
6.1.2 再談__init__方法116
6.1.3 添加新的contains方法117
6.1.4 修改已有的add方法117
6.1.5 ArraySortedBag的運行
時間性能118
6.1.6 Python中的類層級118
6.1.7 練習6.1119
6.2 使用抽象類去除代碼冗余性119
6.2.1 設計一個
AbstractBag類119
6.2.2 重新編寫AbstractBag
中的__init__方法120
6.2.3 修改AbstractBag
的子類120
6.2.4 將AbstractBag中的
__add__方法泛化121
6.3 所有集合的一個抽象類122
6.3.1 將AbstractCollection
整合到集合層級中122
6.3.2 在__eq__方法中使用
兩個迭代器123
6.3.3 練習6.2124
6.4 小結124
6.5 復習題124
6.6 編程項目125
第7章 棧127
7.1 棧概覽127
7.2 使用棧128
7.2.1 棧接口128
7.2.2 初始化一個棧129
7.2.3 示例應用程序：
匹配括號129
7.2.4 練習7.1131
7.3 棧的3種應用131
7.3.1 計算算術表達式131
7.3.2 計算后綴表達式132
7.3.3 練習7.2133
7.3.4 將中綴表達式轉換為
后綴表達式133
7.3.5 練習7.3135
7.3.6 回溯算法135
7.3.7 內存管理137
7.4 棧的實現138
7.4.1 測試驅動程序138
7.4.2 將棧添加到集合層級中139
7.4.3 數組實現140
7.4.4 鏈表實現141
7.4.5 AbstractStack類的
作用144
7.4.6 兩種實現的時間和
空間分析144
7.4.7 練習7.4145
7.5 案例學習：計算后綴表達式145
7.5.1 要求145
7.5.2 分析145
7.5.3 設計148
7.5.4 實現150
7.6 小結153
7.7 復習題153
7.8 編程項目154
第8章 隊列156
8.1 隊列概覽156
8.2 隊列接口及其應用157
練習8.1158
8.3 隊列的兩個應用159
8.3.1 模擬159
8.3.2 輪詢CPU調度161
8.3.3 練習8.2161
8.4 隊列的實現161
8.4.1 隊列的鏈表實現161
8.4.2 數組實現163
8.4.3 兩種實現的時間和
空間復雜度分析164
8.4.4 練習8.3165
8.5 案例學習：模擬超市排隊
結賬165
8.5.1 要求165
8.5.2 分析165
8.5.3 用戶界面166
8.5.4 類及其作用166
8.6 優先隊列171
練習8.4175
8.7 案例學習：急癥室調度175
8.7.1 需求175
8.7.2 分析175
8.7.3 類176
8.7.4 設計和實現177
8.8 小結179
8.9 復習題179
8.10 編程項目180
第9章 列表182
9.1 概覽182
9.2 使用列表183
9.2.1 基于索引的操作183
9.2.2 基于內容的操作183
9.2.3 基于位置的操作184
9.2.4 列表的接口187
9.2.5 練習9.1188
9.3 列表的應用188
9.3.1 堆存儲管理188
9.3.2 組織磁盤上的文件189
9.3.3 其他集合的實現190
9.4 列表實現191
9.4.1 AbstractList類的角色191
9.4.2 基于數組的實現192
9.4.3 鏈表實現194
9.4.4 兩種實現的時間和
空間分析196
9.4.5 練習9.2197
9.5 實現列表迭代器197
9.5.1 列表迭代器的角色
和作用197
9.5.2 設置和實例化一個
列表迭代器類198
9.5.3 列表迭代器中的導
航方法199
9.5.4 列表迭代器中的修
改器方法200
9.5.5 鏈表列表的列表迭
代器的設計201
9.5.6 列表迭代器實現的
時間和空間分析201
9.6 案例學習：開發一個有序
的列表201
9.6.1 要求201
9.6.2 分析202
9.6.3 設計202
9.6.4 實現（代碼）204
9.7 小結205
9.8 復習題205
9.9 編程項目206
第10章 樹208
10.1 樹的概覽208
10.1.1 樹的術語208
10.1.2 普通的樹和二叉樹209
10.1.3 樹的遞歸定義210
10.1.4 練習10.1210
10.2 為什么要使用樹210
10.3 二叉樹的形狀211
練習10.2213
10.4 二叉樹的3種常見應用213
10.4.1 堆213
10.4.2 二叉搜索樹214
10.4.3 表達式樹215
10.4.4 練習10.3216
10.5 二叉樹的遍歷216
10.5.1 前序遍歷216
10.5.2 中序遍歷217
10.5.3 后序遍歷217
10.5.4 層序遍歷217
10.6 開發二叉搜索樹217
10.6.1 二叉搜索樹接口218
10.6.2 鏈表實現的數據結構219
10.6.3 二叉搜索樹的復雜度
分析223
10.6.4 練習10.4224
10.7 遞歸的后代解析和編程語言224
10.7.1 語法簡介224
10.7.2 在語言中識別、解析
和解釋句子226
10.7.3 詞法分析和掃描器226
10.7.4 解析策略227
10.8 案例學習：解析和表達式樹227
10.8.1 要求227
10.8.2 分析228
10.8.3 節點類的設計和實現228
10.8.4 解析器類的設計和
實現230
10.9 二叉樹的數組實現231
練習10.5232
10.10 實現堆232
練習10.6234
10.11 小結234
10.12 復習題235
10.13 編程項目236
第11章 集和字典238
11.1 使用集238
11.2 Python的set類239
11.2.1 集的一個示例會話239
11.2.2 集的應用240
11.2.3 集和包的關系240
11.2.4 集和字典的關系240
11.2.5 集的實現240
11.2.6 練習11.1241
11.3 集的基于數組和鏈表的實現241
11.3.1 AbstractSet類241
11.3.2 ArraySet類242
11.4 使用字典243
11.5 基于數組和基于鏈表的
字典實現244
11.5.1 Item類244
11.5.2 AbstractDict類245
11.5.3 ArrayDict類246
11.5.4 集和字典的基于數組
和列表的實現的復雜
度分析247
11.5.5 練習11.2248
11.6 哈希策略248
11.6.1 沖突和密度的關系249
11.6.2 非數字鍵的哈希250
11.6.3 線性探測251
11.6.4 二次探測252
11.6.5 鏈化253
11.6.6 復雜度分析253
11.6.7 練習11.3254
11.7 案例學習：探查哈希策略254
11.7.1 需求255
11.7.2 分析255
11.7.3 設計256
11.8 集的哈希實現258
11.9 字典的哈希實現261
練習11.4263
11.10 有序的集和字典263
11.11 小結264
11.12 復習題264
11.13 編程項目265
第12章 圖267
12.1 圖的術語267
練習12.1269
12.2 為什么使用圖270
12.3 圖的表示270
12.3.1 相鄰矩陣270
12.3.2 鄰接表271
12.3.3 兩種表示的分析272
12.3.4 運行時間的進一步
考慮272
12.3.5 練習12.2273
12.4 圖的遍歷273
12.4.1 泛型遍歷算法273
12.4.2 廣度優先遍歷和深度
優先遍歷274
12.4.3 圖區域275
12.4.4 練習12.3276
12.5 圖中的樹276
12.5.1 生成樹和森林276
12.5.2 最小生成樹277
12.5.3 最小生成樹的算法277
12.6 拓撲排序279
12.7 最短路徑問題279
12.7.1 Dijkstra算法280
12.7.2 初始化步驟280
12.7.3 計算步驟281
12.7.4 無限的表示和用法282
12.7.5 分析282
12.7.6 練習12.4282
12.7.7 Floyd算法283
12.7.8 分析283
12.8 開發一個圖集合284
12.8.1 使用圖集合的示例284
12.8.2 LinkedDirected-
Graph類285
12.8.3 LinkedVertex類288
12.8.4 LinkedEdge類289
12.9 案例學習：測試圖算法290
12.9.1 需求290
12.9.2 分析290
12.9.3 GraphDemoView類和
GraphDemoModel類291
12.9.4 實現（代碼）292
12.10 小結295
12.11 復習題296
12.12 編程項目297
附錄 供Python程序員使用的
集合框架299
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