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數據結構——使用C++語言描述（第2版）(0105)

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　　本書第1版于2007年被評為江蘇省高等學校精品教材，第2版2007年入選普通高等教育“十一五”國家級規劃教材。

　　本書保留經典數據結構知識，引入伸展樹和跳表等新內容，教材反映抽象、封裝和信息隱蔽等現代軟件設計理念。本書重視程序設計和實踐性。書中算法都有完整的C++程序，程序代碼注釋詳細，結構清晰，構思精巧，它們既是很好的學習數據結構和算法的示例，也是很好的C++程序設計示例。實習指導和實習題獨立成章，指導學生按軟件工程學的方法設計算法，編寫程序和書寫文檔。

　　本書可作為電氣信息類、電子信息科學類、管理信息系統、電子商務、教育技術等相關專業數據結構課程的教材，也可供計算機軟件及應用的工程技術人員參考。

　　國家級“十一五”規劃教材

　　江蘇省高等學校精品教材2007

第1章　基礎知識　1

1.1　算法與數據結構　1

1.2　什么是數據結構　2

1.2.1　基本概念　2

1.2.2　數據的邏輯結構　3

1.2.3　數據的存儲表示　3

1.2.4　數據結構的運算　4

1.3　數據抽象和抽象數據類型　5

1.3.1　抽象、數據抽象和過程抽象　5

1.3.2　封裝與信息隱蔽　6

1.3.3　數據類型和抽象數據類型　6

1.3.4　數據結構與抽象數據類型　7

1.4　描述數據結構和算法　7

1.4.1　數據結構的規范　7

1.4.2　實現數據結構　8

1.5　算法分析的基本方法　9

1.5.1　算法及其性能標準　9

1.5.2　算法的時間復雜度　10

1.5.3　漸近時間復雜度　11

1.5.4　最壞、最好和平均情況時間復雜度　12

1.5.5　算法的空間復雜度　12

本章小結　13

習題　13

第2章　線性表　15

2.1　線性表ADT　15

2.2　線性表的順序表示　16

2.3　線性表的鏈接表示　20

2.3.1　單鏈表　20

2.3.2　帶表頭結點的單鏈表　25

2.3.3　單循環鏈表　26

2.3.4　雙向鏈表　26

2.4　多項式的算術運算　27

2.4.1　項結點的C++類　28

2.4.2　多項式的C++類　30

2.4.3　多項式類的實現　30

本章小結　32

習題　33

第3章　堆棧和隊列　34

3.1　堆棧　34

3.1.1　堆棧ADT　34

3.1.2　堆棧的順序表示　35

3.1.3　堆棧的鏈接表示　36

3.2　隊列　36

3.2.1　隊列ADT　36

3.2.2　隊列的順序表示　37

3.2.3　隊列的鏈接表示　39

3.3*　表達式計算　39

3.3.1　表達式　39

3.3.2　計算后綴表達式的值　40

3.3.3　中綴表達式轉換為后綴表達式　43

3.4　遞歸　45

3.4.1　遞歸的概念　45

3.4.2　遞歸的實現　46

本章小結　47

習題　48

第4章　數組和字符串　50

4.1　數組　50

4.1.1　數組ADT　50

4.1.2　數組的順序表示　50

4.1.3　一維數組的C++類　51

4.2　特殊矩陣　53

4.2.1　對稱矩陣　53

4.2.2*　帶狀矩陣　54

4.3　稀疏矩陣　55

4.3.1　稀疏矩陣ADT　55

4.3.2　稀疏矩陣的順序表示　56

4.3.3　稀疏矩陣轉置　57

4.4　字符串　59

4.4.1　字符串ADT　59

4.4.2　字符串的存儲表示　60

4.4.3　簡單模式匹配算法　61

4.4.4*　模式匹配的KMP算法　62

本章小結　65

習題　65

第5章　樹　67

5.1　樹的基本概念　67

5.1.1　樹的定義　67

5.1.2　基本術語　68

5.2　二叉樹　69

5.2.1　二叉樹的定義　69

5.2.2　二叉樹的性質　70

5.2.3　二叉樹ADT　71

5.2.4　二叉樹的存儲表示　72

5.2.5　二叉樹類　73

5.2.6　實現二叉樹基本運算　73

5.3　二叉樹的遍歷　75

5.3.1　二叉樹遍歷算法　75

5.3.2　二叉樹遍歷的遞歸算法　76

5.3.3　二叉樹遍歷的應用實例　77

5.4*　二叉樹遍歷的非遞歸算法　78

5.4.1　遍歷器類　78

5.4.2　中序遍歷器類　79

5.5　樹和森林　81

5.5.1　森林與二叉樹的轉換　81

5.5.2　樹和森林的存儲表示　82

5.5.3　樹和森林的遍歷　83

5.6　堆和優先權隊列　84

5.6.1　堆　85

5.6.2　優先權隊列ADT　87

5.6.3　優先權隊列類　87

5.6.4　實現優先權隊列　88

5.7　哈夫曼樹和哈夫曼編碼　90

5.7.1　樹的路徑長度　90

5.7.2　哈夫曼樹和哈夫曼算法　91

5.7.3　哈夫曼樹類　92

5.7.4　構造哈夫曼樹　92

5.7.5　哈夫曼編碼　93

5.8*　并查集和等價關系　94

5.8.1　并查集ADT　95

5.8.2　并查集的存儲表示　95

5.8.3　并查集類　96

5.8.4　函數Union和Find　96

5.8.5　改進的函數Union和Find　97

5.8.6　按等價關系分組　98

本章小結　98

習題　99

第6章　集合和搜索　101

6.1　基本概念　101

6.1.1　集合與搜索　101

6.1.2　動態集ADT　102

6.1.3　集合的表示　103

6.2　順序搜索　104

6.2.1　無序表的順序搜索　104

6.2.2　有序表的順序搜索　105

6.2.3　平均搜索長度　105

6.3　二分搜索　106

6.3.1　二分搜索算法　106

6.3.2　對半搜索　106

6.3.3　二叉判定樹　107

本章小結　109

習題　109

第7章　搜索樹　110

7.1　二叉搜索樹　110

7.1.1　二叉搜索樹的定義　110

7.1.2　二叉搜索樹的搜索　111

7.1.3　二叉搜索樹的插入　112

7.1.4　二叉搜索樹的刪除　113

7.1.5　平均情況時間分析　115

7.2*　二叉平衡樹　115

7.2.1　二叉平衡樹的定義　115

7.2.2　二叉平衡樹類　116

7.2.3　二叉平衡樹的平衡旋轉　117

7.2.4　二叉平衡樹的插入　121

7.2.5　二叉平衡樹的刪除　123

7.2.6　二叉平衡樹的高度　126

7.3　B-樹　127

7.3.1　m叉搜索樹　127

7.3.2　B-樹的定義　128

7.3.3　B-樹的高度　129

7.3.4　B-樹的搜索　129

7.3.5　B-樹的插入　130

7.3.6　B-樹的刪除　132

7.4*　伸展樹　134

本章小結　136

習題　136

第8章　跳表和散列表　138

8.1　字典　138

8.2*　跳表　138

8.2.1　什么是跳表　139

8.2.2　跳表類　141

8.2.3　跳表的搜索　142

8.2.4　跳表的插入　143

8.2.5　跳表的刪除　144

8.3　散列表　144

8.3.1　散列技術　145

8.3.2　散列函數　145

8.3.3　拉鏈法　147

8.3.4　開地址法　148

8.3.5　線性探查法　148

8.3.6　其他開地址法　151

8.3.7　性能分析　152

本章小結　153

習題　153

第9章　圖　154

9.1　圖的基本概念　154

9.1.1　圖的定義與術語　154

9.1.2　圖ADT　156

9.2　圖的存儲結構　157

9.2.1　圖的矩陣表示法　157

9.2.2　圖的鄰接矩陣實現　159

9.2.3　圖的鄰接表表示法　161

9.2.4　圖的鄰接表實現　162

9.3　圖的遍歷　164

9.3.1　擴充的圖類　164

9.3.2　深度優先遍歷　164

9.3.3　寬度優先遍歷　166

9.4　拓撲排序　167

9.4.1　用頂點代表活動的AOV網　167

9.4.2　什么是拓撲排序　169

9.4.3　拓撲排序算法　169

9.5*　關鍵路徑　171

9.5.1　用邊代表活動的AOE網　171

9.5.2　什么是關鍵路徑　172

9.5.3　關鍵路徑算法　174

9.6　最小代價生成樹　175

9.6.1　基本概念　175

9.6.2　普里姆算法　175

9.6.3*　克魯斯卡爾算法　177

9.7　單源最短路徑　179

9.7.1　最短路徑問題　179

9.7.2　單源最短路徑問題　179

9.7.3　選擇數據結構　180

9.7.4　迪杰斯特拉算法　180

9.8　所有頂點之間的最短路徑　182

9.8.1　選擇數據結構　182

9.8.2　弗洛伊德算法　183

本章小結　184

習題　184

第10章　內排序　187

10.1　基本概念　187

10.2　簡單排序算法　188

10.2.1　簡單選擇排序　188

10.2.2　直接插入排序　189

10.2.3　冒泡排序　190

10.3　快速排序　191

10.4　兩路合并排序　193

10.5　堆排序　195

10.6*　基數排序　196

本章小結　200

習題　200

第11章*　文件和外排序　202

11.1　輔助存儲器簡介　202

11.1.1　主存儲器和輔助存儲器　202

11.1.2　磁盤存儲器　202

11.2　文件　203

11.2.1　文件的基本概念　203

11.2.2　文件的組織方式　204

11.3　文件的索引結構　207

11.3.1　靜態索引結構　207

11.3.2　動態索引結構　207

11.4　外排序　208

11.4.1　外排序的基本過程　208

11.4.2　初始游程的生成　209

11.4.3　多路合并　211

11.4.4　最佳合并樹　213

本章小結　214

習題　214

第12章　實習指導和實習題　216

12.1　實習目的和要求　216

12.1.1　實習目的　216

12.1.2　實習要求　216

12.2　實習步驟　217

12.3　面向對象方法及其表示法　217

12.3.1　面向對象方法　217

12.3.2　表示法　219

12.4　實習報告和樣例　220

12.4.1　實習報告　220

12.4.2　實習樣題　221

12.4.3　實習報告樣例　221

12.5　實習題　226

12.5.1　實習一　226

12.5.2　實習二　227

12.5.3　實習三　227

12.5.4　實習四　228

12.5.5　實習五　229

12.5.6　實習六　229

12.5.7　實習七　230

12.5.8　實習八　231

12.5.9　實習九　231

12.5.10　實習十　232

12.5.11　實習十一　232

附錄　程序調試　233

附錄1　調試步驟　233

附錄2　VC++調試器　234

參考文獻　238

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