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第一篇 基础知识 1

第1章 数据结构概述 1

1.1 为什么要学习数据结构 1

1.2 基本概念和术语 2

1.3 数据的逻辑结构与存储结构 4

1.3.1 逻辑结构 4

1.3.2 存储结构 4

1.4 抽象数据类型及其描述 5

1.4.1 什么是抽象数据类型 5

1.4.2 抽象数据类型的描述 6

1.5 算法 8

1.5.1 数据结构与算法的关系 8

1.5.2 什么是算法 8

1.5.3 算法的五大特性 9

1.5.4 算法的描述 9

1.6 算法分析 10

1.6.1 算法设计的4个目标 11

1.6.2 算法效率评价 11

1.6.3 算法的时间复杂度 12

1.6.4 算法的空间复杂度 14

1.7 学好数据结构的秘诀 14

1.8 习题 15

第2章 C语言基础 17

2.1 C语言开发环境 17

2.1.1 Turbo C2.0开发环境 17

2.1.2 Visual C++++ 6.0开发环境 19

2.2 递归与非递归 22

2.2.1 函数的递归调用 22

2.2.2 递归应用举例 23

2.2.3 迭代与递归 26

2.3 指针 27

2.3.1 什么是指针 27

2.3.2 指针变量的间接引用 28

2.3.3 指针与数组 29

2.3.4 指针函数与函数指针 34

2.4 参数传递 40

2.4.1 传值调用 40

2.4.2 传地址调用 42

2.5 结构体与联合体 44

2.5.1 结构体的定义 45

2.5.2 指向结构体的指针 47

2.5.3 用typedef定义数据类型 48

2.5.4 联合体 49

2.6 链表 54

2.6.1 内存的动态分配与释放 54

2.6.2 什么是链表 55

2.6.3 创建链表 55

2.6.4 链表的输出操作 58

2.6.5 链表的插入操作 60

2.6.6 链表的删除操作 64

2.6.7 链表的综合操作 66

2.6.8 链表应用举例：一元多项式的相加 67

2.7 小结 73

2.8 习题 74

第二篇 线性数据结构 77

第3章 线性表 77

3.1 线性表的定义及抽象数据类型 77

3.1.1 线性表的逻辑结构 77

3.1.2 线性表的抽象数据类型 78

3.2 线性表的顺序表示与实现 79

3.2.1 线性表的顺序存储结构 79

3.2.2 顺序表的基本运算 80

3.2.3 顺序表的实现算法分析 83

3.2.4 顺序表的优缺点 83

3.2.5 顺序表应用举例 84

3.3 线性表的链式表示与实现 89

3.3.1 单链表的存储结构 90

3.3.2 单链表上的基本运算 91

3.3.3 单链表存储结构与顺序存储结构的优缺点 96

3.3.4 单链表应用举例 97

3.4 循环单链表 104

3.4.1 循环链表的链式存储 104

3.4.2 循环单链表应用举例 106

3.5 双向链表 108

3.5.1 双向链表的存储结构 108

3.5.2 双向链表的插入和删除操作 109

3.5.3 双向链表应用举例 111

3.6 静态链表 113

3.6.1 静态链表的存储结构 114

3.6.2 静态链表的基本运算 114

3.6.3 静态链表应用举例 117

3.7 综合案例：一元多项式的表示与相乘 118

3.7.1 一元多项式的表示 118

3.7.2 一元多项式相乘 119

3.8 小结 123

3.9 习题 123

第4章 栈 127

4.1 栈的定义与抽象数据类型 127

4.1.1 什么是栈 127

4.1.2 栈的抽象数据类型 128

4.2 栈的顺序表示与实现 128

4.2.1 栈的顺序存储结构 128

4.2.2 顺序栈的基本运算 129

4.2.3 顺序栈应用举例 131

4.3 栈的链式表示与实现 136

4.3.1 栈的链式存储结构 137

4.3.2 链栈的基本运算 137

4.3.3 链栈应用举例 140

4.4 栈的典型应用 141

4.4.1 括号匹配 141

4.4.2 求算术表达式的值 144

4.4.3 迷宫求解 151

4.5 栈与递归 156

4.5.1 递归 156

4.5.2 消除递归 160

4.6 小结 162

4.7 习题 163

第5章 队列 165

5.1 队列的定义与抽象数据类型 165

5.1.1 什么是队列 165

5.1.2 队列的抽象数据类型 165

5.2 队列的顺序存储及实现 166

5.2.1 顺序队列的表示 166

5.2.2 顺序队列的“假溢出” 167

5.2.3 顺序循环队列的表示 167

5.2.4 顺序循环队列的基本运算 169

5.2.5 顺序循环队列举例 170

5.3 队列的链式存储及实现 172

5.3.1 链式队列的表示 172

5.3.2 链式队列的基本运算 173

5.3.3 链式队列举例 175

5.4 双端队列 179

5.4.1 什么是双端队列 179

5.4.2 双端队列的应用 179

5.5 综合案例：动画模拟停车场管理系统 181

5.6 小结 194

5.7 习题 194

第6章 串 197

6.1 串的定义及抽象数据类型 197

6.1.1 什么是串 197

6.1.2 串的抽象数据类型 198

6.2 串的顺序表示与实现 199

6.2.1 串的顺序存储结构 199

6.2.2 顺序串的基本运算 200

6.2.3 顺序串应用举例 203

6.3 串的堆分配表示与实现 205

6.3.1 堆分配的存储结构 205

6.3.2 堆串的基本运算 205

6.4 串的块链式存储表示与实现 208

6.4.1 串的块链式存储结构 208

6.4.2 块链串的基本运算 209

6.5 串的模式匹配 212

6.5.1 朴素模式匹配算法——Brute-Force 212

6.5.2 KMP算法 214

6.5.3 模式匹配应用举例 219

6.6 小结 223

6.7 习题 224

第7章 数组 226

7.1 数组的定义及抽象数据类型 226

7.1.1 重新认识数组 226

7.1.2 数组的抽象数据类型 227

7.2 数组的顺序表示与实现 227

7.2.1 数组的顺序存储结构 227

7.2.2 数组的基本运算 229

7.2.3 数组应用举例 231

7.3 特殊矩阵的压缩存储 233

7.3.1 对称矩阵的压缩存储 233

7.3.2 三角矩阵的压缩存储 233

7.3.3 对角矩阵的压缩存储 235

7.4 稀疏矩阵的压缩存储 236

7.4.1 什么是稀疏矩阵 236

7.4.2 稀疏矩阵抽象数据类型 236

7.4.3 稀疏矩阵的三元组表示 236

7.4.4 稀疏矩阵的三元组实现 237

7.5 稀疏矩阵应用举例 241

7.5.1 三元组表示的稀疏矩阵相加 241

7.5.2 三元组表示的稀疏矩阵相乘 244

7.6 稀疏矩阵的十字链表表示与实现 249

7.6.1 稀疏矩阵的十字链表表示 249

7.6.2 十字链表的基本运算 250

7.7 小结 252

7.8 习题 252

第8章 广义表 254

8.1 广义表的定义及抽象数据类型 254

8.1.1 什么是广义表 254

8.1.2 广义表的抽象数据类型 255

8.2 广义表的头尾链表表示与实现 255

8.2.1 广义表的头尾链表存储结构 255

8.2.2 广义表的基本运算 256

8.2.3 广义表应用举例（采用头尾链表存储结构） 259

8.3 广义表的扩展线性链表表示与实现 263

8.3.1 广义表的扩展线性链表存储结构 263

8.3.2 广义表的基本运算 264

8.3.3 广义表应用举例（扩展线性链表存储结构） 266

8.4 小结 269

8.5 习题 269

第三篇 非线性数据结构 271

第9章 树 271

9.1 树的相关概念及抽象数据类型 271

9.1.1 什么是树 271

9.1.2 树的相关概念 272

9.1.3 树的逻辑表示 272

9.1.4 树的抽象数据类型 273

9.1.5 树的存储结构 274

9.2 二叉树的相关概念及抽象数据类型 277

9.2.1 什么是二叉树 277

9.2.2 二叉树的性质 277

9.2.3 二叉树的抽象数据类型 280

9.3 二叉树的存储表示与实现 281

9.3.1 二叉树的顺序存储 281

9.3.2 二叉树的链式存储 282

9.3.3 二叉树的基本运算 282

9.4 遍历二叉树 285

9.4.1 什么是遍历二叉树 285

9.4.2 遍历二叉树 286

9.4.3 非递归遍历二叉树——基于栈的递归消除 288

9.5 遍历二叉树的应用 290

9.5.1 按层次输出二叉树 290

9.5.2 二叉树的计数 291

9.5.3 求叶子结点的最大最小枝长 293

9.5.4 判断两棵二叉树是否相似 294

9.5.5 交换二叉树的左右子树 294

9.5.6 求根结点到r结点之间的路径 294

9.6 线索二叉树 296

9.6.1 什么是线索化二叉树 296

9.6.2 线索二叉树 297

9.6.3 遍历线索二叉树 298

9.6.4 线索二叉树应用举例 300

9.7 树、森林与二叉树 304

9.7.1 树转换为二叉树 304

9.7.2 森林转换为二叉树 305

9.7.3 二叉树转换为树和森林 306

9.7.4 树和森林的遍历 306

9.7.5 树与二叉树应用举例 307

9.8 综合案例：哈夫曼树 320

9.8.1 什么是哈夫曼树 320

9.8.2 哈夫曼编码 322

9.8.3 哈夫曼编码算法的实现 322

9.9 小结 326

9.10 习题 327

第10章 图 330

10.1 图的定义与相关概念 330

10.1.1 什么是图 330

10.1.2 图的相关概念 331

10.1.3 图的抽象数据类型 333

10.2 图的存储结构 334

10.2.1 邻接矩阵（数组表示法） 334

10.2.2 邻接表 338

10.2.3 十字链表 343

10.2.4 邻接多重链表 344

10.3 图的遍历 345

10.3.1 图的深度优先搜索 345

10.3.2 图的广度优先搜索 348

10.4 图的连通性问题 349

10.4.1 无向图的连通分量与最小生成树 349

10.4.2 最小生成树 351

10.5 有向无环图 359

10.5.1 AOV网与拓扑排序 360

10.5.2 AOE网与关键路径 362

10.6 最短路径 367

10.6.1 从某个顶点到其余各顶点的最短路径 367

10.6.2 每一对顶点之间的最短路径 372

10.6.3 最短路径应用举例 374

10.7 图的应用举例 375

10.8 小结 383

10.9 习题 383

第四篇 查找与排序 387

第11章 查找 387

11.1 基本概念 387

11.2 静态查找 388

11.2.1 顺序表的查找 388

11.2.2 有序顺序表的查找 389

11.2.3 索引顺序表的查找 391

11.2.4 静态查找应用举例 393

11.3 动态查找 395

11.3.1 二叉排序树 395

11.3.2 平衡二叉树 402

11.4 B-树与B+树 408

11.4.1 B-树 408

11.4.2 B+树 415

11.5 哈希表 415

11.5.1 什么是哈希表 416

11.5.2 哈希函数的构造方法 416

11.5.3 处理冲突的方法 417

11.5.4 哈希表应用举例 419

11.6 小结 422

11.7 习题 423

第12章 内排序 425

12.1 基本概念 425

12.2 插入排序 426

12.2.1 直接插入排序 426

12.2.2 折半插入排序 428

12.2.3 希尔排序 430

12.2.4 插入排序应用举例 431

12.3 交换排序 434

12.3.1 冒泡排序 434

12.3.2 快速排序 437

12.3.3 交换排序应用举例 439

12.4 选择排序 442

12.4.1 简单选择排序 443

12.4.2 堆排序 444

12.4.3 选择排序应用举例 448

12.5 归并排序 451

12.5.1 2路归并排序算法 452

12.5.2 归并排序应用举例 453

12.6 基数排序 455

12.6.1 基数排序算法 455

12.6.2 基数排序应用举例 458

12.7 小结 462

12.8 习题 462

第13章 外排序 464

13.1 外存的存取特性 464

13.2 磁盘排序 465

13.2.1 归并排序的基本方法 466

13.2.2 多路归并排序 467

13.3 磁带排序 468

13.3.1 2路归并排序 468

13.3.2 多路非平衡归并排序 469

13.4 小结 470

参考文献 471