二级公共基础知识总结 (30 分: 10选择 +5填空)
第一章 数据结构与算法
. 算法
1. 概念: 是解题方案的准确而完整的描述。算法不等于程序,也不等于计算方法。 2. 基本特征:
(1)确定性,算法中每一步骤都必须有明确定义,不允许有模棱两可的解释,不允许有多义性; (2)有穷性,算法必须能在有限的时间内做完,即能在执行有限个步骤后终止; (3)可行性,算法原则上能够精确地执行; (4)拥有足够的情报。
3. 基本要素: 一是对数据对象的运算和操作;二是算法的控制结构。 4. 指令系统: 一个计算机系统能执行的所有指令的集合。
5. 基本运算和操作包括: 算术运算、逻辑运算、关系运算、数据传输。 6. 基本控制结构: 顺序结构、选择结构、循环结构。
7. 基本设计方法: 列举法、归纳法、递推、递归、减半递推技术、回溯法。 8. 算法复杂度(算法效率的度量)
(1)算法时间复杂度:指执行算法所需要的计算工作量。即算法执行过程中所需要的基本运算次 数。通常,一个算法所用的时间包括编译时间和运行时间。
(2)算法空间复杂度:指执行这个算法所需要的内存空间。包括算法程序所占的空间,输入的初 始数据所占的空间,算法执行过程中所需的额外空间。 . 数据结构
1. 数据的基本单位是 数据元素
2. 数据结构: 指相互有关联的数据元素的集合。
3. 数据的存储结构 (也称数据物理结构) :数据的逻辑结构在计算机存储空间中的存放形式 4. 数据的存储结构 有顺序、链接、索引、散列。
5. 数据结构类型 (按各元素之间前后件关系的复杂度划分) :
(1)线性结构的条件:①有且只有一个根结点; 件。
( 2)非线性结构:不满足线性结构条件的数据结构。
②每一个结点最多有一个前件,也最多有一个后
6. 线性结构:
( 1 )线性表
① 记录:由若干项数据元素组成的数据元素 ② 文件:由多个记录构成的线性表。 ③ 线性表的顺序存储结构基本特点:
a) 线性表中所有元素所占的存储空间是连续的;
b) 线性表中各数据元素在存储空间中是按逻辑顺序依次存放的
④ 线性链表(线性表的链式存储结构) 数据结构中的每一个结点对应于一个存储单元,这种存储单元称为存储结
点,简称结点。 结点由两部分组成:
a) 用于存储数据元素值,称为数据域;
b) 用于存放指针,称为指针域,用于指向前一个或后一个结点。
★在链式存储结构中, 存储数据结构的存储空间可以不连续, 各数据结点的存储顺序与数据元素 之间的逻辑关系可
以不一致,而数据元素之间的逻辑关系是由指针域来确定的。
★链式存储方式即可用于表示线性结构,也可用于表示非线性结构。 ★链式存储结构需要更多地存储空间 ( 2 )栈
① 限定在一端(即栈顶)进行插入与删除的线性表。
② 栈顶位置用指针 top 表示。栈底位置用指针 bottom 表示。
③ 栈按照 先进后出”(FILO )或 后进先出”(LIFO)组织数据,栈具有记忆作用。
④ 栈的存储方式有顺序存储和链式存储。 ⑤ 栈的基本运算:
a) 入栈运算,在栈顶位置插入元素;
b) 退栈运算,删除元素 ( 取出栈顶元素并赋给一个指定的变量 ) ; c) 读栈顶元素,将栈顶元素赋给一个指定的变量,此时指针无变化。
⑥ 栈的元素个数 =bottom-top+1 ( 3 )队列
① 指允许在一端(队尾)进入插入,而在另一端(队头)进行删除的线性表。 ② 用 rear 指针指向队尾,用 front 指针指向队头元素的前一个位置。 ③ 队列是 先进先出”(FIFO)或 后进后出”(LILO)的线性表。 ④ 队列运算包括:
a) 入队运算:从队尾插入一个元素; b) 退队运算:从队头删除一个元素。
⑤ 队列的顺序存储结构一般采用队列循环的形式。
循环队列 s=0 表示队列空; s=1 且 front=rear 表示队列满。 ⑥ 循环队列的元素个数:
front
7.非线性结构
( 1 )树
① 每一个结点只有一个前件,称为父结点。
② 没有前件的结点只有一个,称为树的根结点,简称树的根。 ③ 每一个结点可以有多个后件,称为该结点的子结点。 ④ 没有后件的结点称为叶子结点。
⑤ 一个结点所拥有的后件的个数称为该结点的度,所有结点中最大的度称为树的度。 ⑥ 树的最大层次称为树的深度。 ( 2)二叉树 ① 特点:
a) 非空二叉树只有一个根结点;
b) 每一个结点最多有两棵子树,且分别称为该结点的左子树与右子树。
② 满二叉树是指除最后一层外, 每一层上的所有结点有两个子结点, 则 k 层上有 2 个结点深度 为m的满二叉树有2川 个结点。
完全二叉树是指除最后一层外,每一层上的结点数均达到最大值,在最后一层上只缺少右边 的若干结点。 ③ 基本性质:
k-1
k-1
a) 在二叉树的第k层上,最多有2(k > 1)个结点; b) 深度为m的二叉树最多有2^1个结点; c) 度为 0 的结点(即叶子结点)
=度为 2 的结点数 +1;
[log 2n]+1,其中[log 2n]表示取log 2n的整数部分
d) 二叉树总结点数 =度为 0 的结点数 +度为 1 的结点数 +度为 2 的结点数 e) 具有n个结点的二叉树,其深度至少为
f) 具有 n 个结点的完全二叉树的深度为 [log 2n]+1 ; g) 完全二叉树中度为 1 的节点只可能是 0 或 1 个
补充:增加度为 1 的结点不会影响二叉树的叶子结点数, 每增加一个度为 2 的结点便会增加一个 叶子结点,没有
度为 2 的结点时叶子结点数为 1。
④ 二叉树存储结构采用链式存储结构,对于满二叉树与完全二叉树可以按层序进行顺序存储。
-
⑤ 二叉树的遍历:
a) 前序遍历(DLR,首先访问根结点,然后遍历左子树,最后遍历右子树; b) 中序遍历(LDR,首先遍历左子树,然后访问根结点,最后遍历右子树; c) 后序遍历(LRD首先遍历左子树,然后访问遍历右子树,最后访问根结点。
前序遍历结果为 a b d e h i c f g
为 d h i e b f g c a
例2 :图1.13的二叉树。
;中序遍历结果为 d b h e i a f c g ;后序遍历结果
T
1 ?
T1/
/
\\
2(
?
应3
5tR ( )?
图 1.13
(1 )前序遍历
先访问整棵二叉树的根结点
A,然后再先序遍历左子树 T1; 在访问T1时,也以先序遍历原则,先访
问T1的根结点B,然后再先序遍历 T1的左子树T11;在访问T11时,也以先序遍历原则,先访问 T11的 根结点D,然后再先序遍历 T11的左子树。由于此时 T11的左子树只有 H结点,所以访问 H结点,T11的 左子树先序遍历结束,根据先序遍历的原则,进行先序遍历
T11的右子树。由于 T11的右子树只有I结
点,故访问此结点后 T11的右子树的先序遍历结束。先序遍历完 T11子树后,返回T1子树,先序遍历 T1 A的右子树T2。先序遍历完 T2后,该二叉树的所 的右子树。先序遍历完 T1子树后,接着先序遍历根结点
有结点都已经访问过,各结点被访问的顺序为:
(2) 中序遍历:
先中序遍历左子树,然后再访问根结点,最后再中序遍历右子树。对图 历,访问各个结点的顺序为:
(3) 后序遍历:
先后序遍历左子树,然后再后序遍历右子树,最后再访问根结点。对图
ABDHIECFG
1.12的二叉树进行中序遍
HDIBEAFCG
1.12的二叉树进行后序遍
历,访问各个结点的顺序为: HIDEBFGCA
abdcef _ 、 bdaecf _ 、_ dbefca
F面树的先序、中序、后续遍历的结果依次为
小结:逻辑结构可分为线性表和非线性表。
线性表包括栈、队列,其存储方式为顺序存储、链式存储均可。链式型有:线性链表,带链的
栈,带链的队列,循环链表等。 非线性表包括树(二叉树),其存储方式为链式存储。
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