从本质上讲,数据结构属于编程类的课程,是程序设计语言课程的进阶篇。首先,程序是对数据的操作,由输入产生输出。对于比较复杂的数据,就需要从数据结构的角度来组织和存储数据,如采用数组还是链表存储结构更加高效;另外,对于比较复杂的数据操作,就需要采用一些特定的数据结构来求解,如判断一个表达式中的括号是否匹配,就需要采用栈来处理。所以数据结构课程中讲解人们在软件开发中常见的各种数据结构,并从逻辑结构到存储结构,再到运算算法设计3个层面加以学习。
程序设计解决问题往往有多种方法,且不同方法之间的效率可能相差甚远。程序的时间和空间效率,不仅跟数据的组织方式有关,也跟处理流程的巧妙程度有关。本课程将介绍有关数据组织、算法设计、时间和空间效率的概念和通用分析方法,帮助学生学会数据的组织方法和一些典型算法的实现,能够针对问题的应用背景分析,选择合适的数据结构,从而培养高级程序设计技能。
从计算机科学专业的课程设置来看,数据结构是重要的专业基础课。在计算机软件类课程体系中处于承上启下的核心地位,它一方面扩展和深化在离散数学、程序设计语言等课程学到的基本技术和方法,另一方面为进一步学习其他专业课(如算法设计与分析、操作系统、软件工程等)奠定坚实的理论与实践基础。
第1周 绪论
第1讲―数据结构总览
第2讲―什么是数据结构
第3讲―数据结构求解问题的过程
第4讲―算法及其描述
第5讲―算法分析基础
第6讲―其他情况的算法分析
第7讲-本周小结
第2周 线性表(上)
第1讲―线性表的基本概念
第2讲―线性表的顺序存储结构
第3讲―顺序表算法设计
第4讲―单链表
第5讲―单链表的算法设计
第6讲-本周小结
第3周 线性表(下)
第1讲―双链表
第2讲―循环链表
第3讲―线性表的应用
第4讲―有序表
第5讲-本周小结
第4周 栈和队列
第1讲―栈的定义和顺序栈
第2讲―链栈
第3讲―队列的定义和顺序队
第4讲―链队
第5讲―栈和队列求解迷宫问题
第6讲-本周小结
第5周 串
第1讲―串的概念和存储结构
第2讲―串的模式匹配
第3讲-本周小结
第6周 递归
第1讲―什么是递归
第2讲―递归算法的设计
第3讲-本周小结
第7周 数组和稀疏矩阵
第1讲―数组
第2讲―稀疏矩阵
第3讲-本周小结
第8周 树和二叉树(上)
第1讲―树的概念
第2讲―树的运算和存储结构
第3讲―二叉树的概念
第4讲―二叉树的存储结构
第5讲―二叉树基本运算及其实现
第6讲-本周小结
第9周 树和二叉树(下)
第1讲―二叉树的遍历
第2讲―二叉树遍历的应用
第3讲―二叉树的构造
第4讲― 线索二叉树
第5讲―哈夫曼树
第6讲-本周小结
第10周 图(上)
第1讲―图的概念
第2讲―图的存储结构
第3讲―图的遍历
第4讲―图遍历的应用
第5讲-本周小结
第11周图(下)
第1讲―最小生成树和Pim算法
第2讲―求最小生成树的Kruskal算法
第3讲―最短路径和Dijkstra算法
第4讲―求最短路径的Floyd算法
第5讲―拓扑排序
第6讲―求关键路径
第7讲―小算法解决大问题
第8讲-本周小结
第12周 查找
第1讲―查找的概念
第2讲―线性表的查找
第3讲―二叉排序树
第4讲―平衡二叉树
第5讲―B树和B+树
第6讲―哈希表的查找
第7讲-本周小结
第13周 内排序
第1讲―排序的概念
第2讲―插入排序
第3讲―交换排序
第4讲―选择排序
第5讲―归并排序
第6讲―基数排序
第7讲―內排序的比较
第8讲-本周小结
第14周 外排序
第1讲―外排序概述
第2讲―磁盘排序―生成初始归并段
第3讲―磁盘排序―多路平衡归并
第4讲―磁盘排序―最佳归并树
第5讲-本周小结
C语言程序设计。具备初步的C程序设计知识,将有助于深入学习本课程的内容。
为积极响应国家低碳环保政策, 2021年秋季学期开始,中国大学MOOC平台将取消纸质版的认证证书,仅提供电子版的认证证书服务,证书申请方式和流程不变。
电子版认证证书支持查询验证,可通过扫描证书上的二维码进行有效性查询,或者访问 https://www.icourse163.org/verify,通过证书编号进行查询。学生可在“个人中心-证书-查看证书”页面自行下载、打印电子版认证证书。
完成课程教学内容学习和考核,成绩达到课程考核标准的学生(每门课程的考核标准不同,详见课程内的评分标准),具备申请认证证书资格,可在证书申请开放期间(以申请页面显示的时间为准),完成在线付费申请。
认证证书申请注意事项:
1. 根据国家相关法律法规要求,认证证书申请时要求进行实名认证,请保证所提交的实名认证信息真实完整有效。
2. 完成实名认证并支付后,系统将自动生成并发送电子版认证证书。电子版认证证书生成后不支持退费。
[1] 数据结构教程(第4版) 清华大学出版社 2013
[2] 数据结构教程学习指导 清华大学出版社 2013
[3] 数据结构教程上机实验指导 清华大学出版社 2013
Q1:本课程的选课条件是什么?
A:本课程的主要对象是大学本、专科生,但不限于大学生。只要你是计算机编程爱好者、具有基本的C语言程序设计基础,有热情,有决心,就能学好。
Q2:我没有学过C语言,但学过Java、C#或者Python等语言,是否可以选学本课程?
A:Java、C#或者Python等语言的编程思路和C/C++语言是相通的,尽管本课程是主要采用C语言描述算法,但你采用Java、C#或者Python等语言描述算法完全是可以的。
Q3:你的数据结构课程为什么说采用C/C++语言来描述算法?
A:本课程的算法主要采用C语言面向过程方式来描述的。由于纯C语言中调用函数时,只有实参到形参的单向值传递,算法设计不方便简洁,而C++语言中提供了引用运算符(&)可以方便地实现实参和形参的双向传递。这里说采用C/C++语言来描述算法,实际上仅仅使用了C++语言中的引用运算符,其他都是采用纯C语言的知识。
Q4:你的数据结构课程为什么不采用C++面向对象方法来描述算法?
A:采用C++面向对象方法可以更加完美地描述算法,但考虑到绝大部分在校学生学习数据结构课程时,仅仅学习过C语言,还没有学习过C++面向对象程序设计,所以本课程主要采用C语言面向过程方式来描述算法。
Q5:数据结构课程的上机实验采用什么编译器?
A:如果采用C/C++语言描述算法,可以采用Visual C++ 6.0、Dev C++、Borland C++或者Visual Studio .NET等C/C++语言编译器上机实验。由于算法中采用引用运算符(&),所以不适合采用Turbo C 2.0(或者更低版本)编译器。
Q6:数据结构课程和算法设计与分析课程有什么不同和联系?
A:数据结构课程主要学习各种数据结构,其算法设计是围绕各种数据结构展开的。而算法设计与分析课程学习更通用的算法设计方法,即算法策略,如动态规划、贪心法和分支限界法等。
Q7:数据结构课程中讲解哪些数据结构?
A:数据结构课程中讲解的数据结构从逻辑结构上分为线性结构、树形结构和图三类。线性结构包括线性表、栈和队列等,树形结构包括树和二叉树等。
Q8:数据结构中的算法为什么需要用计算机语言描述出来?
A:从理论上讲,算法可以用自然语言、伪码和计算机语言来描述。但一个学习计算机的学生,应该熟练使用计算机语言(如C/C++)来描述算法。如同一个英语专业的学生,必须能够用英语思考问题并表达。学会并熟练采用计算机语言描述算法就是从计算机的角度来求解问题。
Q9:如何学好数据结构课程?
A:这个问题的回答既简单又困难,用我在《数据结构简明教程》中的作者寄语来回答吧:“老师教给我们的是知识,而解决问题需要能力,能力是个性化的,只有通过自已的实训才能得到。对于一个学计算机专业的学生,只有编写和调试n多的程序,才会获得程序设计的能力,继而具备初步的软件设计和开发基础,别无它法。只想听几堂课而不经过大量课外研习和上机实践就想获取这种“能力”是不可能的。”