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1.數據結構的概念和術(shù)語(yǔ)

數據(Data)：是對客觀(guān)事物的符號表示，是指所有能夠輸入到計算機并被計算機處理的符號的總稱(chēng)；

2大類(lèi)數據：數值數據（整數、浮點(diǎn)數、復數）與非數值數據（字符、字符串、圖像、聲音）；

數據元素(Data Element)：數據的基本單位，在程序中作為一個(gè)整體進(jìn)行考慮和處理；

數據項：數據元素可以由多個(gè)數據項組成，是數據操作中不可分割的最小單位；

數據對象：是性質(zhì)相同的所有元素的集合，是數據的一個(gè)子集；

數據結構：是相互之間存在一種或多種特定關(guān)系的數據元素組成的集合，這種關(guān)系被稱(chēng)為結構；

四類(lèi)基本結構：集合（數據元素無(wú)序也沒(méi)有重復）、線(xiàn)形結構（具有一對一的關(guān)系，所有元素按照某種次序排列在一個(gè)序列中，元素存在直接后繼和直接前驅?zhuān)?、?shù)形結構（集合中元素存在一對多的關(guān)系）、圖狀結構（網(wǎng)狀結構）（集合中的元素存在多對多的關(guān)系）

直接后繼與直接前驅?zhuān)?/strong>線(xiàn)形結構中僅有第一個(gè)元素沒(méi)有直接前驅?zhuān)瑑H有最后一個(gè)元素沒(méi)有直接后繼

邏輯結構：Data_Structure = (D, S)

物理結構（存儲結構）：數據結構在計算機中的表示，包括數據元素的表示和數據關(guān)系的表示

位、元素（節點(diǎn)）、數據域：位是數據在計算機中的二進(jìn)制表示最小單位的一位位，若干位組合形成的一個(gè)位串來(lái)表示一個(gè)完整，又被稱(chēng)為一個(gè)節點(diǎn)，數據項對應為數據域；

映像、順序映像和非順序映像：元素節點(diǎn)是數據在計算機中的映像，其中借助元素在計算機存儲中的相對位置表示數據的關(guān)系稱(chēng)為順序映像，借助元素存儲地址的指針來(lái)表示數據的關(guān)系稱(chēng)為非順序映像。分別對應于順序存儲結構和鏈式存儲結構。

數據結構研究的三個(gè)方面：數據間的固有關(guān)系（邏輯結構）；數據在計算機內部的存儲方法（存儲結構）；數據在不同結構上的操作與處理（算法）。

2.抽象數據類(lèi)型

2.1數據類(lèi)型

5種數據類(lèi)型：基本類(lèi)型、構造類(lèi)型、指針類(lèi)型pointer、引用類(lèi)型reference、空類(lèi)型void

4種基本類(lèi)型：整型（短整型shaort int-2、整型int-4、長(cháng)整型long int-4）、字符型char-1、浮點(diǎn)型（單精度型float-4、雙精度型double-8、長(cháng)雙精度型long double-8）、布爾類(lèi)型bool

5種構造類(lèi)型：枚舉類(lèi)型enum、數組類(lèi)型srray、結構體類(lèi)型struct、聯(lián)合類(lèi)型union、類(lèi)類(lèi)型class

2.2數據抽象與抽象數據類(lèi)型

抽象數據類(lèi)型用戶(hù)定義用來(lái)表示實(shí)際應用問(wèn)題的數據模型

特點(diǎn)：使用與實(shí)現分離，實(shí)現封裝和信息隱蔽

3.算法和算法分析

3.1算法

算法：是對特定問(wèn)題求解步驟的一種描述，是指令的有限序列

五個(gè)特征：有窮性（有限的步驟與運行時(shí)間）、確定性（指令的無(wú)疑義）、可行性（可以通過(guò)有限次運算得到結果）、輸入（0個(gè)或多個(gè)）、輸出（一個(gè)或多個(gè)）

3.2算法設計的要求

正確性：不含語(yǔ)法錯誤；程序在輸入數據后可以得到滿(mǎn)意的結果；精心選擇的、典型的、苛刻的數據輸入可以得到滿(mǎn)意的結果；一切合法的輸入可以得到滿(mǎn)意的結果

可讀性：易于理解

健壯性：使對非法數據的處理也可以得到一定的結果

效率：時(shí)間和存儲空間

3.3算法效率的度量

時(shí)間復雜度：程序在計算機上運行時(shí)間的度量；

2種方法：事后統計方法和事前分析估算方法；

事后統計方法的2個(gè)缺陷：一是必須提前運行程序，二是受到計算機硬件和軟件因素影響；

事前分析估算方法的5個(gè)取決因素：?jiǎn)?wèn)題規模；算法策略；程序編寫(xiě)的語(yǔ)言；編譯產(chǎn)生機器代碼的質(zhì)量；機器執行指令的速度；

漸進(jìn)時(shí)間復雜度：T(N) = O(F(N))

2種表示形式（對于隨問(wèn)題規模變化算法的時(shí)間復雜度計算）：一種是平均算法時(shí)間復雜度，另一種是最壞情況時(shí)間復雜度（一般使用這個(gè)）

常見(jiàn)的時(shí)間復雜度:

1>常量型：O(1);

2>多項式型：O(n)、O(n²)、...、O(n^k)

3>對數型：O(log₂ⁿ)、O(2log₂ⁿ)

4>指數型：O(2ⁿ)、O(eⁿ)

常用的時(shí)間復雜度比較：

時(shí)間復雜度計算：只估算到F（n）的最高項的階，既不考慮低階項，也不考慮常系數。

空間復雜度：算法運行使用存儲空間的描述S(n)；

原地工作：算法使用的對輸入數據和程序所占之外的額外空間為常數；

4.面向對象概述

4.1面向對象的思想

基本思想：盡可能運用人類(lèi)的自然思維方式來(lái)建立問(wèn)題空間的模型，構造盡可能直觀(guān)、自然的表達方法求解問(wèn)題的軟件系統；

面向對象=對象+分類(lèi)+繼承+消息通信；

4.2面向對象的基本概念

對象：現實(shí)世界存在的具體事物，可以是有形物體，也可以是無(wú)形的事物或概念；

對象=數據+動(dòng)作（方法、操作）；

對象的2個(gè)內容：屬性和行為；

對象的3個(gè)特征：一個(gè)區別于其他對象的名字；一組描述它屬性的狀態(tài)；一組決定其功能或行為的操作；

對象3個(gè)特性：模塊的獨立性、動(dòng)態(tài)的連接性、易維護性；

消息：對象間交互過(guò)程所傳遞的通信信息；

3個(gè)性質(zhì)：同一對象可以接收不同的消息；相同形式的消息可以發(fā)送給不同的對象產(chǎn)生不同的響應；消息發(fā)送時(shí)不考慮接收者，接受者可以響應消息也可以不響應；

消息序列：向同一個(gè)對象發(fā)送的多個(gè)信息或者一個(gè)對象向外發(fā)出多個(gè)消息；

共有消息：由外界對象向其發(fā)送的消息稱(chēng)為共有消息；

私有消息：由對象向其自身發(fā)送的消息；

3種類(lèi)型（按功能劃分）：返回對象內部狀態(tài)的消息；改變對象內部狀態(tài)的消息；完成特定操作改變系統狀態(tài)的消息；

類(lèi)：具有相同屬性和系統操作的對象集合的抽象；

實(shí)例：類(lèi)所定義的一個(gè)具體對象；

模板：類(lèi)可以看做是對象的模板，抽象地描述了屬于該類(lèi)的全部對象的屬性和操作；

4.3面向對象的基本特征

封裝性：將一段代碼“包裝”起來(lái)，應用時(shí)只知道這段代碼所能完成的功能，而不必知道該段代碼的具體實(shí)現細節；

3個(gè)條件：清楚的邊界+預留的對外接口+良好的內部實(shí)現細節隱蔽性

繼承性：子類(lèi)可以自動(dòng)擁有或共享父類(lèi)的全部屬性和方法；

4個(gè)優(yōu)點(diǎn)：類(lèi)間清晰的層次關(guān)系；自動(dòng)的屬性和方法共享，提高代碼的復用性；減少接口，程序更加易于維護；具體功能的擴充，細節的完善；

多態(tài)性：同一個(gè)名字（函數或運算符）在不同場(chǎng)合具有不同的意義（重載）；同一個(gè)界面有多重不同的實(shí)現（虛函數）。分別對應于編譯時(shí)的多態(tài)性和運行時(shí)的多態(tài)性。

4.4面向對象程序設計

面對過(guò)程的程序設計：程序=數據結構+算法，數據結構與算法單獨設計

面對對象的程序設計：對象=數據結構+算法，將數據結構和算法封裝到對象內部

4.5面向對象的語(yǔ)言

早期：LISP語(yǔ)言，Simula67語(yǔ)言，SmallTal語(yǔ)言，逐漸引入面向對象的一些概念

C++,Java等等