全国计算机等级考试之二级公共基础知识课件.ppt

2003.11.,全国计算机等级考试二级公共基础知识(2),2004.2,.程序设计基本概念,1.1 计算机工作原理,通过工作原理了解，熟悉计算机内部执行功能的基本意义。为理解程序打下基础，特别理解计算机是机器。,1.2 程序概念,什么是程序？指令的集合。（解释指令）通过硬件控制系统自动完成某一功能。通过一系列代码实现。,1.3 程序怎样执行？怎样编写？,计算机本身仅能识别二进制代码“0”、“1”。编程最直接、最低级的就是机器语言。为解决机器语言难理解、记忆等问题。出现符号语言。为使编程接近自然语言，出现高级语言。如C、PASCAL、FORTRAN,为配合高级语言编程，出现了开发工具，提高效率、减轻劳动量。如VB、VC、PB、Dephi、VFP等。因此VFP不是编程语言。不管什么形式编写代码，最终都应将代码翻译成机器语言，这就是编译程序的工作。不同的语言有不同的编译器。程序控制是一种逻辑控制。因此，严谨的逻辑思维是一个程序员必备的基本素质。,1.4 程序设计语言或工具,程序设计语言指的是用来编写程序的语言。人与计算机交流要使用语言，以便让计算机工作，计算机也通过语言把结果告诉用计算机的人“人机对话”。人与计算机交流的语言非平常人与人之间交流的语言，是专门的语言程序设计语言。,程序设计语言是计算机系统软件的重要组成部分。执行程序设计的语言有很多，可分高级语言和低级语言，区别在于接近自然语言的程度 高级语言一般与具体的计算机硬件无关，比较接近人类自然语言的语法习惯及数学表达形式。用高级语言编写的源程序不能被机器直接执行，需通过编译成解释程序的翻译才可被机器执行（机器语言）。,2.基本数据结构与算法,2.1 算法,2.1.1 算法(algorithm)基本概念对特定问题求解步骤的一种描述，它是指令的有限序列，其中每一条指令表示一个或多个操作。它是一组严谨地定义运算顺序的规则，并且每一个规则都是有效的，且是明确的，此顺序将在有限的次数下终止。算法具有有穷性、确定性、可行性、输入和输出（拥有足够的情报）等个重要特性。,2.1.2 算法的基本要素 1、对数据对象的运算和操作算术运算逻辑运算关系运算数据传输2、算法的控制结构算法中各操作之间的执行顺序描述算法的工具通常有传统流程图、N-S结构化流程图、算法描述语言等一个算法一般可以用顺序、选择、循环三种基本机构组合而成。,2.1.3 算法设计基本方法列举法归纳法递推递归（以简洁的形式设计和描述算法）减半递推技术回溯法,2.2 算法复杂度,2.2.1 时间复杂度 依据算法算法编制的程序在计算机上运行时所消耗的时间来度量。通常有事后统计法和事前分析估算法。一个算法是由控制结构（顺序、分支和循环）和原操作构成的，算法时间取决于两者的综合效果。算法中基本操作重复执行次数n和算法执行时间同步增长，称作算法的时间复杂度。,2.2.2 算法的空间复杂度 一般是指执行这个算法所需要的内存空间一个算法所占用的存储空间包括算法程序所占的空间、输入的初始数据所占的存储空间以及某种数据结构所需要的附加存储空间 一个上机执行的程序除了需要存储空间来寄存本身所用指令、常数、变量和输入数据外，也需要一些对数据进行操作的工作单元和存储一些为实现计算所需信息的辅助空间。,例题讲解,算法的时间复杂度是指A)执行算法程序所需要的时间 B)算法程序的长度C)算法执行过程中所需要的基本运算次数 D)算法程序中的指令条数算法的基本特征是可行性、确定性、【1】和拥有足够的情报。算法的空间复杂度是指 A)算法程序的长度 B)算法程序中的指令条数 C)算法程序所占的存储空间 D)执行过程中所需要的存储空间在计算机中，算法是指 A)加工方法B)解题方案的准确而完整的描述 C)排序方法D)查询方法,算法分析的目的是 A)找出数据结构的合理性 B)找出算法中输入和输出之间的关系 C)分析算法的易懂性和可靠性 D)分析算法的效率以求改进算法的工作量大小和实现算法所需的存储单元多少分别称为算法的【1】。,2.2 数据结构,数据结构的定义数据的逻辑结构和存储结构数据结构的图形表示线性结构与非线性结构,数据结构主要研究以下三个方面的问题：数据的逻辑结构数据的存储结构对各种数据结构进行的运算,数据结构是一门研究数据组织、存储和运算的一般方法的学科。,2.2.2 基本概念和术语,能输入到计算机中并能被计算机程序处理的符号的集合。,整数(1,2)、实数(1.1,1.2)字符串(Beijing)、图形、声音。,2.2.2 基本概念和术语,数据结构是一门研究数据组织、存储和运算的一般方法的学科。,2.2.2 基本概念和术语,计算机管理图书问题 在图书馆里有各种卡片：有按书名编排的、有按作者编排的、有按分类编排如何将查询图书的这些信息存入计算机中既要考虑查询时间短，又要考虑节省空间,数据结构是一门研究数据组织、存储和运算的一般方法的学科。,最简单的办法之一是建立一张表，每一本书的信息在表中占一行，如,2.2.2 基本概念和术语,数据结构是一门研究数据组织、存储和运算的一般方法的学科。,如何将0,1,2,3,4,5,6,7,8,9这10个数存放在计算机中能最快地达到你所需要的目的？目的不同，最佳的存储方方法就不同。从大到小排列：9,8,7,6,5,4,3,2,1,0输出偶数：0,2,4,6,8,1,3,5,7,9,数据元素在计算机中的表示,数据结构是一门研究数据组织、存储和运算的一般方法的学科。,2.2.2 基本概念和术语,对数据结构中的节点进行操作处理(插入、删除、修改、查找、排序),2.2.2 基本概念和术语,数据结构是一门研究数据组织、存储和运算的一般方法的学科。,数据元素(Data Element),数据元素是数据的基本单位，即数据集合中的个体。有时一个数据元数可由若干数据项(Data Item)组成。数据项是数据的最小单位。,数据元素亦称节点或记录。,数据结构可描述为 Group=（D，R）,有限个数据元素的集合,有限个节点间关系的集合,1数据的逻辑结构,2、数据的存储结构,3、数据的运算：检索、排序、插入、删除、修改等。,A线性结构,B非线性结构,A 顺序存储,B 链式存储,线性表,栈,队,树形结构,图形结构,数据结构的三个方面,数据结构可描述为 Group=（D，R）,线性结构和非线性结构,如果一个非空的数据结构满足下列两个条件：有且只有一个根结点；每一个结点最多有一个前件，也最多有一个后件则称该数据结构为线性结构（线性表）。如果一个数据结构不是线性结构，则称之为非线性结构。,线性结构,A,B,C,，X,Y,Z,学 生 成 绩 表,线性表结点间是以线性关系联结,1数据的逻辑结构,2、数据的存储结构,3、数据的运算：检索、排序、插入、删除、修改等。,A线性结构,B非线性结构,A 顺序存储,B 链式存储,线性表,栈,队,树形结构,图形结构,数据结构的三个方面,数据结构可描述为 Group=（D，R）,树形结构,全校学生档案管理的组织方式,计算机程序管理系统也是典型的树形结构,树形结构 结点间具有分层次的连接关系,1数据的逻辑结构,2、数据的存储结构,3、数据的运算：检索、排序、插入、删除、修改等。,A线性结构,B非线性结构,A 顺序存储,B 链式存储,线性表,栈,队,树形结构,图形结构,数据结构的三个方面,(亦称物理结构),D=1,2,3,4 R=(1,2),(1,3),(1,4),(2,3)(3,4),(2,4),D=1,2,3 R=(1,2),(2,3),(3,2),(1,3),图形结构节点间的连结是任意的,1数据的逻辑结构,2、数据的存储结构,3、数据的运算：检索、排序、插入、删除、修改等。,A线性结构,B非线性结构,A 顺序存储,B 链式存储,线性表,栈,队,树形结构,图形结构,数据结构的三个方面,(亦称物理结构),元素n,.,元素i,.,元素2,元素1,Lo,Lo+m,Lo+(i-1)*m,Lo+（n-1)*m,存储地址,存储内容,Loc(a)=Lo+（i-1)*m,顺序存储,每个元素所占用的存储单元个数,元素n,.,元素i,.,元素2,元素1,存储内容,顺序存储结构常用于线性数据结构，将逻辑上相邻的数据元素存储在物理上相邻的存储单元里。,顺序存储结构的三个弱点：1.作插入或删除操作时，需移动大量元素。2.长度变化较大时，需按最大空间分配。3.表的容量难以扩充。,1数据的逻辑结构,2、数据的存储结构,3、数据的运算：检索、排序、插入、删除、修改等。,A线性结构,B非线性结构,A 顺序存储,B 链式存储,线性表,栈,队,树形结构,图形结构,数据结构的三个方面,(亦称物理结构),1536,元素2,1400,元素1,1346,元素3,元素4,1345,h,链式存储,每个节点都由两部分组成：数据域和指针域。数据域存放元素本身的数据，指针域存放指针。数据元素之间逻辑上的联系由指针来体现。,1536,元素2,1400,元素1,1346,元素3,元素4,head,链式存储,1345,1536,元素2,1400,元素1,1346,元素3,元素4,1345,h,链式存储,1.比顺序存储结构的存储密度小(每个节点都由数据域和指针愈组成)。2.逻辑上相邻的节点物理上不必相邻。3.插入、删除灵活(不必移动节点，只要改变节点中的指针)。,链接存储结构特点：,1数据的逻辑结构,2、数据的存储结构,3、数据的运算：检索、排序、插入、删除、修改等。,A线性结构,B非线性结构,A 顺序存储,B 链式存储,线性表,栈,队,树形结构,图形结构,数据结构的三个方面,(亦称物理结构),例题讲解,链表不具有的特点是A)不必事先估计存储空间 B)可随机访问任一元素C)插入删除不需要移动元素D)所需空间与线性表长度成正比数据结构分为逻辑结构与存储结构，线性链表属于【1】。数据结构中，与所使用的计算机无关的是数据的 A)存储结构B)物理结构 C)逻辑结构D)物理和存储结构 数据的逻辑结构有线性结构和【1】两大类。,顺序存储方法是把逻辑上相邻的结点存储在物理位置【2】的存储单元中。数据处理的最小单位是 A)数据 B)数据元素 C)数据项D)数据结构数据结构作为计算机的一门学科，主要研究数据的逻辑结构、对各种数据结构进行的运算，以及 A)数据的存储结构 B)计算方法 C)数据映象 D)逻辑存储线性表的顺序存储结构和线性表的链式存储结构分别是 A)顺序存取的存储结构、顺序存取的存储结构 B)随机存取的存储结构、顺序存取的存储结构 C)随机存取的存储结构、随机存取的存储结构 D)任意存取的存储结构、任意存取的存储结构,根据数据结构中各数据元素之间前后件关系的复杂程度，一般将数据结构分成 A)动态结构和静态结构 B)紧凑结构和非紧凑结构 C)线性结构和非线性结构 D)内部结构和外部结构 数据结构包括数据的逻辑结构、数据的【2】以及对数据的操作运算。数据的基本单位是【5】。,下列叙述中，错误的是 A)数据的存储结构与数据处理的效率密切相关 B)数据的存储结构与数据处理的效率无关 C)数据的存储结构在计算机中所占的空间不一定是连续的 D)一种数据的逻辑结构可以有多种存储结构数据的存储结构是指A）数据所占的存储空间B）数据的逻辑结构在计算机中的表示C）数据在计算机中的顺序存储方式D）存储在外存中的数据,2.3 线性表,2.3.1 线性表的定义 线性表是n个元素的有限序列，它们之间的关系可以排成一个线性序列：a1，a2，ai，an其中n称作表的长度，当n=0时，称作空表。,线性表的特点：1.线性表中所有元素的性质相同。2.除第一个和最后一个数据元素之外，其它数据元素有且仅有一个前驱和一个后继。第一个数据元素无前驱，最后一个数据元素无后继。3.数据元素在表中的位置只取决于它自身的序号。在线性表上常用的运算有：初始化、求长度、取元素、修改、前插、删除、检索、排序。,2.3.2 线性表的顺序存储结构及其插入与删除操作,特点：1、线性表中数据元素类型一致，只有数据域，存储空间利用率高。2、所有元素所占的存储空间是连续的 3、各数据元素在存储空间中是按逻辑顺序依次存放的 2.做插入、删除时需移动大量元素。3.空间估计不明时，按最大空间分配。,元素an,.,元素ai,.,元素a2,元素a1,b,b+m,b+(i-1)*m,b+(maxlen-1)*m,存储地址,内存状态,Loc(元素i)=b+（i-1)*m,顺序存储结构示意图(顺序表)：,首地址起始地址基地址,每个元素所占用的存储单元个数,0,1,i,线性表的顺序存储结构可用VB语言中的一维数组来描述.Dim VM As integer;/*V是数组的名字，M是数组大小，假设数组中的元素是整型类型*/,第i个元素的ai存储地址：Loc(ai)=Loc(a1)+(i-1)*m,V,V,Vi,Vm-1,.,a2,a1,an,.,ai+1,ai,0,1,i-1,i,n-1,1-1插入运算,ai-1,.,a2,a1,alength,ai+1,ai,x,x,例题讲解,线性表L=(a1,a2,a3,ai，an)，下列说法正确的是 A)每个元素都有一个直接前件和直接后件 B)线性表中至少要有一个元素 C)表中诸元素的排列顺序必须是由小到大或由大到小 D)除第一个元素和最后一个元素外，其余每个元素都有一个且只有一个直接前件和直接后件线性表的顺序存储结构和线性表的链式存储结构分别是 A)顺序存取的存储结构、顺序存取的存储结构 B)随机存取的存储结构、顺序存取的存储结构 C)随机存取的存储结构、随机存取的存储结构 D)任意存取的存储结构、任意存取的存储结构,线性表若采用链式存储结构时，要求内存中可用存储单元的地址 A)必须是连续的 B)部分地址必须是连续的 C)一定是不连续的 D)连续不连续都可以,2.4 栈和队列,2.4.1 栈和队列的定义 栈和队列是两种特殊的线性表，它们是运算时要受到某些限制的线性表，故也称为限定性的数据结构。,2.4.1.1栈的定义栈：限定只能在表的一端进行插入和删除的特殊的线性表,此种结构称为后进先出设栈s=（a1，a2，.,ai，.，an），其中a1是栈底元素，an是栈顶元素。栈顶（top)：允许插入和删除的一端；约定top始终指向新数据元素将存放的位置。栈底（bottom):不允许插入和删除的一端。,队列的主要运算,（1）设置一个空队列；（2）插入一个新的队尾元素，称为进队；（3）删除队头元素，称为出队；（4）读取队头元素；,2.4.1.2 队列的定义定义：一种特殊的线性结构，限定只能在表的一端进行插入，在表的另一端进行删除的线性表。此种结构称为先进先出（FIFO）表。,a1,a2,a3,a4,an-1,an,队 列 示 意 图,队头,队尾,2.4.2 栈的顺序存储结构及其基本运算,用顺序存储结构表示的栈。顺序栈用一组连续的存储单元存放自栈底到栈顶的数据元素，一般用一维数组表示，设置一个简单变量top指示栈顶位置，称为栈顶指针，它始终指向待插入元素的位置。,基本运算：压（进）栈：PUSH出栈：POP,队空时，令rear=front=-1，当有新元素入队时，尾指针加1，当有元素出队时，头指针加1。故在非空队列中，头指针始终指向队头元素前一个位置，而尾指针始终指向队尾元素的位置,2.4.3 队列的顺序存储结构及其基本运算,例题讲解,栈和队列的共同特点是 A)都是先进先出 B)都是先进后出 C)只允许在端点处插入和删除元素 D)没有共同点如果进栈序列为e1,e2,e3,e4，则可能的出栈序列是 A)e3,e1,e4,e2 B)e2,e4,e3,e1 C)e3,e4,e1,e2D)任意顺序一些重要的程序语言(如C语言和Pascal语言)允许过程的递归调用。而实现递归调用中的存储分配通常用 A)栈B)堆 C)数组 D)链表,栈底至栈顶依次存放元素A、B、C、D，在第五个元素E入栈前，栈中元素可以出栈，则出栈序列可能是 A)ABCED B)DCBEA C)DBCEA D)CDABE 栈通常采用的两种存储结构是 A)线性存储结构和链表存储结构B)散列方式和索引方式 C)链表存储结构和数组 D)线性存储结构和非线性存储结构栈和队列通常采用的存储结构是【1】。下列数据结构中，按先进后出原则组织数据的是 A)线性链表 B)栈 C)循环链表 D)顺序表,当循环队列非空且队尾指针等于队头指针时，说明循环队列已满，不能进行入队运算。这种情况称为【2】。下列关于栈的叙述中正确的是）在栈中只能插入数据 B）在栈中只能删除数据C）栈是先进先出的线性表 D）栈是后进先出的线性表下列关于队列的叙述中正确的是）在队列中只能插入数据 B）在队列中只能删除数据C）队列是先进先出的线性表 D）队列是后进先出的线性表,2.5 链表,线性单链表双向链表循环链表,结构及其基本运算,2.5.1 线性表的链式存储结构,将线性表的元素放到一个具有头指针的链表中，链表中每个结点包含数据域和指针域。数据域存放数据，指针域存放后继结点的地址，最后一个结点的指针域为空。逻辑上相邻的数据元素在内存中的物理存储空间不一定相邻。,上图的线性表为ZHAO，QIAN，SUN，LI，ZHOU，WU，ZHENG，WANG,线性链表表示法:,链式存储结构的特点,插入、删除灵活方便，不需要移动结点，只要改变结点中指针域的值即可。适合于线性表是动态变化的,不进行频繁查找操作、但经常进行插入删除时使用。链表的查找只能从头指针开始顺序查找。,P,P,单链表的插入运算,S,在P所指向的结点之后插入新的结点,P,P,L,单链表的插入运算,S,2.5.2 循环链表:首尾相接的链表。将最后一个结点的空指针改为指向头结点，从任一结点出发均可找到其它结点。,L,.,带头结点的单链表,L,.,循环单链表,2.5.3 双向链表 在每个结点中设置两个指针，一个指向后继，一个指向前驱。可直接确定一个结点的前驱和后继结点。可提高效率。,data,next,before,线性表的应用：应用最广的数据结构。高级语言中的数组；计算机的文件系统；计算机的目录系统；电话号码查询系统（可采用顺序表或单链表结构）；各种事务处理（各种表格均采用顺序表和线性链表结构）,例题讲解,用链表表示线性表的优点是 A)便于随机存取 B)花费的存储空间较顺序存储少 C)便于插入和删除操作 D)数据元素的物理顺序与逻辑顺序相同长度为n的顺序存储线性表中，当在任何位置上插入一个元素概率都相等时，插入一个元素所需移动元素的平均个数为【1】。,在单链表中，增加头结点的目的是 A)方便运算的实现 B)使单链表至少有一个结点 C)标识表结点中首结点的位置 D)说明单链表是线性表的链式存储实现,非空的循环单链表head的尾结点(由p所指向)，满足 A)p-next=NULLB)p=NULL C)p-next=head D)p=head 循环链表的主要优点是 A)不再需要头指针了 B)从表中任一结点出发都能访问到整个链表 C)在进行插入、删除运算时，能更好的保证链表不断开 D)已知某个结点的位置后，能够容易的找到它的直接前件,2.6 树,树的基本概念二叉树的定义及其存储结构二叉树的前序、中序和后序遍历,2.6.1 树的定义 由一个或多个结点组成的有限集合。仅有一个根结点，结点间有明显的层次结构关系。,现实世界中，能用树的结构表示的例子：学校的行政关系、书的层次结构、人类的家族血缘关系等。,介绍几个概念：结点（Node）：树中的元素，包含数据项及若干指向其子树的分支。结点的度（Degree）：结点拥有的子树数。树的度：所有结点中最大的度称为该树的度结点的层次：从根结点开始算起，根为第一层。叶子（Leaf）结点：度为零的结点，也称端结点。深度（Depth)：树中结点的最大层次数。,2.6.2 二叉树（Binary Tree）,1、二叉树的定义及其性质(1)二叉树的定义,二叉树的五种基本形态,二叉树一种特殊的树型结构，特点是树中每个结点只有两棵子树，且子树有左右之分，次序不能颠倒。,因为树的每个结点的度不同，存储困难，使对树的处理算法很复杂。所以引出二叉树的讨论。,二叉数是n(n0)个结点的有限集合。它或为空数(n=0),或由一个根结点和两棵分别称为根的左子树和右子树的互不相交的二叉数组成。,特别要注意：二叉数不是树的特殊情况。,a,a,b,b,两棵不同的二叉数,A、二叉树的第i层上至多有2 i-1（i 1）个结点。,(2)二叉树的基本性质,第三层上(i=3)，有23-1=4个节点。第四层上(i=4)，有24-1=8个节点。,A、二叉树的第i层上至多有2 i-1（i 1）个结点。B、深度为h的二叉树中至多共含有2h-1个结点。,(2)二叉树的基本性质,此树的深度h=4，共有24-1=15个节点。,A、二叉树的第i层上至多有2 i-1（i 1）个结点。B、深度为h的二叉树中至多含有2h-1个结点。C、在任意一棵二叉树中，度为0的结点（即叶子结点）总比度为2的结点多一个D、具有N个结点的二叉树，其深度至少为log2n+1,(2)二叉树的基本性质,n0=8n2=7,（3）满二叉树,特点：每一层上都含有最大结点数。,（4）完全二叉树,特点：除最后一层外，每一层都取最大结点数，最后一层结点都集中在该层最左边的若干位置。,（5）树与二叉树的区别,A树的结点个数至少为1，而二叉树的结点个数可以为0。B树中结点的最大度数没有限制，二叉树结点最大度数为2。C树的结点无左、右之分，二叉树的结点子树有明确的左、右之分。,树,二叉树,2、二叉树的存储结构,(2)链式存储结构,T16,(1)顺序存储结构,(1)顺序存储结构,用一组连续的存储单元存放二叉树的数据元素。结点在数组中的相对位置蕴含着结点之间的关系。,一般二叉树必须按完全二叉树的形式存储，将造成存储的浪费。,2.6.3 二叉树的遍历 查找某个结点，或对二叉树中全部结点进行某种处理，就需要遍历。（1）遍历定义及遍历算法 遍历是指按某条搜索路线寻访树中每个结点，且每个结点只被访问一次。按先左后右的原则，一般使用三种遍历：先序遍历(D L R):访问根结点，按先序遍历左子树，按先序遍历右子树。中序遍历(L D R):按中序遍历左子树，访问根结点，按中序遍历右子树。后序遍历(L R D):按后序遍历左子树，按后序遍历右子树，访问根结点。二叉树为空时，执行空操作，即空二叉树已遍历完。,（2）遍历算法,先序遍历：D L R中序遍历：L D R后序遍历：L R D,A,D,B,C,T1,T2,T3,D L R,以先序遍历D L R为例演示遍历过程,ABDC,BDAC,DBCA,例题讲解,已知二叉树后序遍历序列是dabec，中序遍历序列是debac，它的前序遍历序列是 A)acbed B)decab C)deabc D)cedba 已知一棵二叉树前序遍历和中序遍历分别为ABDEGCFH和DBGEACHF，则该二叉树的后序遍历为 A)GEDHFBCA B)DGEBHFCA C)ABCDEFGH D)ACBFEDHG树是结点的集合，它的根结点数目是 A)有且只有1B)1或多于1 C)0或1D)至少2,在深度为5的满二叉树中，叶子结点的个数为 A)32B)31 C)16 D)15 若某二叉树的前序遍历访问顺序是abdgcefh，中序遍历访问顺序是dgbaechf，则其后序遍历的结点访问顺序是 A)bdgcefha B)gdbecfha C)bdgaechfD)gdbehfca在树结构中，树根结点没有【1】。下列叙述中正确的是 A)线性表是线性结构B)栈与队列是非线性结构 C)线性链表是非线性结构D)二叉树是线性结构,具有3个结点的二叉树有 A)2种形态 B)4种形态 C)7种形态 D)5种形态 设有下列二叉树：对此二叉树前序遍历的结果为A)ZBTTCPXA B)ATBZXCTP C)ZBTACTXP D)ATBZXCPT,设一棵二叉树中有3个叶子结点，有8个度为1的结点，则该二叉树中总的结点数为 A)12 B)13 C)14D)15 设有下列二叉树：对此二叉树的中序遍历的结果为A)ABCDEF B)DBEAFC C)ABDECF D)DEBFCA,设树T的深度为4,其中度为1、2、3、4的结点个数分别为4、2、1、1。则T中的叶子结点数为A）8 B）7 C）6 D）5设一棵完全二叉树共有700个结点，则该二叉树中有（）个叶子结点。在一个容量为15的循环队列中，若头指针front=6，尾指针rear=9，则该循环队列中共有（）个元素。设一棵二叉树的中序遍历结果为DBEAFC，前序遍历结果为ABDECF，则后序遍历结果为（）。,2.7 查找和排序,顺序查找与二分查找算法基本排序算法（交换类排序、选择类排序、插入类排序）,2.7.1 查找,查找是在一个给定的数据结构中，根据给定的条件查找满足条件的结点。不同的数据结构采用不同的查找方法。查找的效率直接影响数据处理的效率。查找的结果：查找成功：找到满足条件的结点查找失败：找不到满足条件的结点。,2.7.1.1 顺序查找（线性查找）,查找过程：对给定的一关键字K，从线性表的一端开始，逐个进行记录的关键字和K的比较，直到找到关键字等于K的记录或到达表的另一端。可以采用从前向后查，也可采用从后向前查的方法。在平均情况下，大约要与表中一半以上元素进行比较，效率较低。平均查找长度较大。在下面两种情况下只能采取顺序查找：a.线性表为无序表（元素排列是无序的）；b.即使是有序线性表，但采用的是链式存储结构。,2.7.1.2 折半查找（二分法查找）,思想：先确定待查找记录所在的范围，然后逐步缩小范围，直到找到或确认找不到该记录为止。前提：必须在具有顺序存储结构的有序表中进行。分三种情况：1）若中间项的值等于x,则说明已查到。2）若x小于中间项的值，则在线性表的前半部分查找；3）若x大于中间项的值，则在线性表的后半部分查找。特点：比顺序查找方法效率高。最坏的情况下，需要比较 log2n次。,查找23和79的过程如下图：,mid=(low+high)/2不进位取整,(08,14,23,37,46,55,68,79,91),(08,14,23,37,46,55,68,79,91),(08,14,23,37,46,55,68,79,91),(08,14,23,37,46,55,68,79,91),(08,14,23,37,46,55,68,79,91),(08,14,23,37,46,55,68,79,91),(08,14,23,37,46,55,68,79,91),2.7.2 排序,2.7.2.1 概述1、排序的功能：将一个数据元素（或记录）的任意序列，重新排成一个按关键字有序的序列。2、排序过程的组成步骤：首先比较两个关键字的大小；然后将记录从一个位置移动到另一个位置。,排序方法,插入排序,选择排序,交换排序,归并排序,直接插入排序,折半插入排序,简单选择排序,堆排序,起泡排序,快速排序,2.7.2.2 插入排序 直接插入、折半插入,1、直接插入排序:基本思想：从数组的第2号元素开始，顺序从数组中取出元素，并将该元素插入到其左端已排好序的数组的适当位置上。需要n(n-1)/2次比较,该算法适合于n 较小的情况，时间复杂度为O(n2).,待排元素序列：53 27 36 15 69 42第一次排序：27 53 36 15 69 42第二次排序：27 36 53 15 69 42第三次排序：15 27 36 53 69 42第四次排序：15 27 36 53 69 42第五次排序：15 27 36 42 53 69 直接插入排序示例,对于有n个数据元素的待排序列，插入操作要进行n-1次,2、折半插入排序 折半插入排序在寻找插入位置时，不是逐个比较而是利用折半查找的原理寻找插入位置。待排序元素越多，改进效果越明显。,折半插入排序的条件：在有序序列中插入一个关键字。,(highlow，查找结束，插入位置为low 或high+1),(4236),(4253),1、简单选择排序 思想：首先从1n个元素中选出关键字最小的记录交换到第一个位置上。然后再从第2 个到第n个元素中选出次小的记录交换到第二个位置上，依次类推。时间复杂度为O(n2)，最坏情况下需要比较 n(n-1)/2次 适用于待排序元素较少的情况。,2.7.2.3 选择排序 简单选择排序、堆排序,初态,8 3 9 1 6,8 3 9 1 6,8 3 9 1 6,8 3 9 1 6,1 3 9 8 6,1 3 9 8 6,1 3 9 8 6,2堆排序也是一种选择排序。是具有特定条件的顺序存储的完全二叉树，其特定条件是：任何一个非叶子结点的关键字大于等于（或小于等于）子女的关键字的值。(1)堆的示例,(a):堆顶元素取最大值,(b):堆顶元素取最小值,(2)实现堆排序需解决两个问题：（1）如何由一个无序序列建成一个堆？（2）输出堆顶元素后，如何将剩余元素调整成一个新的堆？,堆排序需要比较的次数为O(nlog2n),2.7.2.4 交 换 排 序交换排序的特点在于交换。有冒泡和快速排序两种。1、冒泡排序（起泡排序）思想：小的浮起，大的沉底。从左端开始比较。第一趟：第1个与第2个比较，大则交换；第2个与第3个比较，大则交换，关键字最大的记录交换到最后一个位置上；第二趟：对前n-1个记录进行同样的操作，关键字次大的记录交换 到第n-1个位置上；依次类推，则完成排序。正序：时间复杂度为O(n)逆序：时间复杂度为O(n2)适合于数据较少的情况。排序n个记录的文件最多需要n-1趟冒泡排序。,第六趟排序后,第五趟排序后,第四趟排序后,第三趟排序后,第二趟排序后,第一趟排序后,初始关键字,思想：小的浮起，大的沉底。,2、快速排序(对冒泡排序的改进）思想：通过一趟排序将待排序列分成两部分，使其中一部分记录的关键字均比另一部分小，再分别对这两部分排序，以达到整个序列有序。关键字通常取第一个记录的值为基准值。做法：附设两个指针low和high，初值分别指向第一个记录和最后一个记录，设关键字为 key，首先从 high所指位置起向前搜索，找到第一个小于基准值的记录与基准记录交换，然后从low 所指位置起向后搜索，找到第一个大于基准值的记录与基准记录交换，重复这两步直至low=high为止。时间复杂度：O(log2n),快速排序过程示意图：,有序序列 6 18 23 52 67,key,low,high,一次交换 18 52 6 67 23,low,high,二次交换 18 23 6 67 52,high,三次交换 18 6 23 67 52/完成一趟排序后分别进行快速排序,low,high,2.7.2.5 内部排序方法的选择各种排序方法各有优缺点，故在不同情况下可作不同的选择。通常需考虑的因素有：待排序的记录个数；记录本身的大小；记录的键值分布情况等。若待排序的记录个数n较小时，可采用简单排序方法。若n 较大时，应采用快速排序或堆排序。若待排序的记录已基本有序，可采用起泡排序。,例题讲解,在长度为n的有序线性表中进行二分查找。最坏的情况下，需要的比较次数为【2】。长度为n的顺序存储线性表中，当在任何位置上插入一个元素概率都相等时，插入一个元素所需移动元素的平均个数为【1】。假设线性表的长度为n，则在最坏情况下，冒泡排序需要的比较次数为 A)log2n B)n2 C)O(n1.5)D)n(n-1)/2已知数据表A中每个元素距其最终位置不远，为节省时间，应采用的算法是 A)堆排序B)直接插入排序 C)快速排序 D)直接选择排序,冒泡排序算法在最好的情况下的元素交换次数为【1】。在最坏情况下，堆排序需要比较的次数为【2】。最简单的交换排序方法是 A)快速排序 B)选择排序 C)堆排序D)冒泡排序排序是计算机程序设计中的一种重要操作，常见的排序方法有插入排序、【1】和选择排序等。,在下列几种排序方法中，要求内存量最大的是 A)插入排序 B)选择排序 C)快速排序D)归并排序在待排序的元素序列基本有序的前提下，效率最高的排序方法是 A)冒泡排序 B)选择排序 C)快速排序 D)归并排序 希尔排序属于 A)交换排序 B)归并排序 C)选择排序D)插入排序对长度为n的线性表进行顺序查找，在最坏的情况下所需要的比较次数为)n+1 B)n C)(n+1)/2 D)n/2,1、机遇对于有准备的头脑有特别的亲和力。2、不求与人相比，但求超越自己，要哭就哭出激动的泪水，要笑就笑出成长的性格！3、在你内心深处，还有无穷的潜力，有一天当你回首看时，你就会知道这绝对是真的。4、无论你觉得自己多么的了不起，也永远有人比你更强；无论你觉得自己多么的不幸，永远有人比你更加不幸。5、不要浪费你的生命，在你一定会后悔的地方上。6、放弃该放弃的是无奈，放弃不该放弃的是无能；不放弃该放弃的是无知，不放弃不该放弃的是执着。7、不要轻易用过去来衡量生活的幸与不幸！每个人的生命都是可以绽放美丽的，只要你珍惜。8、千万别迷恋网络游戏，要玩就玩好人生这场大游戏。9、过错是暂时的遗憾，而错过则是永远的遗憾！10、人生是个圆，有的人走了一辈子也没有走出命运画出的圆圈，其实，圆上的每一个点都有一条腾飞的切线。11、没有压力的生活就会空虚；没有压力的青春就会枯萎；没有压力的生命就会黯淡。12、我以为挫折、磨难是锻炼意志、增强能力的好机会。邹韬奋13、你不能左右天气，但可以改变心情。你不能改变容貌，但可以掌握自己。你不能预见明天，但可以珍惜今天。14、我们总是对陌生人太客气，而对亲密的人太苛刻。15、人之所以痛苦，在于追求错误的东西。16、知道自己要干什么，夜深人静，问问自己，将来的打算，并朝着那个方向去实现。而不是无所事事和做一些无谓的事。17、逆境是成长必经的过程，能勇于接受逆境的人，生命就会日渐的茁壮。18、哪里有天才，我是把别人喝咖啡的功夫，都用在工作上的。鲁迅19、所谓天才，那就是假话，勤奋的工作才是实在的。爱迪生20、做一个决定，并不难，难的是付诸行动，并且坚持到底。21、不要因为自己还年轻，用健康去换去金钱，等到老了，才明白金钱却换不来健康。22、如果你不给自己烦恼，别人也永远不可能给你烦恼，烦恼都是自己内心制造的。23、命运负责洗牌，但是玩牌的是我们自己！24、再长的路，一步步也能走完，再短的路，不迈开双脚也无法到达。25、成功，往往住在失败的隔壁！26、大多数人想要改造这个世界，但却罕有人想改造自己。27、人生是一场旅行，在乎的不是目的地，是沿途的风景以及看风景的心情。28、伟大的事业不是靠力气、速度和身体的敏捷完成的，而是靠性格、意志和知识的力量完成的。29、人生最大的喜悦是每个人都说你做不到，你却完成它了！30、在实现理想的路途中，必须排除一切干扰，特别是要看清那些美丽的诱惑。31、激情，这是鼓满船帆的风。风有时会把船帆吹断；但没有风，帆船就不能航行。32、滴水穿石不是靠力，而是因为不舍昼夜。33、忍别人所不能忍的痛，吃别人所别人所不能吃的苦，是为了收获得不到的收获。34、时间是个常数，但也是个变数。勤奋的人无穷多，懒惰的人无穷少。字严35、不同的信念，决定不同的命运！36、只有你学会把自己已有的成绩都归零，才能腾出空间去接纳更多的新东西，如此才能使自己不断的超越自己。37、突破心理障碍，才能超越自己。38、人不怕走在黑夜里，就怕心中没有阳光。9、过错是暂时的遗憾，而错过则是永远的遗憾！10、人生是个圆，有的人走了一辈子也没有走出命运画出的圆圈，其实，圆上的每一个点都有一条腾飞的切线。11、没有压力的生活就会空虚；没有压力的青春就会枯萎；没有压力的生命就会黯淡。12、我以为挫折、磨难是锻炼意志、增强能力的好机会。邹韬奋13、你不能左右天气，但可以改变心情。你不能改变容貌，但可以掌握自己。你不能预见明天，但可以珍惜今天。14、我们总是对陌生人太客气，而对亲密的人太苛刻。39、生命里最重要的事情是要有个远大的目标，并借助才能与坚毅来完成它。歌德40、工作中，你要把每一件小事都和远大的固定的目标结合起来。41、大部分人往往对已经失去的机遇捶胸顿足，却对眼前的机遇熟视无睹20、对所学知识内容的兴趣可能成为学习动机。