图解数据结构——使用C（视频教学版）

数据结构一直是高校计算机及信息类相关专业的必修课，是编程爱好者程序设计的重要基础。对于第一次接触数据结构知识的初学者来说，内容过多、表达不清楚以及文字叙述不严谨是造成学习障碍的主要原因。为了让读者能以轻松的方式学习数据结构，笔者征询了多位教师的意见，采用了丰富的图例来阐述复杂的数据结构的基本概念及应用，并将重要理论、算法进行了非常翔实的诠释和逐一举例，因此本书是一本内容丰富且好学又专业的数据结构教学用书。
笔者长期从事信息教育和写作工作，在语句的表达上尽量简洁明了、逻辑清楚，为了检验大家在各章的学习效果，特别搜集了大量的习题，并参阅重要考试（例如计算机国家水平考试、研究生升学考试等），为读者提供了更多的理论加实战演练的经验。
本书既是一本非常适合教授数据结构的教材，也是一本以C语言描述数据结构的实践著作。为了避免教学和阅读上的不顺畅，书中的算法尽量不以伪代码来描述，而是以C程序设计语言来展现。书中精选了核心的算法解析过程和范例程序的执行界面，全书所有的范例程序可以从指定网站下载，对所有范例程序都提供了完整的程序源码，读者可直接运行和验证。最后希望通过阅读本书，能够使读者对数据结构这门学科有更完整的认识。
本书提供的视频教学可通过扫描每章二维码在线观看学习，获取PPT课件、范例程序源码和电子版附录B数据结构专有名词索引，请扫描下面二维码：

PPT 源码 附录B
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编 者
2022年5月

本书以图解的方式讲述数据结构及其算法，力求简洁明了地阐述复杂的算法理论，以C作为描述语言解析算法的执行过程，以大量的范例程序来展示数据结构的使用及其相关算法的具体实现。 数据结构是计算机专业的核心课程之一，也是编程爱好者程序设计的重要基础。本书内容包含这门必修课的完整知识体系：数组、链表、堆栈、队列、树、图等数据结构，以及基于这些数据结构的各类算法等。为了教学的需要，每章都提供了丰富的课后习题及详细的参考答案。 本书图文并茂，文字简洁、清晰，范例丰富、可操作性强，并配有视频教学、PPT课件和范例程序源码，适合学习数据结构和算法的读者作为自学参考书，也适合作为高等院校计算机及信息相关专业的教材。

胡昭民,现任荣钦科技股份有限公司执行长，美国Rochester Institute of Technology计算机科学研究所毕业，长期从事信息教育及计算机图书写作的工作，计算机图书著作包括计算器概论、数据结构、办公室电子数据处理、互联网等相关题材，并监制过多套游戏以及教学软件的研发。

第1章 数据结构入门与算法 1
1.1 数据结构的定义 2
1.1.1 数据与信息 2
1.1.2 数据的特性 3
1.1.3 数据结构的应用 4
1.2 算法 6
1.2.1 算法的条件 6
1.2.2 算法的表达方式 7
1.3 常见算法简介 9
1.3.1 分治法 9
1.3.2 贪心法 10
1.3.3 枚举法 11
1.3.4 帕斯卡三角形算法 13
1.3.5 质数求解算法 14
1.4 算法性能的分析 15
1.4.1 Big-Oh 16
1.4.2 Ω（omega） 18
1.4.3 θ（theta） 19
本章习题 19
第2章 数组结构 21
2.1 线性表简介 21
2.2 认识数组 23
2.2.1 二维数组 26
2.2.2 三维数组 29
2.2.3 n维数组 32
2.3 矩阵 33
2.3.1 矩阵相加 34
2.3.2 矩阵相乘 35
2.3.3 转置矩阵 37
2.3.4 稀疏矩阵 38
2.3.5 上三角矩阵 41
2.3.6 下三角矩阵 45
2.3.7 带状矩阵 49
2.4 数组与多项式 49
本章习题 51
第3章 链表 53
3.1 动态分配内存 53
3.2 单向链表 55
3.2.1 单向链表的建立 55
3.2.2 单向链表的遍历 57
3.2.3 单向链表中新节点的插入 58
3.2.4 单向链表中节点的删除 62
3.2.5 单向链表的反转 66
3.2.6 单向链表的串接 69
3.2.7 多项式链表表示法 73
3.3 环形链表 74
3.3.1 环形链表的建立与遍历 75
3.3.2 环形链表中新节点的插入 77
3.3.3 环形链表中节点的删除 78
3.3.4 环形链表的串接 82
3.3.5 稀疏矩阵的环形链表表示法 84
3.4 双向链表 87
3.4.1 双向链表的建立与遍历 87
3.4.2 双向链表中新节点的插入 90
3.4.3 双向链表中节点的删除 94
本章习题 97
第4章 堆栈 99
4.1 堆栈简介 99
4.1.1 用数组实现堆栈 100
4.1.2 用链表实现堆栈 103
4.2 堆栈的应用 105
4.2.1 递归算法 106
4.2.2 动态规划算法 110
4.2.3 汉诺塔问题 112
4.2.4 回溯法——老鼠走迷宫 118
4.2.5 八皇后问题 120
4.3 算术表达式的表示法 122
4.3.1 中序法转为前序法与后序法 122
4.3.2 前序法与后序法表达式转为中序法表达式 128
4.3.3 中序法求值 130
4.3.4 前序法求值 131
4.3.5 后序法求值 132
本章习题 133
第5章 队列 136
5.1 认识队列 136
5.1.1 队列的基本操作 137
5.1.2 用数组来实现队列 137
5.1.3 用链表来实现队列 140
5.2 环形队列、双向队列与优先队列 143
5.2.1 环形队列 143
5.2.2 双向队列 147
5.2.3 优先队列 150
本章习题 151
第6章 树结构 153
6.1 树的基本概念 154
6.2 二叉树 156
6.2.1 二叉树的定义 156
6.2.2 特殊二叉树简介 157
6.3 二叉树的存储方式 159
6.3.1 用一维数组来实现二叉树 159
6.3.2 用链表来实现二叉树 161
6.4 二叉树的遍历 164
6.4.1 中序遍历 164
6.4.2 后序遍历 165
6.4.3 前序遍历 166
6.4.4 二叉树节点的插入与删除 170
6.4.5 二叉运算树 175
6.5 线索二叉树 177
6.6 树的二叉树表示法 182
6.6.1 树转化为二叉树 182
6.6.2 二叉树转化为树 183
6.6.3 森林转化为二叉树 183
6.6.4 二叉树转化为森林 184
6.6.5 树与森林的遍历 185
6.6.6 确定唯一二叉树 187
6.7 优化二叉查找树 188
6.7.1 扩充二叉树 188
6.7.2 哈夫曼树 189
6.8 平衡树 190
6.9 高级树结构的应用 194
6.9.1 博弈树 194
6.9.2 B树 196
6.9.3 二叉空间分割树 198
6.9.4 四叉树和八叉树 199
本章习题 201
第7章 图结构 205
7.1 图的简介 205
7.1.1 欧拉环与欧拉链 206
7.1.2 图的定义 207
7.1.3 无向图 207
7.1.4 有向图 208
7.2 图的数据表示法 209
7.2.1 邻接矩阵法 209
7.2.2 邻接链表法 212
7.2.3 邻接复合链表法 214
7.2.4 索引表格法 216
7.3 图的遍历 218
7.3.1 深度优先遍历 218
7.3.2 广度优先遍历 221
7.4 生成树 224
7.4.1 深度优先生成树和广度优先生成树 225
7.4.2 最小生成树 225
7.4.3 Kruskal算法 226
7.4.4 Prim算法 230
7.5 图的最短路径 232
7.5.1 单点对全部顶点——Dijkstra算法 232
7.5.2 两两顶点间的最短路径——Floyd算法 236
7.5.3 A* 算法 238
7.6 AOV网络与拓扑排序 240
7.7 AOE网络 242
本章习题 243
第8章 排序 247
8.1 排序简介 247
8.1.1 排序的分类 248
8.1.2 排序算法分析 248
8.2 内部排序法 249
8.2.1 冒泡排序法 250
8.2.2 选择排序法 253
8.2.3 插入排序法 254
8.2.4 希尔排序法 256
8.2.5 合并排序法 258
8.2.6 快速排序法 259
8.2.7 堆积排序法 262
8.2.8 基数排序法 266
8.3 外部排序法 269
8.3.1 直接合并排序法 269
8.3.2 k-路合并法 273
本章习题 273
第9章 查找与哈希函数 277
9.1 常见的查找算法 277
9.1.1 顺序查找法 278
9.1.2 二分查找法 280
9.1.3 插值查找法 282
9.1.4 斐波那契查找法 284
9.1.5 哈希查找法 288
9.2 常见的哈希法 289
9.2.1 除留余数法 289
9.2.2 平方取中法 290
9.2.3 折叠法 291
9.2.4 数字分析法 291
9.3 碰撞与溢出问题的处理 292
9.3.1 线性探测法 292
9.3.2 平方探测法 294
9.3.3 再哈希法 294
9.3.4 链表法 294
本章习题 298
附录A 课后习题与参考答案 301
附录B 数据结构专有名词索引（电子版见下载） 357

本书是一本综合且全面讲述数据结构及其算法分析的教科书，为了便于高校的教学和读者自学，作者在描述数据结构原理和算法时行文清晰且严谨，为每个算法及其数据结构提供了演算的详细图解。另外，为了能够在教学中让学生上机实践或者自学者上机“操练”，本书为每个经典的算法都提供了用C语言编写的完整范例程序（包含完整的源码），每个范例程序都不需要再修改，直接通过编译就可以运行，目的是为了让本书的学习者以这些范例程序作为参照迅速掌握数据结构和算法的要点。