2016年考研数据结构必须掌握的知识

 第一章绪论

  1、算法的五个重要特性(有穷性、确定性、可行性、输入、输出)

  2、算法设计的要求(正确性、可读性、健壮性、效率与低存储量需求)

  3、算法与程序的关系:

  (1)一个程序不一定满足有穷性。例操作系统,只要整个系统不遭破坏,它将永远不会停止,即使没有作业需要处理,它仍处于动态等待中。因此,操作系统不是一个算法。

  (2)程序中的指令必须是机器可执行的,而算法中的指令则无此限制。算法代表了对问题的解,而程序则是算法在计算机上的特定的实现。

  (3)一个算法若用程序设计语言来描述,则它就是一个程序。

  4、算法的时间复杂度的表示与计算(这个比较复杂,具体看算法本身,一般关心其循环的次数与N的关系、函数递归的计算)

  第二章线性表

  1、线性表的特点:

  (1)存在唯一的第一个元素;(这一点决定了图不是线性表)

  (2)存在唯一的最后一个元素;

  (3)除第一个元素外,其它均只有一个前驱(这一点决定了树不是线性表)

  (4)除最后一个元素外,其它均只有一个后继。

  2、线性表有两种表示:顺序表示(数组)、链式表示(链表),栈、队列都是线性表,他们都可以用数组、链表来实现。

  3、顺序表示的线性表(数组)地址计算方法:

  (1)一维数组,设DataTypea[N]的首地址为A0,每一个数据(DataType类型)占m个字节,则a[k]的地址为:Aa[k]=A0+m*k(其直接意义就是求在数据a[k]的前面有多少个元素,每个元素占m个字节)

  (2)多维数组,以三维数组为例,设DataTypea[M][N][P]的首地址为A,每一个数据(DataType类型)占m个字节,则在元素a[j][k]的前面共有元素个数为:M*N*i+N*j+k,其其地址为:

  Aa[j][k]=A+m*(M*N*i+N*j+k);

  4、线性表的归并排序:

  设两个线性表均已经按非递减顺序排好序,现要将两者合并为一个线性表,并仍然接非递减顺序。可见算法2.2

  5、掌握线性表的顺序表示法定义代码,各元素的含义;

  6、顺序线性表的初始化过程,可见算法2.3

  7、顺序线性表的元素的查找。

  8、顺序线性表的元素的插入算法,注意其对于当原来的存储空间满了后,追加存储空间(就是每次增加若干个空间,一般为10个)的处理过程,可见算法2.4

  9、顺序线性表的删除元素过程,可见算法2.5

  10、顺序线性表的归并算法,可见算法2.7

  11、链表的定义代码,各元素的含义,并能用图形象地表示出来,以利分析;

  12、链表中元素的查找

  13、链表的元素插入,算法与图解,可见算法2.9

  14、链表的元素的删除,算法与图解,可见算法2.10

  15、链表的创建过程,算法与图解,注意,链表有两种(向表头生长、向表尾生长,分别用在栈、队列中),但他们的区别就是在创建时就产生了,可见算法2.11

  16、链表的归并算法,可见算法2.12

  17、建议了解所谓的静态单链表(即用数组的形式来实现链表的操作),可见算法2.13

  18、循环链表的定义,意义

  19、循环链表的构造算法(其与单链表的区别是在创建时确定的)、图解

  20、循环链表的插入、删除算法、图解

  21、双向链表的定义,意义

  22、双向链表的构造算法(其与单链表的区别是在创建时确定的)、图解

  23、双向链表的插入、删除算法、图解,可见算法2.18、2.19

  24、补充:在循环链表中,只设立一个表尾指针比只设立一个表头指针更方便些,为什么?

  第三章栈和队列

  1、栈的顺序表示与实现

  2、栈的链表表示与实现

  3、栈的入栈、出栈操作算法

  4、栈的几个经典应用(迷宫、表达式求值)

  5、栈与递归的实现,如Hanoi塔问题

  6、队列链式表示与实现

  7、链式队列的入队、出队操作算法

  8、循环队列的表示(顺序表示)和实现,特别注意其判满、判空方法、入队操作、出队操作的实现(特别重要,考得频率很大)

  9、补充:共享栈的方法与实现(即两个栈共享一个空间,他们采用栈顶相向,迎面增长的存储方式)

  10、补充:用两个栈来模拟一个队列的思路、算法

  11、补充:表达式(前缀、后缀、中缀)的表达互换,这个操作要求对栈在表达式求值中的应用相当熟练,并要求对后面的二叉树相当熟练

  12、补充:了解双端队列(只需了解)

  13、补充:链栈比顺序栈的优点与缺点

  14、补充:一系列元素依次入栈再出栈的顺序,经典题目为:有5个元素,其入栈次序为A、B、C、D、E,以下哪种出栈的顺序是不可能的?

  15、补充:了解用循环链表实现队列,注意在该循环链表中只有一个头指针或一个表尾指针(只需了解)

  16、补充:根据给出的数学公式,写出对应的递归算法,最经典的就是用递归求阶乘。

  第六章树和二叉树

  1、几个重要的概念:树、森林、子树、根、终端结点(叶子)、非终端结点、双亲、孩子、兄弟、堂兄弟、度、深度、有序树、无序树、二叉树、k叉树、完全二叉树、满二叉树、线索二叉树;

  2、二叉树的5种基本形态;

  3、二叉树的5个重要性质:

  (1)在二叉树的第i层上至多有2i-1个结点(i≥1);

  (2)深度为k的二叉树至多有2k-1个结点,(k≥1)

  (3)对任何一棵二叉树T,如果其终端结点(叶子)数为n0,度为2的结点数为n2,则n0=n2+1;

  (4)具有n个结点的完全二叉树的深度为;

  (5)如果对一棵有n个结点的完全二叉树(其深度为)的结点按性层序编号(从第1层到第层,每层从左到右),则对任一结点i(1≤i≤n),有:

  (i)如果i=1,则结点i是二叉树的根,无双亲;如果i1,则其双亲Parent(i)是结点

  (ii)如果2in,则结点i无左孩子(结点i为叶子结点);否则其左孩子LChild(i)是结点2i;

  (iii)如果2i+1n,则结点i无右孩子;否则其右孩子RChild(i)是结点2i+1

  利用完全二叉树的上述性质,能处理大多数完全二叉树的计算题;

  4、二叉树的存储结构:

  (1)了解顺序存储结构,只做了解;

  (2)链式存储结构,重要,需要掌握,后面的算法都是基于此结构;

  5、二叉树的遍历:

  (1)能对任意一棵二叉树进行手动前序、中序、后序遍历;

  (2)能将由前序+中序、后序+中序给出的序列还原成一棵二叉树;

  (3)能将一个数学表达式用中序方法将其用二叉树画出来,并能写出其前缀(波兰式)、中缀、后缀(逆波兰式)表达出来;

  6、二叉树的遍历递归算法(注意前、中、后序三个算法只有细微的差别),可见算法6.1,而他们的非递归算法不作要求;

  7、建立二叉树链表的递归算法,可见算法6.4;

  8、线索二叉树的存储结构图;

  9、能用手画出任意二叉树对应的线索二叉树(中序、后序线索);

  10、线索二叉树的非递归遍历算法,可见算法6.5;

  11、理解线索二叉树的中序线索化过程算法,可见算法6.6;

  12、手动写出任意森林、树的深度优先、广度优先遍历顺序;

  13、森林、二叉树的转换过程,能用手画出即可;

  14、哈夫曼树的相关概念:路径长度、带权路径长度WPL、权值;

  15、二叉哈夫曼树的构造过程,能用手动构造,并能将构造好的树用编码表示出来;

  16、了解哈夫曼树的构造算法,可见算法6.12,只需要了解,无需掌握;

  17、记住树的记数公式:对一棵有n个结点的有棵不同的二叉树

  18、补充:二叉排序树、插入、删除结点的操作(在查找一章中有详述);

  19、补充:满二叉树、完全二叉树用数组存储方式,其元素、结点对应关系;

  20、补充:求二叉树的高度(深度)算法;

  21、补充:将二叉树中左、右孩子交换的算法;

  22、补充:将用数组存储的完全二叉树转换成链式结构的算法;

  23、补充:对用数组存储的完全二叉树进行非递归的前序、中序、后序遍历算法;

  24、补充:求二叉树中叶子数、度为1的、度为2的结点数算法;

  25、补充:对于K叉树,其结点总数为N,求出该树的最大高度、高小高度;

  26、补充:构造结点数为n的k叉哈夫曼树(其所有的结点要么度为0,要么度为k),注意一般都需要增加m个权为0的结点(称为虚结点),其中如果叶子结点数目不足以构成正则的k叉树(树中只有度为k或0的结点),即不满足(n-1)MOD(k-1)=0(其中MOD是取余运算),需要添加权为0的结点,添加的个数为m=k-(n-1)MOD(k-1)-1。添加的位置应该是距离根结点的最远处。假设n=10,k=3,则需要添加1个权为0的虚结点(其字母可以为空)。

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