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什么是“数据结构”?

数据结构(datastructure)可以简单理解为利用计算机存储、组织数据的方式与方法。它的定义很多,具有典型代表性的有:①数据结构是一门研究非数值计算程序设计问题中计算机操作对象、对象间关系和施加在对象上一些操作的方法学。②数据结构按照某种逻辑关系将一批数据有效地组织起来,以有效合理的存储方式将它们存储在计算机中,并提供了定义在数据上的操作、运算集合。③数据结构是带有结构特性数据元素的集合,它研究数据的逻辑结构和数据的物理结构以及它们之间的相互关系,并对这种结构定义相适应的运算,设计出相应的算法,并确保经过这些运算以后所得到的新结构仍保持原来的结构类型。数据结构是构造复杂软件系统的基础方法,它的核心技术是分解与抽象。

“数据结构”的教与学

20世纪70年代末80年代初,国内高校计算机专业相继开设“数据结构”课程,并作为程序设计方法学、操作系统、编译原理、数据库、软件工程等课程的重要基础。随着计算机应用领域的扩大,“数据结构”也已成为其他众多涉及计算机应用和信息科学的非计算机专业本科生的热门基础课程,如国内高校的地理信息科学相关专业已将数据结构作为二年级本科生的必修或选修课程。对非计算机专业学生来说,由于计算机基础知识储备相对薄弱,学好、学精数据结构确有一定难度,授课教师如何讲授好这门课、教材如何编写,是不容忽视的挑战。

本书的编写初衷与面向

本书涵盖数据结构的主要内容,涉及数据结构重要的知识脉络和节点,兼顾地理信息科学领域的应用特点,从激发学生的学习兴趣和主动性着眼,力求在广度与深度之间、理论方法与应用实践之间有效契合,以期能在有关学科的数据结构教学和应用实践中发挥积极作用。

主要面向地理信息科学相关专业“数据结构”课程教学编写的实用教材,也可作为相关领域科技人员的参考书。

本书的特色与优势

1.本书为地理信息科学相关专业的数据结构教学和学习编写,书中给出的应用实例多数与地理信息科学有关,更适合地理信息科学领域学生使用。章节安排合理,对涉及的内容和知识点论述清晰、讨论深入、图解生动、分析透彻,便于教学和自学。

2.书中内容翔实、视角新颖、算法丰富,其中有一些是作者提出的新思想、新结构、新方法及新算法,所有算法均在VC6.0环境下经过反复实验和验证,便于上机实习。

3.作者承担南京大学地理信息学科本科生的数据结构课程教学工作近20年,长期从事计算机在地理信息科学和地学领域的应用研究,本书既是对长期教学实践经验的总结,也不乏对数据结构相关知识的发展。

4.本书为适应面向学科的应用特点,在内容上有所侧重和取舍,突出基础、重点和实用性,以利于学生学好、学精、学透。

全书共分8章

第1章 介绍了数据结构的基本概念和算法分析方法;

第2章 讨论了顺序表和链表两种线性表的实现方法及其操作算法,并给出了链表在空间数据Shapefile图形文件读取中的应用示例;

第3章 内容涉及栈和队列这两种最常用的数据结构,分别给出栈在表达式计算和链队在数字图像压缩处理中的应用示例;

第4章 内容涵盖多维数组、特殊矩阵和稀疏矩阵的压缩存储方法及基本运算,还对广义表做了扼要介绍;

第5章 着重讨论了二叉树、线索二叉树、哈夫曼树构建以及哈夫曼编码和译码方法、二叉堆和四叉堆优先队列、四叉树和优势四叉树空间数据结构及其在空间数据存储中的应用等;

第6章 讨论图的表达与存储结构、图的遍历、最小生成树及其构建算法、单源和多源最短路径分析算法等;

第7章 讨论了各种基本的查找方法、二叉排序树查找方法和散列表查找方法,还讨论了B树、B+树和R树空间索引结构;

第8章 深入探讨了插入排序、Shell排序、堆排序、归并排序、快速排序和基数排序等多种排序方法及其算法,并给出一些相应的改进算法,分析了各种排序算法的性能特征和适应性,对各种排序算法进行测试实验和性能比较,并给出排序算法在计算流域离散单元集水面积中的应用示例。

本文摘编自《数据结构及其空间数据应用》一书前言,有删减,标题为编者所加。

《数据结构及其空间数据应用》

ISBN 978-7-03-074376-3

谢顺平 编著

责任编辑:黄 梅

本书既可作为高等院校地理信息科学相关专业本科生数据结构课程的教材或学习参考书,也可作为相关领域科技工作者的参考资料。

(本文编辑:洪弘)

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