數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程是計(jì)算機(jī)及相關(guān)專業(yè)的核心專業(yè)基礎(chǔ)課，那么什么是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)呢？科學(xué)百科是這樣定義的： 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是計(jì)算機(jī)存儲、組織數(shù)據(jù)的方式。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是指相互之間存在一種或多種特定關(guān)系的數(shù)據(jù)元素的集合。通常情況下，精心選擇的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以帶來更高的運(yùn)行或者存儲效率。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)往往與高效的檢索算法和索引技術(shù)有關(guān)。
該定義包含兩重含義，即數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)應(yīng)用。從數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)角度看，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是指存在相互關(guān)系的數(shù)據(jù)元素集合，并包含相應(yīng)的數(shù)據(jù)運(yùn)算，在實(shí)現(xiàn)時(shí)就需要考慮數(shù)據(jù)的邏輯類型，將這些數(shù)據(jù)以某種合理方式存儲在計(jì)算機(jī)中，繼而高效地實(shí)現(xiàn)對應(yīng)運(yùn)算的算法。像計(jì)算機(jī)語言中的數(shù)據(jù)類型都是已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。從數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的應(yīng)用角度看，人們不必關(guān)心數(shù)據(jù)的存儲和運(yùn)算的具體實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，只需要將其作為一個(gè)功能包用于求解更復(fù)雜的問題，在適當(dāng)?shù)某橄髮哟紊峡紤]程序的結(jié)構(gòu)和算法。理解和掌握數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)有助于應(yīng)用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，提高計(jì)算機(jī)求解問題的能力。

教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程主要以數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)為主線，介紹線性表、棧和隊(duì)列、樹和二叉樹、圖等數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用。該課程一方面培養(yǎng)學(xué)生基本的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)觀，即從邏輯層面理解數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的邏輯結(jié)構(gòu)特性以及基本運(yùn)算，繼而合理地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，使之成為像程序設(shè)計(jì)語言中那樣可以直接使用的數(shù)據(jù)類型； 另一方面培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用各種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的能力，即針對一個(gè)較復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理問題，選擇合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)出好的求解算法。
本書圍繞這兩個(gè)目標(biāo)設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容，總結(jié)編者長期在教學(xué)線的教學(xué)研究和教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)參考近年來國內(nèi)外出版的多種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教材，考慮教與學(xué)的特點(diǎn)，合理地進(jìn)行知識點(diǎn)取舍和延伸，精心組織編寫而成。本書采用C 語言描述數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法。全書由10章構(gòu)成，各章內(nèi)容如下：
第1章緒論。本章介紹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基本概念、采用C 語言描述算法的方法和特點(diǎn)、算法分析方法和如何設(shè)計(jì)好算法等。
第2章線性表。本章介紹線性表的定義、線性表的兩類主要存儲結(jié)構(gòu)和各種基本運(yùn)算算法設(shè)計(jì)； 通過多項(xiàng)式相加的示例討論線性表的應(yīng)用； 介紹STL中的vector和list容器及其使用方法。
第3章棧和隊(duì)列。本章介紹棧的定義、棧的存儲結(jié)構(gòu)、棧的各種基本運(yùn)算算法設(shè)計(jì)和棧的應(yīng)用，隊(duì)列的定義、隊(duì)列的存儲結(jié)構(gòu)、隊(duì)列的各種基本運(yùn)算算法設(shè)計(jì)和隊(duì)列的應(yīng)用，STL中的stack（棧）、queue（隊(duì)列）、deque（雙端隊(duì)列）和priority_queue（優(yōu)先隊(duì)列）容器及其使用方法。
第4章串。本章介紹串的定義、串的存儲結(jié)構(gòu)和串的各種基本運(yùn)算算法設(shè)計(jì)，STL中的string容器的使用方法，串的模式匹配算法BF和KMP及其應(yīng)用。
第5章數(shù)組和稀疏矩陣。本章介紹數(shù)組的定義、數(shù)組的存儲結(jié)構(gòu)、幾種特殊矩陣的壓縮存儲和稀疏矩陣的壓縮存儲。

第6章遞歸。本章介紹遞歸的定義、遞歸模型、遞歸算法設(shè)計(jì)和分析方法，以及遞歸算法轉(zhuǎn)換為非遞歸算法的一般過程。
第7章樹和二叉樹。本章介紹樹的定義、樹的邏輯結(jié)構(gòu)表示方法、樹的性質(zhì)、樹的遍歷和樹的存儲結(jié)構(gòu)，二叉樹的定義、二叉樹的性質(zhì)、二叉樹的存儲結(jié)構(gòu)、二叉樹的基本運(yùn)算算法設(shè)計(jì)、二叉樹的遞歸和非遞歸遍歷算法、二叉樹的構(gòu)造、線索二叉樹和哈夫曼樹，樹/森林和二叉樹的轉(zhuǎn)換與還原過程，并查集的定義與實(shí)現(xiàn)。
第8章圖。本章介紹圖的定義、圖的存儲結(jié)構(gòu)、圖的基本運(yùn)算算法設(shè)計(jì)、圖的兩種遍歷算法以及圖的應(yīng)用，圖的應(yīng)用包括求小生成樹、短路徑、拓?fù)渑判蚝完P(guān)鍵路徑。
第9章查找。本章介紹查找的定義、線性表上的各種查找算法、各種樹表的查找算法，以及哈希表查找算法及其應(yīng)用、STL中的哈希表容器（如unordered_map和unordered_set）的使用方法。
第10章排序。本章介紹排序的定義、插入排序方法、交換排序方法、選擇排序方法、歸并排序方法和基數(shù)排序方法，以及各種內(nèi)排序方法比較、外排序的基本過程和相關(guān)算法。
教學(xué)內(nèi)容緊扣《高等學(xué)校計(jì)算機(jī)專業(yè)核心課程教學(xué)實(shí)施方案》和《計(jì)算機(jī)學(xué)科碩士研究生入學(xué)考試大綱》，涵蓋教學(xué)方案及考研大綱要求的全部知識點(diǎn)。書中帶*的章節(jié)或示例為選講或選學(xué)內(nèi)容，難度相對較高，供提高者研習(xí)。本書的主要特點(diǎn)如下：
① 結(jié)構(gòu)清晰，內(nèi)容豐富，文字?jǐn)⑹龊啙嵜髁�，可讀性強(qiáng)。
② 圖文并茂，全書用了300多幅圖表述和講解數(shù)據(jù)的組織結(jié)構(gòu)和算法設(shè)計(jì)思想。
③ 力求歸納各類算法設(shè)計(jì)的規(guī)律，如單鏈表算法中很多是基于建表算法，二叉樹算法中很多是基于4種遍歷算法，圖算法中很多是基于兩種遍歷算法，如果讀者掌握了相關(guān)的基礎(chǔ)算法，那么對于較復(fù)雜的算法設(shè)計(jì)就會駕輕就熟。
④ 深入討論遞歸算法設(shè)計(jì)方法。遞歸算法設(shè)計(jì)是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程中的難點(diǎn)之一，編者從遞歸模型入手，介紹了從求解問題中提取遞歸模型的通用方法，講解了從遞歸模型到遞歸算法設(shè)計(jì)的基本規(guī)律。
⑤ 書中提供了大量的教學(xué)示例并詳細(xì)解析，將抽象概念和抽象的算法過程具體化。
⑥ 結(jié)合知識點(diǎn)提供了若干相關(guān)的實(shí)戰(zhàn)題，實(shí)戰(zhàn)題來源于力扣（https://leetcode�瞔n.com/）、POJ（http://poj.org/）和HDU（http://acm.hdu.edu.cn/）網(wǎng)站。
⑦ 與C 語言深度結(jié)合，充分利用C 語言的特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)書中的所有算法，全部算法及其示例均在Dev C 5.1中調(diào)試通過。
⑧ 提供了大量的練習(xí)題、上機(jī)實(shí)驗(yàn)題和在線編程題，供教學(xué)中選用。

教學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

教學(xué)實(shí)驗(yàn)是提高利用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)原理解決實(shí)際問題必不可少的環(huán)節(jié)，本書將實(shí)驗(yàn)教學(xué)和理論教學(xué)有機(jī)結(jié)合，構(gòu)成完整的體系。
① 每章包含基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)和應(yīng)用實(shí)驗(yàn)�；�礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)屬于驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，是上機(jī)實(shí)現(xiàn)相關(guān)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)或者算法，用于強(qiáng)化對基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)觀的認(rèn)知； 應(yīng)用實(shí)驗(yàn)屬于設(shè)計(jì)或者綜合性實(shí)驗(yàn)，是利用相關(guān)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)完成較復(fù)雜的算法實(shí)現(xiàn)，用于提高運(yùn)用各種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)解決復(fù)雜問題的能力。
② 每章包含若干與教學(xué)內(nèi)容緊密結(jié)合的、難度適中的在線編程題，所有題目都經(jīng)過精心挑選，均來自力扣、POJ和HDU網(wǎng)站。力扣（中國）是一個(gè)極好的學(xué)習(xí)和實(shí)驗(yàn)在線編程平臺，POJ和HDU是目前國內(nèi)秀的ACM訓(xùn)練網(wǎng)站。每道在線編程題都提供了多個(gè)測試用例，可以對實(shí)驗(yàn)算法進(jìn)行時(shí)間和空間的全方位測試。
配套教學(xué)資源

本書配套的輔助教材為《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教程（C 語言描述）（第2版）學(xué)習(xí)與上機(jī)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)》和《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在線編程實(shí)訓(xùn)（C 語言）（全程視頻講解版）》，前者提供了所有練習(xí)題和上機(jī)實(shí)驗(yàn)題的解題思路和參考答案，后者提供了所有實(shí)戰(zhàn)題和在線編程題的解題思路和參考答案（含全部題目的視頻講解），所有程序均在相關(guān)平臺中驗(yàn)證通過并給出了時(shí)間和空間數(shù)據(jù)。
為了方便教師教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)，本書提供了全面、豐富的教學(xué)資源。配套教學(xué)資源包中的內(nèi)容如下：
① 教學(xué)PPT。提供全部教學(xué)內(nèi)容的精美PPT課件，僅供任課教師在教學(xué)中使用。
② 源程序代碼。所有源代碼按章組織，例如ch2文件夾中存放第2章的源代碼，其中，ch2\\Exam2��3.cpp為例2.3的源代碼。
③ 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程教學(xué)大綱和電子教案。包含54學(xué)時(shí)課堂講授的教學(xué)內(nèi)容安排和18學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容安排，供教師參考。
④ 在線作業(yè)。包括選擇題、判斷題、填空題、簡答題和編程題。
⑤ 書中配套絕大部分知識點(diǎn)的教學(xué)視頻，視頻采用微課碎片化形式組織（含266個(gè)小視頻，累計(jì)超過45小時(shí)）。

資源下載提示
課件等資源： 掃描封底的課件下載二維碼，在公眾號書圈下載。
素材（源碼）等資源： 掃描目錄上方的二維碼下載。
在線作業(yè)： 掃描封底作業(yè)系統(tǒng)二維碼，登錄網(wǎng)站在線做題及查看答案。
視頻等資源： 掃描封底刮刮卡中的二維碼，再掃描書中相應(yīng)章節(jié)中的二維碼，可以在線學(xué)習(xí)。

本書第2、3、6、7和10章由李春葆編寫，第1、4和5章由匡志強(qiáng)編寫，第8和9章由蔣林編寫，李春葆完成全書的規(guī)劃和統(tǒng)稿工作。本書的出版得到清華大學(xué)出版社魏江江分社長的全力支持，王冰飛老師給予精心編輯，力扣（中國）網(wǎng)站提供了無私的幫助，編者在此一并表示衷心的感謝。盡管編者不遺余力，但由于水平所限，本書難免存在不足之處，敬請教師和同學(xué)們批評指正，在此表示衷心的感謝。

編者2021年5月