数据结构与算法：线性表、栈、队列深度解析

"该资源是哈工大计算机科学与技术学院的一门关于数据结构与算法的课程，重点关注第二章——线性表。课程涵盖了线性表的逻辑结构、顺序存储结构和链式存储结构，包括查找、插入和删除等基本操作的实现与比较。此外，还涉及栈和队列的结构特性、操作实现以及实际应用，串的结构和操作，多维数组的存储方法，特殊矩阵的压缩存储，以及广义表的概念和特征。" 在数据结构中，线性表是一种基础且重要的结构，它包含了一组有序的元素。本课程讲解了线性表的逻辑结构，即元素间存在一对一的关系，可以按照位置顺序访问。线性表的存储方式有两种：顺序存储和链式存储。顺序存储结构是将元素存储在一块连续的内存区域，便于直接访问，但插入和删除可能涉及大量元素的移动；链式存储结构则通过指针连接元素，插入和删除操作相对更灵活，但访问速度较慢。 对于线性表的操作，课程强调了查找、插入和删除等基本操作的实现，这些操作在不同的存储结构下有不同的效率。例如，在顺序存储结构中，查找操作的时间复杂度通常是O(n)，而插入和删除操作在表中间元素时需要移动n/2个元素；而在链式存储结构中，插入和删除通常只需要改变几个指针，但查找可能需要遍历整个链表。 栈和队列是两种特殊的线性表，它们有特殊的操作规则。栈是后进先出（LIFO）的数据结构，适用于处理临时数据，如函数调用中的局部变量。队列则是先进先出（FIFO）的数据结构，常用于模拟“排队”情况，如任务调度或打印机队列。掌握这两种结构的特性及其实现，可以帮助解决许多实际问题。 串，也就是字符串，是线性表的一种特例，主要用于处理文本数据。课程中会教授串的结构特性，如串的基本操作（如拼接、子串提取、查找替换等）以及常用的字符串算法，如KMP模式匹配算法，这些在文本处理和搜索引擎中有广泛应用。 多维数组是线性表的扩展，用于处理二维或更高维度的数据。课程将探讨如何存储和表示多维数组，特别是对特殊矩阵进行压缩存储的方法，如压缩存储稀疏矩阵，以节省空间。这在处理大量零元素的矩阵时非常有效。 最后，广义表是线性表的泛化形式，可以包含其他列表作为元素，其概念和特征的了解有助于理解更复杂的数据组织形式。 本课程通过深入浅出的方式，全面介绍了线性表及其相关数据结构的基础理论和实践应用，旨在帮助学习者建立起坚实的数据结构基础，以便更好地理解和解决实际编程问题。