数据结构与算法是计算机、软件工程、大数据、人工智能等专业非常重要的一门专业基础和核心课程。本书内容全面，通俗易懂，所选案例典型，结构清晰，重点难点突出，所有算法均采用Python实现，示例可直接运行。本书配套示例源码、PPT课件、教学视频、教学大纲、作者QQ群答疑服务。
本书共分8章，内容包括数据结构与算法概述，线性表，栈和队列，串、数组与广义表，树和二叉树，图，查找，排序。
本书适合Python数据结构与算法的初学者、Python软件开发人员，可作为备考计算机专业研究生和软考人员学习数据结构与算法的参考书，也可作为高等院校计算机、软件工程、大数据等相关专业学生学习数据结构与算法的教材。

第1章 数据结构与算法概述
1.1 为什么要学习数据结构
1.2 基本概念和术语
1.3 数据的逻辑结构与存储结构
1.3.1 逻辑结构
1.3.2 存储结构
1.4 抽象数据类型及其描述
1.4.1 什么是抽象数据类型
1.4.2 抽象数据类型的描述
1.5 算法
1.5.1 数据结构与算法的关系
1.5.2 什么是算法
1.5.3 算法的5大特性
1.5.4 算法的描述
1.6 算法分析
1.6.1 算法设计的4个目标
1.6.2 算法效率评价
1.6.3 算法时间复杂度
1.6.4 算法的空间复杂度
1.7 学好数据结构的秘诀
1.8 习题
第2章 线性表
2.1 线性表的定义及抽象数据类型
2.1.1 线性表的定义
2.1.2 线性表的抽象数据类型
2.2 线性表的顺序表示与实现
2.2.1 线性表的顺序存储
2.2.2 顺序表的基本运算
2.2.3 基本操作性能分析
2.2.4 顺序表应用举例
2.3 线性表的链式表示与实现
2.3.1 单链表的存储结构
2.3.2 单链表上的基本运算
2.3.3 单链表应用举例
2.3.4 循环单链表
2.3.5 双向链表
2.4 一元多项式的表示与相乘
2.4.1 一元多项式的表示
2.4.2 一元多项式相乘
2.5 小结
2.6 习题
第3章 栈与队列
3.1 栈的表示与实现
3.1.1 栈的定义
3.1.2 栈的抽象数据类型
3.1.3 顺序栈
3.1.4 链栈
3.2 栈的应用
3.2.1 进制转换
3.2.2 行编辑程序
3.2.3 算术表达式求值
3.3 栈与递归
3.3.1 递归
3.3.2 消除递归
3.4 队列的表示与实现
3.4.1 队列的定义
3.4.2 队列的抽象数据类型
3.4.3 顺序队列
3.4.4 顺序循环队列
3.4.5 双端队列
3.4.6 链式队列
3.4.7 链式队列的实现
3.5 队列的应用
3.5.1 队列在杨辉三角中的应用
3.5.2 队列在回文中的应用
3.6 小结
3.7 习题
第4章 串、数组与广义表
4.1 串的定义及抽象数据类型
4.1.1 什么是串
4.1.2 串的抽象数据类型
4.2 串的存储表示
4.2.1 串的顺序存储结构
4.2.2 串的链式存储结构
4.2.3 顺序串应用举例
4.3 串的模式匹配
4.3.1 朴素模式匹配算法—Brute-Force
4.3.2 改进算法—KMP算法
4.3.3 模式匹配应用举例
4.4 数组的定义及抽象数据类型
4.4.1 数组的基本概念
4.4.2 数组的抽象数据类型
4.4.3 数组的顺序存储结构
4.4.4 特殊矩阵的压缩存储
4.4.5 稀疏矩阵的压缩存储
4.5 广义表
4.5.1 什么是广义表
4.5.2 广义表的抽象数据类型
4.5.3 广义表的头尾链表表示
4.5.4 广义表的扩展线性链表表示
4.6 小结
4.7 习题
第5章 树
5.1 树的定义和抽象数据类型
5.1.1 树的定义
5.1.2 树的逻辑表示
5.1.3 树的抽象数据类型
5.2 二叉树的定义、性质和抽象数据类型
5.2.1 二叉树的定义
5.2.2 二叉树的性质
5.2.3 二叉树的抽象数据类型
5.2.4 二叉树的存储表示
5.3 二叉树的遍历
5.3.1 二叉树遍历的定义
5.3.2 二叉树的先序遍历
5.3.3 二叉树的中序遍历
5.3.4 二叉树的后序遍历
5.4 二叉树的线索化
5.4.1 二叉树的线索化定义
5.4.2 二叉树的线索化算法实现
5.4.3 线索二叉树的遍历
5.4.4 线索二叉树的应用举例
5.5 树、森林与二叉树
5.5.1 树的存储结构
5.5.2 树转换为二叉树
5.5.3 森林转换为二叉树
5.5.4 二叉树转换为树和森林
5.5.5 树和森林的遍历
5.6 并查集
5.6.1 并查集的定义
5.6.2 并查集的实现
5.6.3 并查集的应用
5.7 哈夫曼树
5.7.1 哈夫曼树的定义
5.7.2 哈夫曼编码
5.7.3 哈夫曼编码算法的实现
5.8 小结
5.9 习题
第6章 图
6.1 图的定义与相关概念
6.1.1 图的定义
6.1.2 图的相关概念
6.1.3 图的抽象数据类型
6.2 图的存储结构
6.2.1 邻接矩阵表示法
6.2.2 邻接表表示法
6.2.3 十字链表
6.2.4 邻接多重表
6.3 图的遍历
6.3.1 图的深度优先遍历
6.3.2 图的广度优先遍历
6.4 图的连通性问题
6.4.1 无向图的连通分量与生成树
6.4.2 最小生成树
6.5 有向无环图
6.5.1 AOV网与拓扑排序
6.5.2 AOE网与关键路径
6.6 最短路径
6.6.1 从某个顶点到其余各顶点的最短路径
6.6.2 每一对顶点之间的最短路径
6.7 图的应用举例
6.7.1 距离某个顶点的最短路径长度为k的所有顶点
6.7.2 求图中顶点u到顶点v的简单路径
6.8 小结
6.9 习题
第7章 查找
7.1 查找的基本概念

前 言
数据结构是高等院校计算机科学与技术、软
件工程、大数据、人工智能等专业的一门重要的
专业基础课程，是算法设计与分析、人工智能、
机器学习、编译原理等众多后续课程的重要基础
，它对软件开发具有举足轻重的作用。目前，在
使用计算机的各种软件时，都需要处理各种数据
，而这些软件的设计都需要研究数据之间关系的
表示与处理，这正是数据结构的研究内容。数据
结构是计算机、软件工程大多数专业课程的核心
基础，直接决定着其他专业课程的学习效果。通
过学习数据结构，可为算法设计和软件开发等方
面课程的学习打下坚实的知识基础。本书比较系
统地介绍数据结构中的线性结构、树结构、图结
构及查找、排序技术，阐述各种数据结构的逻辑
关系，讨论它们在计算机中的存储表示及其运算
。本书理论与实践并重，结合教学工作实际，除
了对数据结构中的抽象概念和数据类型的基本运
算进行详细讲解外，还通过丰富的图表和实例、
完整的代码讲解算法的应用，帮助读者理解每种
数据类型常见的基本操作及其具体应用案例的算
法思想，使其学会运用数据结构知识解决日常生
活中的实际问题。本书主张通过算法实现来强化
对算法的理解，因此，不仅精选了一些涵盖知识
点丰富且具有代表性的案例，还挑选了部分历年
考研试题作为课后习题，所有算法均采用
Python语言给出完整实现，方便读者学习和理
解，从而巩固所学知识点。由于Python语言强
大的第三方工具库、开发快捷、擅长数据分析与
处理等优势，被广泛应用于人工智能、机器学习
、大数据分析与处理，且已成为最主流的开发语
言之一，是数据分析与处理的首选工具。国内各
高校均开设了Python语言程序设计课程，因此
，本书采用Python语言作为描述语言，也为读
者学习人工智能、机器学习、大数据分析与处理
打下牢固的基础。本书内容本书共分为8章，内
容分别为数据结构与算法概述，线性表，栈与队
列，串、数组与广义表，树，图，查找和排序。
第1章：如果读者刚接触数据结构，这一章将告
诉你数据结构是什么，以及本书的学习目标、学
习方法和学习内容。另外，这一章还介绍了本书
对算法的描述方法。第2章：主要介绍线性表。
首先讲解线性表的逻辑结构，然后介绍线性表的
各种常用存储结构，在每一节均给出了算法的具
体应用。通过学习本章内容，读者可以掌握顺序
表、动态链表的基本操作及应用。第3章：主要
介绍操作受限的线性表—栈和队列，内容包括栈
的定义，栈的基本操作及栈与递归的转化，队列
的概念，顺序队列和链式队列的运算。第4章：
主要介绍串、数组与广义表。串是另一种特殊的
线性表，数组和队列可看作线性表的推广。首先
介绍串的概念、串的各种存储表示及串的模式匹
配算法，然后介绍数组的概念、数组（矩阵）的
存储结构及运算、特殊矩阵，最后介绍广义表的
概念、表示与存储方式。第5章：主要介绍非线
性数据结构—树和二叉树。首先介绍树和二叉树
的概念，然后介绍树和二叉树的存储表示、二叉
树的性质、二叉树的遍历和线索化、树、森林与
二叉树的转换及哈夫曼树。第6章：主要介绍非
线性数据结构—图。首先介绍图的概念和存储结
构，然后介绍图的遍历、最小生成树、拓扑排序
、关键路径及最短路径。第7章：主要介绍数据
结构的常用技术—查找。首先介绍查找的概念，
然后结合具体实例介绍各种查找算法，并给出完
整的实现代码。第8章：主要介绍数据结构的常
用技术—排序。首先介绍排序的相关概念，然后
介绍各种排序技术，并给出具体的实现算法。资
源下载本书提供配套的教学资源，包括示例源码
、PPT课件、教学视频、教学大纲、作者QQ群答
疑服务。读者可用微信扫描右侧二维码下载。如
果发现问题或者有任何建议，可通过邮件与作者
联系，电子邮箱为booksaga@163.com，邮件主
题写“Python数据结构与算法：视频教学版”
。本书作者与鸣谢参与本书编写的有孙玉胜、陈
锐、张志锋、郑倩、崔建涛、刘育熙、桑永宣。
在本书的出版过程中，得到了郑州轻工业大学和
清华大学出版社的大力支持，在此表示衷心感谢
。尤其感谢清华大学出版社的编辑们对于本书顺
利出版所做的辛勤工作。在本书编写的过程中，
参阅了大量的相关教材、著作，个别案例也参考
了网络资源，在此向各位原著者致敬！由于作者
水平有限，书中难免存在一些不足之处，恳请读
者批评指正。
编 者 2022年9月

本书系统介绍数据结构中的线性结构、树结构、图结构及查找、排序技术并结合Python语言实现相关算法。本书配套配套示例源码、PPT课件、习题答案、开发环境、微信扫码观看微课视频，作者QQ群答疑。
本书适合想要精通Python编程的初学者和技术人员，包括Web开发、网络爬虫、游戏开发、自动化运维、人工智能、大数据等方向的从业人员。