計算機是數(shù)據(jù)處理的工具。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程作為計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的核心課程，主要講授數(shù)據(jù)的各種組織方式以及建立在這些結(jié)構(gòu)之上的各種運算算法的實現(xiàn)，它不僅為計算機語言程序設(shè)計提供了方法性的指導(dǎo)，還在一個更高的層次上總結(jié)了程序設(shè)計的常用方法和常用技巧。

　　要學(xué)好數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程，首先要從宏觀上理解本課程的目的和地位。該課程是在學(xué)完某種程序設(shè)計語言后開設(shè)的。僅掌握一門程序設(shè)計語言，不一定能編寫出“好程序”，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程就是為寫好程序服務(wù)的。程序是用于數(shù)據(jù)計算的，在編寫程序之前要理解數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)，這里是指數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)。從數(shù)據(jù)元素之間的相鄰關(guān)系歸納起來，數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)主要有線性結(jié)構(gòu)、樹形結(jié)構(gòu)和圖形結(jié)構(gòu)。僅弄清數(shù)據(jù)邏輯結(jié)構(gòu)是不夠的，還要將這些數(shù)據(jù)存放到計算機內(nèi)，這稱為數(shù)據(jù)的存儲結(jié)構(gòu)。一種數(shù)據(jù)邏輯結(jié)構(gòu)可能由多種存儲結(jié)構(gòu)實現(xiàn)。當(dāng)設(shè)計好數(shù)據(jù)存儲結(jié)構(gòu)后，就可以對其進行操作了，這種操作的指令序列稱為算法。不同的功能對應(yīng)不同的算法，同一功能也可以有多種算法，從算法的時間和空間來分析，可以得到最佳算法。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程總結(jié)和歸納了在軟件開發(fā)中常用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，從數(shù)據(jù)邏輯結(jié)構(gòu)、存儲結(jié)構(gòu)和基本運算算法設(shè)計3個層面來討論，可以提高學(xué)生基本的數(shù)據(jù)組織和處理能力，為后續(xù)課程，如操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫原理和編譯原理等的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。

　　本書是作者根據(jù)近20年的教學(xué)經(jīng)驗，參考近年國內(nèi)外出版的多種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以及C#面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計教材，考慮教與學(xué)的特點，合理地進行內(nèi)容的取舍，精心組織編寫而成的。目前，國內(nèi)外數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教材大多數(shù)采用C/C++語言描述算法，考慮到C#語言與C/C++的一致性和良好的Windows界面設(shè)計優(yōu)點，本書采用C#語言面向?qū)ο蠓椒�描述算法和實驗程序設(shè)計。

　　全書由10章構(gòu)成，各章內(nèi)容如下：
　　第1章緒論，介紹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基本概念、采用C#語言描述算法的特點、算法分析方法和如何設(shè)計好算法等。
　　第2章線性表，介紹線性表的定義、線性表的兩種主要的存儲結(jié)構(gòu)和各種基本運算算法設(shè)計，最后通過示例討論線性表的應(yīng)用。
　　第3章棧和隊列，介紹棧的定義、棧的存儲結(jié)構(gòu)、棧的各種基本運算算法設(shè)計和棧的應(yīng)用； 隊列的定義、隊列的存儲結(jié)構(gòu)和隊列的各種基本運算算法設(shè)計和隊列的應(yīng)用。
　　第4章串，介紹串的定義、串的存儲結(jié)構(gòu)、串的各種基本運算算法設(shè)計和串的模式匹配算法。
　　第5章數(shù)組和廣義表，介紹數(shù)組的定義、幾種特殊矩陣的壓縮存儲方式、稀疏矩陣的壓縮存儲及相關(guān)算法設(shè)計； 遞歸的定義和遞歸算法設(shè)計方法； 廣義表的定義、廣義表的存儲結(jié)構(gòu)及相關(guān)算法設(shè)計方法。
　　第6章樹和二叉樹，介紹樹的定義、樹的邏輯表示方法、樹的性質(zhì)、樹的遍歷和樹的存儲結(jié)構(gòu)二叉樹； 介紹二叉樹的定義、二叉樹的性質(zhì)、樹/森林和二叉樹的轉(zhuǎn)換與還原、二叉樹存儲結(jié)構(gòu)、二叉樹基本運算算法設(shè)計、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等。
　　第7章圖，介紹圖的定義、圖的存儲結(jié)構(gòu)、圖的基本運算算法設(shè)計、圖的兩種遍歷算法以及圖的應(yīng)用（包括圖的最小生成樹、最短路徑、拓撲排序和關(guān)鍵路徑等）。
　　第8章查找，介紹查找的定義、線性表上的各種查找方法、樹表上的各種查找方法以及哈希表查找方法等。
　　第9章內(nèi)排序，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，并對各種排序方法進行了比較。
　　第10章外排序，介紹外排序的定義、外排序的基本步驟，重點討論了磁盤排序中的各種算法。
　　另外，附錄A中給出各章練習(xí)題單項選擇題部分的答案。

　　本書主要特點如下：
　�。�1） 結(jié)構(gòu)清晰，內(nèi)容豐富，文字敘述簡潔明了，可讀性強。
　�。�2） 圖文并茂，全書用300多幅圖來表述和講解數(shù)據(jù)的組織結(jié)構(gòu)和算法設(shè)計思想。
　�。�3） 力求歸納各類算法設(shè)計的規(guī)律，如單鏈表算法中很多是基于建表算法的，二叉樹算法中很多是基于遍歷算法的，圖算法中很多是基于深度優(yōu)先遍歷的。如果讀者掌握了建表算法、二叉樹的遍歷算法和圖遍歷算法，那么設(shè)計相關(guān)算法就會駕輕就熟了。
　　（4） 深入討論遞歸算法設(shè)計的方法。遞歸算法設(shè)計是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程中的難點之一。作者從遞歸模型入手，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)計的基本規(guī)律。
　�。�5） 書中含有大量的實踐項目，全面覆蓋并超越了教育部制定的《高等學(xué)校計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)實踐教學(xué)體系與規(guī)范》中數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的實踐教學(xué)要求。作者已在Visual Studio.NET 2005/2008開發(fā)環(huán)境中全部調(diào)試并通過這些實踐項目。

　　本書的編寫工作得到湖北省教育廳和武漢大學(xué)教學(xué)研究項目《計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)課程體系改革》的大力支持，特別是國家級名師何炎祥教授和主管教學(xué)工作的王麗娜副院長對本書的編寫給予了建設(shè)性的指導(dǎo)，國家珠峰計劃——武漢大學(xué)計算機弘毅班的兩屆學(xué)生和眾多編者授課的本科生提出了許多富有啟發(fā)的建議，清華大學(xué)出版社魏江江主任全力支持本書的編寫工作，作者在此一并表示衷心感謝！

　　本書是課程組全體教師多年教學(xué)經(jīng)驗的總結(jié)和體現(xiàn)，盡管作者不遺余力，但由于水平所限，仍難免有錯誤和不足之處，敬請廣大教師和同學(xué)們批評指正。歡迎讀者通過郵箱跟作者聯(lián)系，在此表示萬分感謝！

編者2012年10月