数据结构用C语言描述耿国华版适合自学吗？-C语言-盈思创科技

耿国华老师的这本书以其严谨的学术风格、清晰的逻辑结构和丰富的实例而著称,非常适合作为计算机专业学生学习数据结构的入门和进阶教材。

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教材整体特点

语言基础明确：书名明确指出“用C语言描述”，这意味着书中所有的算法和示例代码都基于C语言实现，这对于已经掌握了C语言基础,希望学习如何用C语言来高效组织和管理数据的学生来说非常直接。
理论与实践并重：不仅系统地阐述了数据结构的基本概念、逻辑结构和存储结构，更重要的是，通过大量的C语言代码示例，将抽象的理论知识具体化、可操作化。
结构清晰，循序渐进：教材通常按照“基本概念 → 线性结构 → 树形结构 → 图状结构 → 查找与排序”的逻辑顺序展开，符合人们的认知规律,便于学习和复习。
内容全面，重点突出：涵盖了数据结构课程的所有核心知识点，包括数组、链表、栈、队列、树、图、查找算法和排序算法等，并对每种结构的原理、操作和复杂度分析都进行了深入讲解。

核心内容结构详解

以下是耿国华版《数据结构》通常会包含的核心章节内容,并用C语言的关键思想进行描述。

第1章：绪论

核心概念：
- 数据：描述客观事物的符号,是计算机操作的对象。
- 数据元素：数据的基本单位,在程序中通常作为一个整体进行考虑。
- 数据项：数据元素中有独立含义的、不可分割的最小单位。
- 数据对象：性质相同的数据元素的集合,是数据的一个子集。
- 数据结构：相互之间存在一种或多种特定关系的数据元素的集合，它包含两个要素：
  1. 数据的逻辑结构：数据元素之间的逻辑关系，与具体计算机无关，分为：
    - 集合结构：元素间没有特定关系。
    - 线性结构：元素之间是“一对一”的关系（如：数组、链表）。
    - 树形结构：元素之间是“一对多”的关系（如：二叉树）。
    - 图状结构（网状结构）：元素之间是“多对多”的关系（如：图）。
  2. 数据的物理结构（存储结构）：数据在计算机内存中的存储方式，主要有：
    - 顺序存储：用一段连续的内存空间存储数据元素，逻辑上相邻的元素物理上也相邻，C语言中通常用数组实现。
    - 链式存储：用不连续的内存空间存储数据元素，每个元素包含数据本身和指向下一个元素的指针，C语言中通常用结构体 + 指针实现。
    - 索引存储。
    - 散列存储。
- 算法：解决特定问题求解步骤的描述，衡量算法好坏的指标是时间复杂度和空间复杂度。

第2章：线性表

逻辑结构：最简单、最常用的一种数据结构，元素之间是“一对一”的线性关系。
存储结构实现：
1. 顺序表：
  - C语言描述：使用一个结构体封装一个动态分配的数组和其长度。
```
#define INIT_SIZE 100
typedef struct {
ElemType *data;      // 动态数组指针
int length;          // 当前长度
int capacity;        // 总容量
} SqList;
```
  - 特点：随机访问速度快（O(1)），但插入和删除元素需要移动大量元素（最坏O(n)），且空间大小固定（动态数组可缓解）。
2. 链表：
  - C语言描述：定义节点结构体，包含数据域和指针域。
```
typedef struct LNode {
ElemType data;       // 数据域
struct LNode *next;  // 指针域，指向下一个节点
} LNode, *LinkList;
```
  - 特点：插入和删除操作灵活（O(1)，已知位置时），不需要预先分配空间，但随机访问速度慢（需遍历，O(n)）。
  - 变种：单链表、双向链表、循环链表、静态链表。

第3章：栈和队列

共同点：是两种特殊的线性表，插入和删除操作被限制在表的一端进行。
栈：
- 特点：后进先出,允许插入和删除的一端称为栈顶。
- C语言描述：通常用顺序存储（顺序栈）或链式存储（链栈）实现，顺序栈需要一个top指针指示栈顶。
- 应用：函数调用、表达式求值、括号匹配、递归实现等。
队列：
- 特点：先进先出，允许插入的一端叫队尾,允许删除的一端叫队头。
- C语言描述：通常用链式存储（链队列）实现，避免顺序存储的“假溢出”问题，顺序存储的队列需要实现为循环队列。
- 应用：任务调度、广度优先搜索、缓冲区管理等。

第4章：串

逻辑结构：一种特殊的线性表,其数据元素是字符。
存储结构：
- 定长顺序存储：用字符数组实现。
- 堆分配存储：动态分配一块连续空间存储字符串,非常灵活。
- 块链存储：用链表存储,每个节点存放多个字符。
核心操作：串的赋值、连接、求子串、模式匹配（KMP算法是重点和难点）。

第5章：数组和广义表

数组：
- 逻辑结构：线性结构的推广，是“n维”的。
- 物理结构：在内存中是顺序存储的，行优先（C语言）和列优先（Fortran）是两种主要的存储方式。
广义表：
- 逻辑结构：线性表的推广，其元素可以是原子,也可以是子表。
- C语言描述：通常用联合体和指针实现,以区分原子和子表。
- 特点：结构灵活,可以表示复杂的树形结构。

第6章：树和二叉树

树：
- 逻辑结构：一种“一对多”的层次结构。
- 基本术语：根、节点、边、度、叶子节点、分支节点、层次、高度/深度等。
二叉树：
- 定义：度不超过2的有序树。
- 重要性质：第i层最多有 2^(i-1) 个节点；深度为k的二叉树最多有 2^k - 1 个节点；叶子节点数 n0 = n2 + 1（n2为度为2的节点数）。
- 存储结构：
  - 顺序存储：适合完全二叉树，用数组实现,浪费空间少。
  - 链式存储：最常用，定义节点结构体，包含数据、左孩子指针、右孩子指针。
```
typedef struct BiTNode {
ElemType data;
struct BiTNode *lchild, *rchild;
} BiTNode, *BiTree;
```
- 遍历：是二叉树的核心操作，有四种方式：
  1. 前序遍历：根 -> 左 ->右
  2. 中序遍历：左 -> 根 -> 右
  3. 后序遍历：左 -> 右 -> 根
  4. 层序遍历：从上到下，从左到右（通常借助队列实现）。
- 应用：二叉搜索树、AVL树、哈夫曼树、堆等。

第7章：图

逻辑结构：最复杂的数据结构，元素之间是“多对多”的关系。
基本术语：顶点、边、弧、有向图、无向图、带权图（网）、度、入度、出度、路径、连通图等。
存储结构：
- 邻接矩阵：用一个二维数组表示，适合稠密图,易于判断顶点间是否有边。
- 邻接表：为每个顶点建立一个单链表，链表中的节点代表与该顶点相邻的顶点，适合稀疏图,节省空间。
核心操作：图的遍历。
1. 深度优先搜索：类似树的先序遍历，借助栈（或递归调用栈）实现。
2. 广度优先搜索：类似树的层序遍历，借助队列实现。
应用：最小生成树（Prim、Kruskal算法）、最短路径（Dijkstra、Floyd算法）、拓扑排序等。

第8章：查找

概念：在数据集合中寻找特定关键字的数据元素。
静态查找表：数据集合在查找过程中不改变。
- 顺序查找：简单，效率低（O(n)）。
- 折半查找：要求数据有序，效率高（O(log n)）。
动态查找表：在查找过程中可能会插入或删除元素。
- 二叉排序树：左子树所有值 < 根节点值 < 右子树所有值，查找、插入、删除的平均时间复杂度为O(log n)，但最坏情况会退化为O(n)。
- 平衡二叉树：通过旋转操作保持树的平衡，确保查找效率稳定在O(log n)。
- B树和B+树：用于文件系统和数据库索引,是多路平衡查找树。
- 哈希表：通过哈希函数将关键字映射到存储位置，核心是哈希函数的设计和冲突的解决方法（如链地址法、开放定址法），理想情况下，查找时间复杂度接近O(1)。

第9章：排序

概念：将一组无序的数据元素按特定关键字重新排列成有序序列。
分类：
- 插入排序：直接插入排序、希尔排序。
- 交换排序：冒泡排序、快速排序。
- 选择排序：简单选择排序、堆排序。
- 归并排序。
- 基数排序。
学习要点：
- 掌握每种排序算法的基本思想。
- 能够画出排序过程的示意图。
- 会用C语言实现每种算法。
- 分析每种算法的时间复杂度和空间复杂度（最好、最坏、平均情况）。
- 理解算法的稳定性（相等元素的相对位置是否改变）。

学习建议

课前预习：提前阅读教材，了解基本概念,带着问题听课。
重视课堂：听老师如何分析问题、设计算法,这是理解算法思想的最佳途径。
动手实践：这是学习数据结构最关键的一步！ 亲手将书中的C语言代码敲到编译器中，运行、调试、修改，尝试自己实现数据结构的创建、插入、删除、遍历等基本操作。
勤于画图：对于树、图等结构，画图是理解其逻辑关系和遍历过程的最好方法，画出链表的指针变化、树的递归调用栈、图的遍历路径等。
多做习题：教材后的习题是检验学习成果、加深理解的有效手段，尤其是算法设计题,能极大地锻炼编程能力。
对比总结：将相似的数据结构（如顺序表和链表、栈和队列）或算法（如各种排序算法）放在一起对比，分析它们的优缺点和适用场景,形成知识网络。

耿国华老师的《数据结构（用C语言描述）》是一本非常优秀的基础教材，学好它，不仅能让你掌握数据结构的理论知识，更能让你具备用C语言解决复杂问题的扎实能力，为后续学习操作系统、编译原理、数据库等课程打下坚实的基础。