前言

随着软件人才发展成为国家发展战略，全国各行业对软件人才的需求量持续增加，尤其是关键领域的高端人才需求更加迫切，这对软件工程、计算机科学与技术等相关专业的人才培养质量提出了更高的要求。而数据结构作为高等院校软件工程、计算机科学与技术等相关专业的一门重要的专业基础课程，不仅是学习算法设计与分析、操作系统、人工智能、机器学习等课程的重要基础，也是软件开发者的必备知识，对软件设计的发展起着举足轻重的作用。

结合多年来的教学实践经验与软件工程专业人才培养目标，针对目前学生学习数据结构存在的缺乏动手实践的问题，本书理论与实践并重，在讲解理论的同时，筛选计算机考研试题、竞赛试题，配合丰富的图表进行讲解，并提供完整的算法实现。同时，考虑到软件行业的发展趋势和岗位需求以Java软件工程师居多的情况，本书所有算法均采用Java语言实现，从而实现教学与实际应用无缝衔接。

本书系统地讲解了数据结构中的线性结构、树形结构、图结构及查找、排序、分治算法、贪心算法、回溯算法，阐述了各种数据结构的逻辑关系，讨论了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，选取的案例丰富、典型，每一章均提供涵盖所有知识点的综合应用实例，课后习题题型多样，涵盖知识点丰富，并且选取了部分考研试题，以巩固所学的知识点。本书采用Java语言作为描述语言，有详细的讲解和注释，所有代码均上机调试通过，并给出程序的运行结果。

本书内容

本书共11章，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，树和二叉树，图，查找，排序，分治算法，贪心算法和回溯算法。

第1章向刚接触数据结构的读者介绍数据结构是什么，以及本书的学习目标、学习方法和学习内容；另外，还介绍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。通过学习这一章，读者可以掌握顺序表、链表的基本运算及典型应用。

第3章主要介绍操作受限的线性表——栈和队列，内容包括栈和队列的定义、存储结构、基本运算以及栈与递归的转换、栈和队列的典型应用。

第4章主要介绍串、数组与广义表。首先介绍串的概念、存储表示、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、存储方式与基本操作。

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，并查集以及哈夫曼树。

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静态查找、动态查找以及哈希查找的算法及实现。

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，然后介绍插入排序、交换排序、选择排序、归并排序以及基数排序，并给出了具体实现算法。

第9章主要介绍分治算法。首先介绍分治算法的思想，然后针对最大子序列的和、求x的n次幂、众数、大整数乘法等问题，讲解如何利用分治法进行求解。

第10章主要介绍贪心算法。首先介绍贪心算法的思想，然后针对找零钱问题、背包问题、删数问题、加油站问题等具体实例，讲解利用贪心算法策略实现算法的求解问题。

第11章主要介绍回溯算法。首先介绍回溯算法的思想，然后针对装载问题、旅行商问题、和式分解等具体实例，讲解如何构造解空间树，以及解空间树的搜索和算法实现。

本书特点

本书内容紧紧围绕《高等学校计算机专业核心课程教学实施方案》，涵盖教学方案和考研大纲要求的知识点。本书系作者多年教学实践经验总结，主要特点如下：

（1）理论与实践并重，突出实践。本书在讲解抽象概念和算法思想时，每个算法都给出了具体算法的Java语言实现，每一章均提供了综合案例的详细讲解，以图文形式给出具体的实现过程，最后给出完整的算法实现。

（2）结构清晰，内容全面。针对每个抽象的概念、知识点，配合类比和丰富的图表进行讲解。

（3）例题典型、丰富。本书例题选自全国著名高校考研试题、竞赛试题，并给出了详细的分析和完整的算法实现。

相信在学完本书后，读者会在数据结构和算法方面有很大的收获。预祝读者在学习本书时有一个愉快的旅程。

配套教学资源

为了方便初学者自学、教师教学和学生学习，本书提供了全面、丰富的教学资源，配套教学资源包括以下内容：

（1）PPT教学课件。

（2）示例源程序代码。

（3）微课视频。

（4）教学大纲。

（5）习题与答案

（6）期末考试样题。

（7）线上教学资源。

（8）作者答疑QQ群。

这些资源可以用微信扫描下面的二维码获取。如果阅读中发现问题或疑问，请联系booksaga@163.com，邮件主题写“图解Java数据结构与算法”。

本书作者及致谢

参加本书编写的有陈锐、黄敏、张世征、徐洁、吕睿。

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为本书出版做出的辛勤努力。

在编写本书的过程中，参阅了大量相关教材、著作，个别案例也参考了网络资源，在此向各位原著者致敬！

由于编写时间仓促，水平所限，书中难免存在不足之处，恳请读者不吝赐教。读者可通过本书下载资源中提供的QQ群进行讨论交流。

作　者

2023年8月