1. 课程性质和地位
“数据结构”是计算机科学与技术、网络工程、信息安全等专业本科生的专业基础课程中的一门重要的核心课程。
在计算机学科中,本课程与其他课程的关系如图1所示。图中,大学数学、计算机基础、离散数学、C/C++语言等是本课程的先导课程,而其它课程(如操作系统、编译原理、计算机网络等)均以本课程作为先导课程。图中已罗列出一些专业课所用到本课程中的相关知识,比如,操作系统课程会用到队列、存储管理表等。本课程也是算法分析与设计、计算复杂性理论等高级课程的基础。因此,本课程在计算机教学工作中具有重要的地位。
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图1 数据结构课程与其他课程的关系图
2. 课程目标
1掌握线性表、树、图等基本数据结构的逻辑和存储表示方法,各种数据操作算法和查找、排序算法;能够对复杂工程问题建立合适的数据结构模型。 |
2在寻求复杂工程问题解决方案的过程中,能对不同数据结构模型的时间复杂度和空间复杂度进行分析,从而对不同的解决方案进行评价。 |
3能够采用计算机语言实现基本的数据结构和算法,能够根据用户需求实现相应的软件模块,完成系统功能。 |
4能够查阅文献,并结合所学知识,研究分析树、图等复杂数据结构问题的求解算法。 |
3. 教学环节
本课程通过视频学习、课外作业、上机实践、线下课堂等环节实现课程目标。
全部课程教学以15个实践项目为主线,采用案例式教学和翻转课堂方式。学生在线上通过学习教师提供的视频和文字资料,完成作业和上机实践,师生在线下课堂中进行相关知识的讨论和总结。
视频学习在Mooc平台www.icourse163.org/上完成,作业和上机实践在头歌平台www.educoder.net上完成。
4. 视频学习
视频使用空军工程大学录制的优秀作品,经过选择后配合我校实际。
教学实际教学内容分为三大部分:基础知识(第一讲)、基本模型(第二至九讲)、基本问题(第十讲)。
基础知识部分是学习后续内容的基础,包括概念(算法的概念,数据结构的概念)、标准(对算法的评价标准)、方法(算法的描述方法和评价方法)。
基本模型部分是本课程最主要部分。这部分以查找、插入、删除运算为主线全面而系统地介绍表、树、图等基本数据结构的特点、存储方法、完成各运算的算法设计方法和实现程序、时空效率。因为,查找、插入、删除不仅是最基本的、最常用的,而且往往也是不可分的(通常联合使用,极少单独使用),其它某些运算还可以转化为这三种运算。将这三种运算构成的运算集作为一个整体,可以得出结构的整体时空效率。
最后一部分,以问题为导向(这里选用排序问题),介绍求解同一个问题的多种不同处理算法,通过对算法的评价,分析各算法的特点、效率、适用情况。
图2展示了这些课堂教学内容之间的关联关系。
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图2 数据结构教学内容之间的概念图
本课程培养学生掌握各种数据结构的理论知识,在处理复杂的工程问题时能够进行恰当的数据结构建模,能够对解决方案进行分析和评价,并能够设计实现相应的软件模块。
在学习数据结构课程知识时,培养学生为国家科技现代化奉献力量的决心和信心
课程目标 | 考核方式及成绩比例(%) | 成绩比例小计 | ||
| 平时考核 | 期末考核 |
| |
| 作业 | 实验 |
|
|
课程目标1 | 20 |
| 40 | 60 |
课程目标2 |
|
| 10 | 10 |
课程目标3 |
| 15 |
| 15 |
课程目标4 |
| 15 |
| 15 |
合计 | 20 | 30 | 50 | 100 |
学习者应具备以下几个方面的基础知识:
l 熟练掌握C/C++(传引用)语言;
l 掌握基本图论知识,初步概率知识;
l 掌握常用的数学术语、集合和关系、对数、级数求和、递归和递推等概念;
l 熟练运用一种编程环境(例如,VC编译环境)。
(1)教材
《数据结构-用C语言描述》耿国华
(2)参考书
l 陈卫卫, 王庆瑞编著.数据结构与算法(第二版).北京:高等教育出版社 , 2015.07
l 张铭等编著. 数据结构与算法.北京:高等教育出版社, 2008
l 陈越主编. 数据结构. 北京:高等教育出版社, 2012
l Robert Sedgewick著,周良忠 译.C算法(第一卷,基础、数据结构、排序和搜索)(第三版).北京:人民邮电出版社 POSTS & TELECOM PRESS,2004
l Robert Sedgewick著,周良忠 译.C算法(第二卷 图算法).北京:人民邮电出版社 POSTS & TELECOM PRESS,2004
l 计算机程序设计艺术(第3版).Donald E.Knuth 著,苏运霖 译.北京:国防工业出版社 Addison Wesley,2002
第1卷 基本算法
第2卷 半数值算法
第3卷 排序与查找
本课程的学习者,要注意以下事项,确保教学活动能够深入、有效地进行。
l要事先具备基本的C语言基础知识,避免降低听课效果。
l视频授课的内容是基础的核心内容,要认真学习,细心领会。
l要按时完成教师指定的作业,尤其是上机实践作业。
l要积极参与师生互动,主动获得教师的指导。