数据结构 教学大纲

《数据结构》教学大纲

课程性质 专业必修课

课程名称 数据结构 课程编号 *04069

适用专业 计算机科学与技术/软件工程 开课学期 第3学期

总学时 64 理论 50

学分数 4

实践 14

一、课程性质与目标

数据结构课程属于专业必修课。通过本课程数据结构的学习，学生应实现如下目标：

1.知识目标：本课程主要讲述线性表、栈、队列、字符串、数组、树、二叉树、图、查找表、内部排序等常用数据结构的基本概念、操作及其典型应用例子。通过本课程的学习，应使学生掌握数据结构的概念及不同的存储结构、掌握一些典型算法原理和方法，且能够在不同存储结构上实现编程，同时，对于算法设计的方式和技巧也有所体会。

2.能力目标

（1）独立获取知识的能力——逐步掌握科学的学习方法，不断地扩展知识面，增强独立思考的能力，更新知识结构；

（2）科学观察和思维的能力——运用数据结构的基本理论，熟悉各种基本数据结构及其操作，学会根据实际问题要求来选择数据结构。

（3）分析问题和解决问题的能力——学会利用数据结构原理分析实际问题，提高发现问题与解决问题的能力。对部分优秀的学生，培养其在知名程序设计在线评测系统（如POJ等）中求解实际问题的能力。

（4）求实精神——通过数据结构理论课程教学，培养学生严谨求实的科学态度和刻苦钻研的作风。

（5）实践能力——通过学习，有意识地培养学生编写高质量、高效率程序的能力和风格。

3.素质目标：使学生具备一定的计算思维，热爱算法设计和程序实现，面对实际问题能转换为计算机能够求解的过程并选择合适的数据结构，设计出在时间和空间上具备一定高效率的程序，培养学生学习算法设计与实现的细心和耐心，培养学生坚韧不拔，攀登技术高峰的优秀品质。让部分优秀的学生热爱上湖南省大学生程序设计竞赛，体会ACM程序设计竞赛的魅力。

二、课程教学基本要求

课程前应该认真预习，特别是前导课程相关知识体系; 课中应该认真听课，参与教学过程中的互动、回答问题及联系实际编程; 课后积极做好复习、认真完成作业及课程设计相关实践教学的环节。作业应具备一定实用性的数据结构和算法实现为主，对部分优秀学生，引入一定量的知名程序设计在线评测系统（如POJ等）中与数据结构相关的题目进行编程并在线提交验证正确性与时间、空间效率。

《数据结构》教学大纲

课程编号：071213A

课程类型：□通识教育必修课 □通识教育选修课

□专业必修课 □专业选修课

■学科基础课

总学时：48 讲课学时：32 实验（上机）学时：16

学 分：3

适用对象：计算机科学与技术专业

先修课程：

程序设计基础与应用、计算机基础

一、教学目标

本课程是计算机科学与技术专业的必修课。本课程是计算机科学与技术专业的核心课程，既重视学生相关理论的系统学习，又强调培养学生发现问题、分析问题和解决问题的实践能力。《数据结构》在计算机科学中是一门综合性的专业主干课，它是介于数学、计算机硬件、计算机软件三者之间的一门核心课程，而且是操作系统、数据库系统及其它系统程序的大型应用程序设计的基础，同时又直接为从事各类计算机应用的技术人员提供了必要的基本知识和解决实际问题的多种方法。

用计算机解决任何问题都需要进行数据表示和数据处理，而数据表示和数据处理正是《数据结构》要研究的内容。《数据结构》主要介绍如何合理地组织数据、有效地存储和处理数据，正确地设计算法以及对算法的分析和评价。该课程逻辑上以线性结构、层次结构、网状结构为主线，物理上分顺序存储、链式存储，分别介绍基本数据结构的特点和算法。并重点介绍有关各种检索、排序和文件组织的常用算法。通过上述知识的学习和能力的提高，为后续学习和实际工作打下良好的知识基础和能力基础。

目标1： 通过对数据结构基本知识进行讲解，让学生理解并掌握数据的逻辑结构和物理结构，并掌握算法设计的基本思想。

目标2：培养学生分析算法复杂度的初步能力，锻炼学生逻辑思维能力和想象能力，并使之了解数据结构的各种应用场景。

目标3：鼓励学生运用算法知识解决各自学科的实际问题，培养他们的独立科研的能力和理论联系实际的能力。

二、教学内容及其与毕业要求的对应关系

（一）教学内容

1．知识体系

第一部分：数据结构的基本概念，包括数据、数据元素、数据项等基本概念、数据类型、抽象数据类型、算法的定义、算法的特性、算法的时间代价、算法的空间代价；

《数据结构(实验)》教学大纲

课程名称： 数据结构(实验) 课程号： S0130556

一、开设院（部）

信息工程学院

二、教学对象

计算机科学与技术专业本科学生

三、教学目的

本课程是与计算机专业的专业主干课程《数据结构》相配套的一门实验课。《数据结构》课程是计算机系各专业的必修课。

实验的目的是为了配合课堂教学，进一步强化对数据结构的理解，为了帮助学生更好地学习数据结构，理解和掌握算法设计所需的技术，为整个专业学习打好基础。

实验的任务是要求学生运用所学知识，上机解决一些典型问题，通过分析、设计、编码、调试等各环节的训练，使学生深刻理解、牢固掌握所用到的一些技术。数据结构中稍微复杂一些的算法设计可能同时要用到多种技术和方法，如算法设计的构思方法，动态链表，算法的编码，递归技术，与特定问题相关的技术等，要求重点掌握线性表、栈和队列、数组结构、二叉树和树、图结构、查找和排序相关算法的设计。在掌握基本算法的基础上，掌握分析、解决实际问题的能力。

实验中的内容和教科书的内容是密切相关的，在反复实践的过程中才能掌握。使学生在掌握抽象数据库理论的基础之上学到更多可操作性很强的数据库技术及实践经验。

四、教学要求

要求学生通过理论课与实验相结合的学习方式掌握各种数据结构的特点及实现方法和适用范围，了解数据结构及其分类、数据结构与算法的密切关系，熟悉各种基本数据结构及其操作，学会根据实际问题的要求来选择数据结构，掌握设计算法的步骤和算法分析方法，掌握数据结构在排序和查找等常用算法中的应用，初步掌握文件组织方法和索引技术。

课程的标准上机环境是Turbo C，但同学们也可以用其他更熟悉的环境如C++，VC等。 五、教学课时及其分配

实验： 18学时

项目名称 项目类型 学时

实验一 线性表及其应用 验证 2

实验二 栈和队列 验证 2

实验三 数组及其应用 验证 2

实验四 二叉树的基本操作 验证 3

《数据结构》教学大纲

一、课程简介

《数据结构》是计算机科学与技术相关专业的基础课程之一。本课程旨在通过理论与实践相结合的方式，培养学生具备良好的数据结构基础、灵活运用和设计数据结构的能力，并通过算法分析、问题求解等方式培养学生的编程思维和创新能力。

二、教学目标

1. 理解数据结构的基本概念和原理，包括栈、队列、链表、树、图等基本数据结构的应用场景与实现。

2. 掌握数据结构的基本算法与操作，包括插入、删除、查找、排序等常用操作的实现与分析。

3. 培养学生良好的编程实践能力，能够灵活运用不同的数据结构解决实际问题。

4. 培养学生团队合作精神和沟通能力，能够与他人合作设计和实现复杂的数据结构与算法。

三、教学内容

1. 数据结构基础

1.1 数据结构与算法的关系

1.2 抽象数据类型与数据结构 1.3 算法复杂度与评估方法

2. 线性结构

2.1 线性表的基本概念与实现

2.2 栈与队列的定义与应用

2.3 数组与链表的对比与选择

3. 树形结构

3.1 树的基本概念与性质

3.2 二叉树的存储与遍历

3.3 二叉搜索树与平衡树的应用

4. 图结构

4.1 图的基本概念与表示方法

4.2 图的遍历与连通性算法

4.3 最短路径与最小生成树算法

5. 排序与查找

5.1 常用排序算法的实现与性能分析

5.2 二分查找算法与应用

5.3 哈希表的概念与应用 四、教学方法

1. 理论讲解：通过授课方式向学生讲解数据结构的基本概念、原理和算法分析方法。

2. 实验实践：通过编写程序实践，巩固和加深学生对数据结构的理解与应用能力。

3. 课堂讨论：鼓励学生在课堂上提问和讨论问题，促进学生思维的活跃和沟通能力的培养。

4. 课程设计：结合实际案例，进行小组项目设计，培养学生团队合作和创新能力。

五、教学评价与考核