《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程教學(xué)大綱

1、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程教學(xué)大綱DataStructure執(zhí)筆人：編寫日期：一、課程基本信息1.課程編號：2.課程性質(zhì)/類別：必修課/專業(yè)主干課3.學(xué)時(shí)/學(xué)分：48學(xué)時(shí)（另實(shí)驗(yàn)16學(xué)時(shí)）/4學(xué)分4.適用專業(yè)：計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、軟件工程、網(wǎng)絡(luò)工程、信息管理與信息系統(tǒng)等專業(yè)二、課程教學(xué)目標(biāo)及學(xué)生應(yīng)達(dá)到的能力數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程是計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課、必修課程，主要介紹用計(jì)算機(jī)解決一系列問題特別是非數(shù)值信息處理問題時(shí)所用的各種組織數(shù)據(jù)的方法、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的方法以及在各種結(jié)構(gòu)上執(zhí)行操作的算法。通過本課程的學(xué)習(xí)，要求學(xué)生掌握各種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)、存儲(chǔ)表示、運(yùn)算方法以及在計(jì)算機(jī)科學(xué)中最基本的應(yīng)用，培養(yǎng)、訓(xùn)練學(xué)生選用合適的

2、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和編寫質(zhì)量高、風(fēng)格好的應(yīng)用程序的能力，培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力，并為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)打下良好的理論基礎(chǔ)和實(shí)踐基礎(chǔ)。三、課程教學(xué)內(nèi)容與基本要求（一）緒論（3學(xué)時(shí)）1主要內(nèi)容：（1）介紹什么是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；（2）基本概念和術(shù)語:數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)元素、數(shù)據(jù)對象，以及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的定義、邏輯結(jié)構(gòu)物理結(jié)構(gòu)（理解）數(shù)據(jù)類型、抽象數(shù)據(jù)類型；（3）抽象數(shù)據(jù)類型的表示與實(shí)現(xiàn)；（4）算法和算法分析:算法的概念、算法設(shè)計(jì)的要求以及算法效率的度量。2基本要求（1）了解學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的重要性；（2）掌握數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的定義及相關(guān)概念和術(shù)語；（3）了解抽象數(shù)據(jù)類型的定義、表示與實(shí)現(xiàn)方法；（4）理解算法的概念、特點(diǎn)并掌握度量其效率

3、的基本方法。3自學(xué)內(nèi)容：類C語言的書寫規(guī)范。（二）線性表（6學(xué)時(shí)）1主要內(nèi)容：（1）線性表的抽象數(shù)據(jù)類型定義和相關(guān)概念：數(shù)據(jù)項(xiàng)、記錄、文件等；（2）線性表順序存儲(chǔ)表示和基本操作的實(shí)現(xiàn)；（3）線性表的鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)表示和基本操作的實(shí)現(xiàn)；（4）稀疏多項(xiàng)式的抽象數(shù)據(jù)類型定義、表示和加法的實(shí)現(xiàn)。2基本要求（1）掌握線性表的定義和特點(diǎn)；（2）熟練掌握線性表的順序存儲(chǔ)表示和插入、刪除、查找等實(shí)現(xiàn)算法；（3）熟練掌握單鏈表、循環(huán)鏈表、雙向鏈表三種鏈表的表示，以及單鏈表的查找、插入、刪除、創(chuàng)建等實(shí)現(xiàn)算法。3自學(xué)內(nèi)容：靜態(tài)鏈表。（三）棧和隊(duì)列（5學(xué)時(shí)）1主要內(nèi)容：（1）棧和隊(duì)列的結(jié)構(gòu)特性和抽象數(shù)據(jù)類型定義；（2）棧和

4、隊(duì)列的順序存儲(chǔ)表示和實(shí)現(xiàn)；（3）棧和隊(duì)列的鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)表示和實(shí)現(xiàn)；（4）棧和隊(duì)列在程序設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。2基本要求（1）掌握棧和隊(duì)列兩種抽象數(shù)據(jù)類型的特點(diǎn)；（2）掌握棧的兩種存儲(chǔ)表示和實(shí)現(xiàn)，特別注意棧滿?？盏臈l件；（3）掌握隊(duì)列的兩種存儲(chǔ)表示和實(shí)現(xiàn)，特別注意隊(duì)滿隊(duì)空的條件；（4）了解遞歸算法與棧的關(guān)系。3自學(xué)內(nèi)容：鏈棧，離散事件模擬（四）串（3學(xué)時(shí)）1主要內(nèi)容：（1）串的抽象數(shù)據(jù)類型定義；（2）串的表示和實(shí)現(xiàn):定長順序存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)和堆分配存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)；（3）串的各種基本操作的實(shí)現(xiàn)及其應(yīng)用；（4）串的模式匹配操作。2基本要求（1）熟悉串的一些基本操作的定義，并能利用基本操作實(shí)現(xiàn)串的其它操作；（2）掌握串的定長順

5、序存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)以及基本操作的實(shí)現(xiàn)；（3）掌握串的堆分配存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)以及基本操作的實(shí)現(xiàn)；（4）掌握串的簡單模式匹配算法，理解KMP算法。3自學(xué)內(nèi)容：串操作的應(yīng)用實(shí)例。（五）數(shù)組和廣義表（4學(xué)時(shí)）1主要內(nèi)容：（1）數(shù)組的抽象數(shù)據(jù)類型定義及其順序表示和實(shí)現(xiàn)；（2）特殊矩陣和稀疏矩陣的壓縮存儲(chǔ)；（3）廣義表的抽象數(shù)據(jù)類型定義和存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)。2基本要求（1）了解數(shù)組的兩種存儲(chǔ)表示方法，并掌握數(shù)組在以行為主的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)中的地址計(jì)算方法；（2）掌握對特殊矩陣進(jìn)行壓縮存儲(chǔ)時(shí)的下標(biāo)變換公式；（3）熟悉稀疏矩陣的三元組順序表存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)下的一般轉(zhuǎn)置和快速轉(zhuǎn)置算法；了解十字鏈表等存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)；（4）掌握廣義表的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、取表頭表尾操作，

6、及其存儲(chǔ)表示方法。3自學(xué)內(nèi)容：采用十字鏈表存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)創(chuàng)建稀疏矩陣。（六）樹和二叉樹（10學(xué)時(shí)）1主要內(nèi)容：（1）樹的抽象數(shù)據(jù)類型定義和基本術(shù)語；（2）二叉樹的抽象數(shù)據(jù)類型定義、性質(zhì)和存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)；（3）二叉樹的遍歷；（4）線索二叉樹的定義、遍歷及線索化二叉樹；（5）樹的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)、樹和森林的遍歷以及與二叉樹的轉(zhuǎn)換；（6）Huffman樹及其應(yīng)用。2基本要求（1）掌握樹型結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和基本術(shù)語；（2）熟練掌握二叉樹的性質(zhì)，了解相應(yīng)的證明方法；（3）了解二叉樹的順序存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)和鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)結(jié)構(gòu)，熟練掌握二叉鏈表存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)；（4）熟練掌握二叉樹三種遍歷的遞歸算法和中序遍歷非遞歸算法，能靈活運(yùn)用遍歷算法實(shí)現(xiàn)二叉樹的其他

7、操作；（5）熟練掌握二叉樹的線索化過程，以及在中序線索二叉樹上找結(jié)點(diǎn)的前驅(qū)與后繼的方法；（6）熟悉樹的各種存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)及其特點(diǎn)，掌握樹和森林與二叉樹的轉(zhuǎn)換方法；（7）了解Huffman樹的特性，掌握建立Huffman樹和Huffman編碼的方法。3自學(xué)內(nèi)容：先序、后序遍歷二叉樹非遞歸算法，層次遍歷二叉樹算法。（七）圖（9學(xué)時(shí)）1主要內(nèi)容：（1）圖的定義和術(shù)語；（2）圖的四種存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)：數(shù)組表示法（鄰接矩陣）、鄰接表、十字鏈表和鄰接多重表；（3）圖的兩種遍歷策略：深度優(yōu)先遍歷和廣度優(yōu)先遍歷；（4）圖的連通性和最小生成樹；（5）有向無環(huán)圖及其應(yīng)用：拓?fù)渑判蚝完P(guān)鍵路徑；（6）最短路徑問題。2基本要求（1）

8、熟悉圖的定義和術(shù)語；（2）了解圖的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，熟練掌握數(shù)組表示法（鄰接矩陣）和鄰接表存儲(chǔ)表示；（3）熟練掌握圖的深度優(yōu)先遍歷和廣度優(yōu)先遍歷算法；（4）掌握無向連通帶權(quán)圖的最小生成樹求解算法；（5）了解有向無環(huán)圖、AOV網(wǎng)、AOE網(wǎng)及其在實(shí)際中的應(yīng)用，熟悉拓?fù)渑判蛩惴ê完P(guān)鍵路徑算法；（6）熟悉兩種最短路徑問題求解算法。3自學(xué)內(nèi)容：樹的先根遍歷算法與圖的深度優(yōu)先遍歷算法比較；樹的層次遍歷算法與圖的廣度優(yōu)先遍歷算法比較。（八）查找（4學(xué)時(shí)）1主要內(nèi)容：（1）查找的基本概念和相關(guān)術(shù)語；（2）靜態(tài)查找表：順序查找、折半查找和索引順序表查找；（3）動(dòng)態(tài)查找表：二叉排序樹的查找、插入和刪除；（4）哈希表。2基

9、本要求（1）了解查找的作用，熟悉相關(guān)術(shù)語；（2）熟練掌握順序查找、折半查找和索引順序表查找；（3）熟練掌握二叉排序樹的特性、構(gòu)造和查找方法；（4）熟練掌握哈希表的構(gòu)造方法，特別是哈希函數(shù)和處理沖突方法的選取；（5）通過分析等概率下的平均查找長度來衡量各種查找方法的效率。3自學(xué)內(nèi)容：平衡二叉樹。（九）內(nèi)部排序（4學(xué)時(shí)）1主要內(nèi)容：（1）排序的基本概念和相關(guān)術(shù)語；（2）插入排序：直接插入排序、折半插入排序和希爾排序；（3）交換排序：起泡排序和快速排序；（4）選擇排序：簡單選擇排序和堆排序；（5）歸并排序：二路歸并排序；（6）基數(shù)排序：鏈?zhǔn)交鶖?shù)排序；（7）各種內(nèi)部排序方法的比較討論。2基本要求（1）

10、了解排序作用，熟悉相關(guān)術(shù)語；（2）掌握多種排序的基本思想、算法特點(diǎn)和排序過程，分析它們的時(shí)間復(fù)雜度、空間復(fù)雜度和穩(wěn)定性。3自學(xué)內(nèi)容：二路插入排序、表插入排序和樹形選擇排序。四、教學(xué)安排建議1.作業(yè)練習(xí)完成每章的教學(xué)后進(jìn)行布置習(xí)題，使用教材配套的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)題集C語言版）。盡量選擇基礎(chǔ)的并且加注了標(biāo)記的題，應(yīng)注重于精，而不要求多。要求積極獨(dú)立完成所布置的習(xí)題，建議安排至少六次。2.案例分析可參考選擇以下一些案例：（1）學(xué)生通訊錄管理系統(tǒng)，（2）表達(dá)式求值問題（3）交通咨詢系統(tǒng)，等。3.專題研討可參考選擇以下一些：（1）最小生成樹問題（2）航班信息查詢與檢索系統(tǒng)，（3）內(nèi)部排序算法比較，等。4.實(shí)驗(yàn)安

11、排為了達(dá)到理論與實(shí)際應(yīng)用的結(jié)合，讓學(xué)生能將所學(xué)知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際問題的求解中，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力，從而加深對概念及所學(xué)知識(shí)的理解，靈活、牢固掌握教材內(nèi)容，提高程序設(shè)計(jì)及解決實(shí)際問題的能力，實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的安排非常重要。建議實(shí)驗(yàn)安排為八次，共16學(xué)時(shí)，分別如下：實(shí)驗(yàn)1線性表的順序存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)（2學(xué)時(shí)）實(shí)驗(yàn)2線性表的鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)（2學(xué)時(shí)）實(shí)驗(yàn)3棧的算法實(shí)現(xiàn)（2學(xué)時(shí)）實(shí)驗(yàn)4隊(duì)列的算法實(shí)現(xiàn)（2學(xué)時(shí)）實(shí)驗(yàn)5串類型及操作（2學(xué)時(shí)）實(shí)驗(yàn)6二叉樹的建立與遍歷（2學(xué)時(shí)）實(shí)驗(yàn)7圖的建立與遍歷（2學(xué)時(shí)）實(shí)驗(yàn)8查找與排序（2學(xué)時(shí)）注：教師可根據(jù)教學(xué)實(shí)際情況（如：學(xué)生情況及學(xué)時(shí)情況等），適當(dāng)調(diào)整實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容及學(xué)時(shí)分配

12、。五、課程考核1.考核形式及成績評定辦法本課程考核形式為：平時(shí)成績占40%，期末考試成績占60%。其中平時(shí)成績的結(jié)構(gòu)分包括：課堂表現(xiàn)10%、平時(shí)作業(yè)10%和實(shí)驗(yàn)20%，期末考試為閉卷筆試考試：120分鐘，卷面分滿分100分。期末考試成績低于50分者，本課程成績按不及格論處。2.本課程考核的基本要求課堂表現(xiàn)10%：包括課堂考勤和課堂提問，如果缺課課時(shí)達(dá)到本課程教學(xué)時(shí)數(shù)的1/3，則取消考試資格。平時(shí)作業(yè)10%：根據(jù)上交次數(shù)及完成情況進(jìn)行評定。實(shí)驗(yàn)20%：根據(jù)各次實(shí)驗(yàn)完成情況及實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績進(jìn)行評定。期末考試60%：本課程的期末考試考核內(nèi)容主要包括線性表、棧與隊(duì)列、串、數(shù)組與廣義表、樹與二叉樹、圖、查

13、找和內(nèi)部排序。其中，線性表、二叉樹、圖、查找和內(nèi)部排序內(nèi)容為考核的重點(diǎn)。六、本課程與其它課程的先行后續(xù)關(guān)系先行課程：高級程序設(shè)計(jì)語言、離散數(shù)學(xué)后續(xù)課程：操作系統(tǒng)、編譯原理、數(shù)據(jù)庫理論、算法分析與設(shè)計(jì)等七、建議教材及教學(xué)參考書1.教材：嚴(yán)蔚敏，吳偉民編著，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（C語言版），清華大學(xué)出版，2012.5嚴(yán)蔚敏，吳偉民編著，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)題集（C語言版），清華大學(xué)出版，2012.52.參考書：1 許卓群，張乃孝，楊冬青，唐世渭，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，高等教育出版社，2004.2 徐孝凱，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡明教程，清華大學(xué)出版社，19953 陳文博，朱青，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法，機(jī)械工業(yè)出版社，19964 李云清，楊慶紅，揭安全編著，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（C語言版），人民郵電出版社，2007.5 楊秀金主編，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，西安電子科技大學(xué)出版社，2002.6 李廉治，姜文清，郭福順，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，大連理工大學(xué)出版社，19897 AhoAV,HopcroftJE,UllmanJD.DataStructuresandAlgorithms.Addison-WesleyPublishingCompany,