《數(shù)據(jù)結構及數(shù)據(jù)庫》課程教學大綱

《數(shù)據(jù)結構及數(shù)據(jù)庫》課程教學大綱一、課程名稱（中英文）中文名稱：數(shù)據(jù)結構及數(shù)據(jù)庫英文名稱：DataStructureandDatabase二、課程編碼及性質課程編碼：0828171課程性質：學科大類基礎課程，必修課三、學時與學分總學時：32（講課24+上機8）學分：2.0四、先修課程計算機基礎、計算機編程語言五、授課對象本課程面向材料成型及控制工程專業(yè)學生開設，也可以供材料科學與工程專業(yè)和電子封裝技術專業(yè)學生選修。六、課程教學目的（對學生知識、能力、素質培養(yǎng)的貢獻和作用）本課程是本專業(yè)的基礎課程之一，其教學目的主要包括：1.掌握數(shù)據(jù)結構和數(shù)據(jù)類型的關系、數(shù)據(jù)結構和算法的關系，熟悉各種基本數(shù)據(jù)結構的概念和特點；2.了解各種基本數(shù)據(jù)結構的運算方法，培養(yǎng)算法設計能力，能根據(jù)實際問題建立模型、選擇或設計合適的算法；3．熟悉數(shù)據(jù)庫的基礎理論，掌握數(shù)據(jù)庫開發(fā)、設計、管理與維護方面的知識；4.能根據(jù)實際需求，設計相應的數(shù)據(jù)庫及其操作，培養(yǎng)學生理論與實踐相結合、利用理論知識分析解決問題及創(chuàng)新的能力。表1課程目標對畢業(yè)要求的支撐關系畢業(yè)要求及其指標點本課程目標對畢業(yè)要求的支撐關系畢業(yè)要求指標點畢業(yè)要求1：工程知識能夠將數(shù)學、自然科學、工程基礎和專業(yè)知識用于解決復雜工程問題。1.1掌握了用于解決材料成型及控制工程復雜問題的數(shù)學基礎知識。1.2掌握了用于解決材料成型及控制工程復雜問題的物理、化學等自然科學基礎知識。1.3掌握了用于解決材料成型及控制工程復雜問題的工程力學基礎知識。1.4掌握了用于解決材料成型及控制工程復雜問題的工程檢測與控制基礎知識。課程目標11.5系統(tǒng)掌握了專業(yè)知識，能夠將所學知識用于解決材料成型及控制工程復雜問題。畢業(yè)要求2：問題分析能夠應用數(shù)學、自然科學和工程科學的基本原理，識別、表達、并通過文獻研究分析復雜工程問題，以獲得有效結論。2.1能夠應用工程數(shù)學基本原理，識別、表達、并通過文獻研究分析復雜工程問題，以獲得有效結論。如：復雜的模具設計。2.2能夠應用物理、化學基本原理，識別、表達、并通過文獻研究分析復雜工程問題，獲得有效結論。如：物理綜合實驗。2.3能夠應用力學基本原理，識別、表達、并通過文獻研究分析復雜工程問題，獲得有效結論。如：工程力學綜合實驗。2.4能夠應用工程科學基本原理，識別、表達、并通過文獻研究分析復雜工程問題，獲得有效結論。如：工程控制實驗中的建模與分析。課程目標2課程目標4畢業(yè)要求3：設計/開發(fā)解決方案能夠設計針對復雜工程問題的解決方案，設計滿足特定需求的系統(tǒng)、單元（部件）或工藝流程，并能夠在設計環(huán)節(jié)中體現(xiàn)創(chuàng)新意識，考慮法律、健康、安全、文化、社會以及環(huán)境等因素。3.1了解機械工程、材料成型及控制工程問題特征，掌握解決復雜工程問題的設計方法。課程目標2課程目標43.2在考慮法律、健康、安全、文化、社會以及環(huán)境等制約因素的前提下，能夠設計（開發(fā)）針對復雜材料成型及控制工程問題的解決方案，具備設計（開發(fā)）滿足特定材料成型及控制工程需求的系統(tǒng)、單元（部件）或工藝流程的能力。3.3在設計（開發(fā)）過程中，具有追求材料成型及控制工程復雜問題創(chuàng)新解決的態(tài)度和意識，掌握了基本的創(chuàng)新方法，清楚創(chuàng)新方向及領域。畢業(yè)要求4：研究能夠基于科學原理并采用科學方法對復雜工程問題進行研究，包括設計實驗、分析與解釋數(shù)據(jù)、并通過信息綜合得到合理有效的結論。4.1掌握材料熱加工成形原理及特點，能夠采用科學方法，具備合理設計材料成型及控制工程（模具）復雜實驗、開展科學研究的能力。4.2掌握材料成型及控制工程原理及主要工藝，能夠采用科學方法，正確構建并實施材料成型及控制工程綜合實驗，得出正確結果的能力。4.3能正確使用和處理實驗數(shù)據(jù)，通過信息綜合處理，具備對復雜的材料成型及控制工程實驗結果進行正確分析能力。4.4了解常見的材料成型及控制工程常用設備、實驗儀器及實驗方法，具備調控設備及儀器參數(shù)，進行測控和維護的能力。畢業(yè)要求5：使用現(xiàn)代工具能夠針對復雜工程問題，開發(fā)、選擇與使用恰當?shù)募夹g、資源、現(xiàn)代工程工具和信息技術工具，包括對復雜工程問題的預測與模擬，并能夠理解其局限性。5.1掌握文獻檢索、資料查詢、現(xiàn)代網(wǎng)絡搜索工具的使用方法。5.2了解材料成型及控制工程專業(yè)重要資料來源及獲取方法。5.3具備應用各類文獻、信息及資料進行復雜材料成型及控制工程實踐的能力。5.4掌握復雜材料成型及控制工程問題的預測與模擬方法，理解其局限性。畢業(yè)要求6：工程與社會能夠基于工程相關背景知識進行合理分析，評價專業(yè)工程實踐和復雜工程問題解決方案對社會、健康、安全、法律以及文化的影響，并理解應承擔的責任。6.1了解與工程相關的國家方針、政策與法律法規(guī)，能夠評價工程實踐對社會、健康、安全、法律以及文化的影響。6.2了解材料成型及控制工程專業(yè)特點及其對社會、健康、安全、法律以及文化的影響，能夠正確評價復雜成型及控制工程問題解決方案的優(yōu)劣。6.3能正確認識材料成型及控制工程各種復雜工藝對于客觀世界和社會的影響，理解并能夠承擔的相應工程和社會責任。畢業(yè)要求7：環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展能夠理解和評價針對復雜工程問題的工程實踐對環(huán)境、社會可持續(xù)發(fā)展的影響。7.1了解材料成型及控制工程的專業(yè)特征、學科前沿和發(fā)展趨勢，正確認識本專業(yè)對于社會發(fā)展的重要性。7.2能正確理解和評價材料成型及控制工程復雜問題實施對環(huán)境保護及社會可持續(xù)發(fā)展等的影響。7.3在解決復雜的材料成型及控制工程的實際問題中，能夠正確理解并考慮工程實踐對環(huán)境、社會可持續(xù)發(fā)展的影響。畢業(yè)要求8：職業(yè)規(guī)范具有人文社會科學素養(yǎng)、社會責任感，能夠在工程實踐中理解并遵守工程職業(yè)道德和規(guī)范，履行責任。8.1具有人文社會科學素養(yǎng)，理解世界觀、人生觀的基本意義及其影響。8.2了解中國國情，理解中國可持續(xù)科學發(fā)展道路以及個人的做人規(guī)范，具有較高的社會責任感。8.3在工程實踐中，理解工程師的職業(yè)性質、職業(yè)責任,具備工程師的職業(yè)道德8.4具有健康的體質和良好的心理素質，能較好地履行責任。畢業(yè)要求9：個人和團隊能夠在多學科背景下的團隊中承擔個體、團隊成員以及負責人的角色。9.1具備較寬廣的本學科基礎知識和較高的個人素質，能夠在多學科背景下，承擔個人及團隊成員的作用。9.2具備良好的團隊協(xié)作精神，善于和團隊其它成員協(xié)作、互補、交往。9.3能夠承擔團隊負責人角色，具備綜合團隊成員意見和建議，進行合理決策之領導能力。畢業(yè)要求10：溝通能夠就復雜工程問題與業(yè)界同行及社會公眾進行有效溝通和交流，包括撰寫報告和設計文稿、陳述發(fā)言、清晰表達或回應指令。并具備一定的國際視野，能夠在跨文化背景下進行溝通和交流。10.1較好地掌握了一門外語，了解不同文化的差異，具有一定的跨文化交流能力。10.2了解本專業(yè)領域及其相關行業(yè)的國內外的技術現(xiàn)狀，具有較強的業(yè)務溝通能力與競爭能力。10.3能夠應用現(xiàn)代工具撰寫報告、設計文稿、陳述發(fā)言、清晰表達或回應指令，就復雜的專業(yè)工程問題進行有效溝通和交流。畢業(yè)要求11：項目管理理解并掌握工程管理原理與經(jīng)濟決策方法，并能在多學科環(huán)境中應用。11.1了解機械及材料工程管理和經(jīng)濟決策的基本知識，理解并掌握工程管理原理與經(jīng)濟決策方法。11.2具備應用工程管理和經(jīng)濟決策知識實踐的工作能力，具有一定的組織、管理及領導能力，能夠較好地通過口頭或書面方式表達自己的想法。11.3具有較強的綜合歸納能力，能在多學科環(huán)境中加于應用。畢業(yè)要求12：終身學習具有自主學習和終身學習的意識，有不斷學習和適應發(fā)展的能力。12.1對終身學習的重要性，有自覺的意識和正確的認識。12.2能夠采用合適的方法，自我學習、提高的能力。12.3能夠適應社會進步與發(fā)展，與時代同步。七、教學重點與難點：教學重點：1）數(shù)據(jù)結構與數(shù)據(jù)庫有極強的概念性，將基本概念與實際問題相結合是本課程的教學重點；2）在全面掌握數(shù)據(jù)結構基本概念的基礎上，重點學習線性表、棧和隊列、樹等常用的數(shù)據(jù)結構；3）在全面掌握數(shù)據(jù)庫基本概念的基礎上，重點學習關系數(shù)據(jù)庫設計方法及常用的結構化查詢語言SQL；4）重點學習的章節(jié)內容包括：第2章“算法與數(shù)據(jù)結構的基本概念”（2學時）、第6章“查找與排序”（2學時）、第8章“關系數(shù)據(jù)庫的設計”（3學時）、第9章“結構化查詢語言SQL”（5學時）。教學難點：1）數(shù)據(jù)結構及數(shù)據(jù)庫是實踐性極強的課程，而其又有很強的概念性，如何將基本概念與實際情況相結合是本課程的一個難點，因此本課程將引入大量實例，并采用課堂授課與上機實練相結合的形式；2）通過本課程的學習，要求了解常見的數(shù)據(jù)結構與數(shù)據(jù)庫概念與形式，掌握實際問題的建模方法，具備合理選擇、設計及使用算法和數(shù)據(jù)庫的能力八、教學方法與手段：教學方法：（1）采用現(xiàn)代化教學方法（含PPT演示，設備照片，影像資料等），講授各類成型裝備的工作原理、結構組成及應用特點，以提高教學效果及效率；（2）采用課堂教學與學生PPT匯報、交流討論等方式，進行課堂互動，吸引學生的注意力、激發(fā)學生的學習熱情，提高學生的學習效果。（3）采用課堂教學與實驗教學相結合的方法，幫助學生將基本概念與實際問題結合起來。教學手段：（1）以常見的數(shù)據(jù)結構與數(shù)據(jù)庫為講解對象，結合典型的實例，分析常見數(shù)據(jù)結構和數(shù)據(jù)庫的使用方法，深入分析算法與數(shù)據(jù)庫的設計方法，使學生具備一定設計開發(fā)的能力；（2）在課堂講解過程中引入大量實例，使基本概念更為形象化，將課堂教學與上機實驗相結合，引導學生將基本概念運用到實際問題中，激發(fā)學生興趣的同時讓學生對數(shù)據(jù)結構與數(shù)據(jù)庫有更為感性、深刻的認識；（3）盡量采用小班教學，要求每一位學生根據(jù)自己的興趣，完成PPT展示匯報（大班教學時采用抽簽等形式確定匯報的學生）；匯報展示后，全體學生進行討論交流，提高課堂互動頻率與水平。九、教學內容與學時安排（1）總體安排教學內容與學時的總體安排，如表2所示。表2基本教學內容與學時安排序號課程內容課堂（學習、討論）學時課外（準備、復試、實踐）學時1數(shù)據(jù)結構與數(shù)據(jù)庫緒論222算法與數(shù)據(jù)結構基本概念223線性表及其存儲結構224棧和隊列225樹與二叉樹226查找與排序227數(shù)據(jù)庫的基本概念448關系數(shù)據(jù)庫的設計339結構化查詢語言SQL5510上機實驗88（2）具體內容各章節(jié)的具體內容如下：課堂教學內容(24學時)第1章數(shù)據(jù)結構與數(shù)據(jù)庫術緒論（2學時） 1.1數(shù)據(jù)結構與數(shù)據(jù)庫學習目標及方法概述1.2數(shù)據(jù)結構與數(shù)據(jù)庫應用概述第2章算法與數(shù)據(jù)結構基本概念（2學時）2.1算法的基本概念2.2算法的復雜度及算法的描述方式2.3什么是數(shù)據(jù)結構2.4數(shù)據(jù)結構的圖形表示2.5線性結構與非線性結構第3章線性表及其存儲結構（2學時）3.1線性表的基本概念3.2線性表的順序存儲及其運算3.3線性鏈表及其運算第4章棧和隊列（2學時）4.1棧及其基本運算4.2隊列及其基本運算第5章樹與二叉樹（2學時）5.1樹的基本概念5.2二叉樹5.3樹的存儲結構5.4森林與二叉樹的轉換5.5哈夫曼樹及其應用第6章查找與排序（2學時）6.1查找及其方法6.2排序及其方法第7章數(shù)據(jù)庫的基本概念（4學時）7.1信息與數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)處理與數(shù)據(jù)管理7.2數(shù)據(jù)管理技術的發(fā)展7.3數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)7.4數(shù)據(jù)模型7.5關系的規(guī)范化第8章關系數(shù)據(jù)庫的設計（3學時）8.1數(shù)據(jù)庫設計概述8.2規(guī)劃8.3需求分析8.4概念結構設計8.5邏輯結構設計8.6數(shù)據(jù)庫的物理設計8.7數(shù)據(jù)庫的實施、運行和維護第9章結構化查詢語言SQL（5學時）9.1概述9.2數(shù)據(jù)定義9.3查詢9.4數(shù)據(jù)更新9.5視圖實驗教學內容（8學時）數(shù)據(jù)結構的設計與程序實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的設計與實現(xiàn)（3）各章節(jié)的課后思考題（作業(yè)）及討論要求思考題（課后作業(yè)）：第2章思考題：1、下列問題不能用算法描述的是（）A、所有自然數(shù)之和B、將四位十進制數(shù)轉換為對應的二進制數(shù)C、將100個實數(shù)按升序排列D、求100個整數(shù)中的最大值和最小值2、判斷下列關于算法的說法是否正確：A、求解某一類問題的算法是唯一的B、算法必須在有限步操作之后停止C、算法的每一步必須是明確的不能有歧義或者模糊D、算法執(zhí)行后一定產(chǎn)生一樣的結果3、對于算法的要求不包括：A、寫出的算法必須能解決一類問題B、需使算法盡量簡單C、所寫的算法不能重復使用D、要保證算法正確卻計算機能夠執(zhí)行第3章思考題：1、分別編寫在順序表和鏈表中統(tǒng)計出值為x的元素個數(shù)的函數(shù)，統(tǒng)計結果由函數(shù)值返回。2、編寫在單鏈表中刪除具有重復值的多余節(jié)點，使每個節(jié)點的值均不同的函數(shù)。第4章思考題：1、寫出下面算法的結果（1）Voidexem1(SeqStack&s){inti,a[4]={15,24,38,44};InitStack(s);//初始化s棧Push(s,20);//向s壓入20Push(s,36);//向s壓入36for(i=0;i<4;i++)Push(s,a[i]);//a數(shù)組各元素入棧cout<<Pop(s)<<“”;//輸出棧頂元素Push(s,a[2]-6);While(!StackEmpty(s))cout<<Pop(s)<<“”;//依次出棧cout<<endl;}（2）Voidexem2(SeqQueue&q){inti,a[4]={5,8,12,15};InitQueue(q);//初始化隊列qfor(i=0;i<4;i++)EnQueue(q,a[i]);//a數(shù)組各元素入隊EnQueue(q,DeQueue(q));//入隊元素是出隊元素EnQueue(q,30);//30入隊EnQueue(q,DeQueue(q)+10);While(!QueueEmpty(q))cout<<DeQueue(q)<<“”;//依次出隊cout<<endl;}第5章思考題：1、設以二叉樹的存儲結構，結點的結構如下圖所示，其中data為整數(shù)。試設計一個算法voidchange(BiTreer)，使當節(jié)點的左孩子的值域時，則交換其左、右子樹。lchilddatarchild2、設計一個算法intcount(BiTreer,datatypex)，統(tǒng)計出二叉樹中大于給定值x的節(jié)點個數(shù)，該統(tǒng)計值由函數(shù)返回。第6章思考題：1、假設線性表中元素的鍵值為整型并按順序存放在數(shù)組a[]中，表中有n個元素，k是要查找的元素的鍵值，試寫一順序查找算法，用a[n]做監(jiān)哨存放給定值k。2、設一個線性表中的元素為正整數(shù)或負整數(shù)。設計一個算法，將正整數(shù)和負整數(shù)分開，使線性表的前面為負整數(shù)，后面為正整數(shù)，不要求對他們排序，但要求盡量減少交換次數(shù)。第7章思考題：1、改造下面給出的數(shù)據(jù)集，使其能夠作為關系數(shù)據(jù)庫中的關系的形式。系名課程名教師名計算機系A01程城，李天通信工程A02王學金電子系A03劉璐微電子系A04高小芬，王實學第8章思考題：1、下面關系R中課程名為主鍵，確定R為第幾范式，將其分解為高一級的范式，分解后的關系可以避免什么操作異常。課程名教師名職稱A01程城副教授A02王學金講師A03劉璐教授A04程城副教授2、假定一個部門的數(shù)據(jù)庫包括如下信息：員工信息：員工號、姓名、性別、所在部門部門信息：部門名稱、部門主管、服務客戶、部門所有員工客戶信息：客戶號、客戶姓名、客戶地址 畫出這個數(shù)據(jù)庫的E-R圖。第9章思考題：1、列出‘計算機系’沒有選修‘數(shù)據(jù)庫’課程或雖選修但考試沒有及格的男生名單。2、列出人均成績低于70分的課程代號，以及人均分數(shù)。人均分數(shù)低的列在前面。3、表:狀元榜(年度,姓名,總分)記錄著各年的高考狀元的姓名及其高考總分，2004年度考生總分記載在表T2004(考號,姓名,總分)中。試將2004年度的高考狀元記入到狀元榜中。討論（思考題及作業(yè)）要求：1、每章節(jié)學習結束后，學生都要按上課教師的具