數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)-基于Python語言（微課版）-教學(xué)大綱

-1-《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》教學(xué)大綱一、課程簡介（一）課程基礎(chǔ)信息課程名稱數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)英文名稱DataStructure課程代碼01C33003課程類型學(xué)科基礎(chǔ)課學(xué)時/學(xué)分48學(xué)時/3學(xué)分其中：實踐學(xué)時0學(xué)時適用專業(yè)智能科學(xué)與技術(shù)考核方式考試先修課程程序設(shè)計基礎(chǔ)后續(xù)課程Python，深度學(xué)習(xí)（二）課程簡介（包含課程內(nèi)容、修讀價值等）程序的構(gòu)成與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是兩個不可分割的問題。對程序構(gòu)造進行系統(tǒng)而科學(xué)的研究，首先必是對包含復(fù)雜數(shù)據(jù)集合的大型程序而言，因而數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是設(shè)計與實現(xiàn)編譯程序，操作系統(tǒng)，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)及其它系統(tǒng)程序和大型應(yīng)用程序的重要基礎(chǔ)，是介于數(shù)學(xué)，計算機硬件，軟件之間的一門核心課程，是計算機學(xué)科中一門綜合性的專業(yè)基礎(chǔ)課?！稊?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》是智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)一門重要的專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課程。本課程較系統(tǒng)地介紹了軟件設(shè)計中常用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以及相應(yīng)的存儲結(jié)構(gòu)和實現(xiàn)算法；介紹了常用的多種查找和排序技術(shù)，并對進行性能分析和比較，內(nèi)容非常豐富。本課程的學(xué)習(xí)將為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)以及軟件設(shè)計水平的提高打下良好的基礎(chǔ)，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程是計算機專業(yè)的一門核心的關(guān)鍵性課程。在課程教學(xué)中，堅持把馬克思主義立場觀點方法的教育與科學(xué)精神的培養(yǎng)結(jié)合起來，提高學(xué)生正確認識問題、分析問題和解決問題的能力。注重科學(xué)思維方法的訓(xùn)練和科學(xué)倫理的教育，培養(yǎng)學(xué)生探索位置、追求真理、勇攀科學(xué)高峰的責任感和使命感。該課程的實驗教學(xué)過程中，注重強化學(xué)生工程倫理教育，培養(yǎng)學(xué)生精益求精的大國工匠精神，激發(fā)學(xué)生科技報國的家國情懷和使命擔當。二、課程目標及學(xué)生應(yīng)達到的能力【1】理解數(shù)據(jù)在計算機內(nèi)存中的組織原理；熟悉數(shù)據(jù)邏輯結(jié)構(gòu)、存儲結(jié)構(gòu)的分類、特點、原理及二者的映射關(guān)系。常見的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)包含線性表、棧、隊列、樹、圖?！?】掌握算法設(shè)計的一般步驟及評價算法優(yōu)劣的方法?！?】掌握各類邏輯結(jié)構(gòu)+存儲結(jié)構(gòu)下常規(guī)運算和經(jīng)典應(yīng)用的算法原理?！?】具備閱讀、分析他人算法，提升計算思維能力?！?】具備分析工程問題并構(gòu)造數(shù)據(jù)模型、設(shè)計適宜的存儲結(jié)構(gòu)的能力?！?】具備為工程問題選擇恰當?shù)某Ｒ?guī)運算算法和經(jīng)典應(yīng)用算法的能力?！?】具備自我查找、篩選資料進行自學(xué)的能力以及與他人協(xié)作的意識?！?】認識事物存在差異性、具有辯證思維素質(zhì)；【9】體驗?zāi)嫦蛩季S、換位思考和善于總結(jié)的素養(yǎng)；【10】提高文化自信，培養(yǎng)創(chuàng)新精神，強化愛國意識。三、課程目標與畢業(yè)要求的對應(yīng)關(guān)系畢業(yè)要求畢業(yè)要求指標點對應(yīng)課程目標工程知識具有扎實的計算機軟件知識，并能夠綜合應(yīng)用這些知識解決在開發(fā)過程中所遇到的軟件的問題，做到知其然更知其所以然?！?】【2】【3】問題分析能力能夠應(yīng)用數(shù)學(xué)、自然科學(xué)和工程科學(xué)的基本原理，識別、表達、并通過文獻研究分析計算機工程領(lǐng)域中軟件的問題，并獲得有效結(jié)論?！?】【5】【6】研究開發(fā)能力能夠基于科學(xué)原理并采用科學(xué)方法對理論提出可行的實驗（測試）方案，能夠科學(xué)設(shè)計實驗（測試）方法，安全開展實驗（測試），能夠正確收集、處理、分析與解釋實驗（測試）數(shù)據(jù)，獲得合理有效的結(jié)論?！?】【8】工程與社會責任了解計算機領(lǐng)域發(fā)展的新技術(shù)、新方法、新應(yīng)用及其所帶來的社會影響，理解計算機工程師應(yīng)承擔的責任?！?】【10】四、課程教學(xué)內(nèi)容及課時安排序號知識單元/章節(jié)教學(xué)內(nèi)容（含知識點、重點、難點以及對學(xué)生的要求）推薦學(xué)時教學(xué)方式支撐課程目標1T1_緒論(C語言基礎(chǔ))知識點：C語言基礎(chǔ)：輸入與輸出、結(jié)構(gòu)、指針、動態(tài)存儲分配重點：結(jié)構(gòu)、指針難點：指針、動態(tài)存儲分配2學(xué)時課堂授課【1】【4】【7】2T2_緒論(什么是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu))知識點：1：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基本概念：線性表、棧與隊列、樹和圖

2：算法：查找、排序

重點：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)容、時間復(fù)雜度難點：邏輯結(jié)構(gòu)與物理結(jié)構(gòu)的聯(lián)系與區(qū)別、時間復(fù)雜度課程思政：通過講解同一邏輯結(jié)構(gòu)有不同的存儲結(jié)構(gòu)，引導(dǎo)學(xué)生培養(yǎng)創(chuàng)新精神。2學(xué)時課堂授課、討論、習(xí)題講評【1】【3】【5】【8】【10】3T3_線性表(順序表)知識點：1：線性表的概念及抽象數(shù)據(jù)類型

2：順序表存儲結(jié)構(gòu)

3：順序表基本運算重點：線性表的順序存儲結(jié)構(gòu)難點：線性表的順序表的運算3學(xué)時課堂授課、線上學(xué)習(xí)、討論與習(xí)題講評【1】【3】【4】【5】【10】4T4_線性表(單鏈表)知識點：1：單鏈表基本概念

2：單鏈表存儲結(jié)構(gòu)

3：單鏈表基本運算重點：線性表的非順序存儲結(jié)構(gòu)難點：線性表的單鏈表的運算3學(xué)時課堂授課、線上學(xué)習(xí)、討論與習(xí)題講評【1】【3】【4】【5】【10】5T5_線性表(雙向鏈表和循環(huán)鏈表)知識點：1：循環(huán)鏈表

2：雙向鏈表重點：循環(huán)單鏈表、循環(huán)雙鏈表難點：關(guān)于循環(huán)單鏈表、循環(huán)雙鏈表的操作實現(xiàn)1學(xué)時課堂授課、線上學(xué)習(xí)、討論與習(xí)題講評【1】【3】【4】【9】6T6_線性表(應(yīng)用與比較)知識點：1：順序表和鏈表的比較

2：線性表鏈式存儲方式的比較

3：一元多項式的存儲重點：各種線性表的優(yōu)缺點難點：各種線性表在不同情況下的優(yōu)勢及應(yīng)用課程思政：學(xué)生通過分組完成課堂討論和課后大作業(yè)，培養(yǎng)學(xué)生的團結(jié)合作意識和溝通協(xié)調(diào)能力。1學(xué)時課堂授課、線上學(xué)習(xí)、討論與習(xí)題講評【1】【3】【4】【9】7T7_棧與隊列(棧)知識點：1：棧的定義

2：棧的表示和實現(xiàn)：順序棧、鏈棧

3：應(yīng)用：遞歸算法、遞歸的概念、遞歸過程的實現(xiàn)、遞歸的應(yīng)用、設(shè)計遞歸算法的注意點重點：棧的定義及存儲結(jié)構(gòu)和基本操作難點：遞歸算法1學(xué)時線上學(xué)習(xí)【1】【3】【4】【9】8T8_棧與隊列(隊列)知識點：1：隊列的定義

2：隊列的表示和實現(xiàn)：鏈隊、循環(huán)隊列

3：隊列的應(yīng)用4：以小組為單位，進行“我的課堂，我做主”的第一次總結(jié)性演講。主題為“如何更好的使用線性表解決實際問題？”重點：隊列的定義及存儲結(jié)構(gòu)和基本操作難點：循環(huán)隊列課程思政：平時排隊時要講文明、守紀律，引導(dǎo)學(xué)生要遵守道德規(guī)范，進而對學(xué)生進行社會主義核心價值觀教育3學(xué)時線上學(xué)習(xí)、討論【1】【3】【4】【7】【8】【9】【10】9T13_樹(樹)知識點：樹的定義與基本術(shù)語重點：樹的基本概念、樹的常用術(shù)語難點：樹的定義2學(xué)時課堂授課、線上學(xué)習(xí)、討論與習(xí)題講評【1】【3】【4】【5】【10】10T14_樹(二叉樹)知識點：

1：樹、森林和二叉樹的關(guān)系

2：二叉樹的定義及性質(zhì)、二叉樹的存儲結(jié)構(gòu)重點：二叉樹的基本概念及性質(zhì)、二叉樹的順序存儲結(jié)構(gòu)、二叉樹的鏈式存儲結(jié)構(gòu)難點：二叉樹的性質(zhì)、二叉樹的鏈式存儲結(jié)構(gòu)2學(xué)時課堂授課、線上學(xué)習(xí)、討論與習(xí)題講評【1】【3】【4】【5】【10】11T15_樹(遍歷與應(yīng)用)知識點：

1：二叉樹的遍歷2：樹的遍歷重點：二叉樹的遍歷、樹的遍歷難點：二叉樹的遍歷2學(xué)時課堂授課、線上學(xué)習(xí)、討論與習(xí)題講評【1】【3】【4】【5】【10】12T16_樹(轉(zhuǎn)換、構(gòu)建與線索化)知識點：1：轉(zhuǎn)換

2：構(gòu)建

3：線索化4：以小組為單位，進行“我的課堂，我做主”的第二次總結(jié)性演講。主題為“我該如何學(xué)習(xí)樹？”。重點：樹與二叉樹的相互轉(zhuǎn)化、樹的存儲結(jié)構(gòu)、線索化難點：線索化課程思政：根據(jù)哈夫曼編碼的應(yīng)用，引入國家在科技領(lǐng)域的安全措施，培養(yǎng)學(xué)生的愛國情懷。4學(xué)時課堂授課、線上學(xué)習(xí)、討論與習(xí)題講評【1】【3】【4】【7】【8】【9】【10】13T17_圖(表示法)知識點：1：圖的基本概念及術(shù)語

2：圖的表示法重點：圖的鄰接矩陣表示法難點：（強）連通分支，圖的鄰接矩陣表示法2學(xué)時課堂授課、線上學(xué)習(xí)、討論與習(xí)題講評【1】【3】【4】【5】【10】14T18_圖(遍歷)知識點：圖的遍歷重點：廣度優(yōu)先遍歷算法、深度優(yōu)先遍歷算法難點：廣度優(yōu)先遍歷算法、深度優(yōu)先遍歷算法2學(xué)時課堂授課、線上學(xué)習(xí)、討論與習(xí)題講評【1】【3】【4】【5】【10】15T19_圖(應(yīng)用)知識點：1：普里姆算法、克魯斯卡爾算法、迪杰斯特拉算法、最短路徑、關(guān)鍵路徑2：以小組為單位，進行“我的課堂，我做主”的第三次總結(jié)性演講。主題為“圖是什么？”重點：普里姆算法、克魯斯卡爾算法、迪杰斯特拉算法、最短路徑、關(guān)鍵路徑難點：普里姆算法、克魯斯卡爾算法、迪杰斯特拉算法、最短路徑、關(guān)鍵路徑課程思政：講解圖的遍歷策略時，引導(dǎo)學(xué)生多角度地思考問題，即中國傳統(tǒng)文化中“取”與“舍”的關(guān)系。6學(xué)時課堂授課、線上學(xué)習(xí)、討論與習(xí)題講評【1】【3】【4】【7】【8】【9】【10】16T20_查找(基于線性表的查找法)知識點：1：查找的基本概念

2：基于線性表的查找法重點：基于線性表的查找—順序排序、折半排序、希爾排序難點：希爾排序1學(xué)時線上學(xué)習(xí)【2】【3】【4】【6】【9】17T21_查找(基于樹的查找法)知識點：1：二叉排序樹(二叉查找樹)

2：平衡二叉排序樹(AV樹)重點：二叉排序樹、平衡二叉排序樹難點：二叉排序樹的操作、旋轉(zhuǎn)化變換4學(xué)時課堂授課、討論與習(xí)題講評【2】【3】【4】【6】18T22_查找(計算式查找法)知識點：1：哈希法

2：處理沖突的方法

3：哈希法的性能優(yōu)化重點：哈希查找法難點：處理沖突的方法2學(xué)時課堂授課、討論與習(xí)題講評【2】【3】【4】【6】19T23_排序(插入排序與交換排序)知識點：1：排序的基本概念

2：插入類排序

3：交換類排序重點：插入類排序法、冒泡排序、快速排序、簡單選擇排序難點：希爾排序、快速排序1學(xué)時線上學(xué)習(xí)【2】【3】【4】【6】【9】20T24_排序(選擇排序和歸并排序)知識點：1：選擇類排序

2：歸并排序

3：各種排序方法的綜合比較

4：總結(jié)與提高5：以小組為單位，進行“我的課堂，我做主”的第四次總結(jié)性演講。主題為“如何選擇合適的算法，達到性能的最優(yōu)？”。重點：堆排序難點：堆排序課程思政：通過各種排序算法的分析與比較，培養(yǎng)學(xué)生的辯證思維和精益求精的工匠精神4學(xué)時課堂授課、線上學(xué)習(xí)、討論與習(xí)題講評【2】【3】【4】【6】【7】【8】【9】【10】五、課程教學(xué)方法本課程利用多媒體進行課堂教學(xué)，以線上線下混合式為主，結(jié)合實驗、上機編程、網(wǎng)絡(luò)資源分享等教學(xué)手段。教學(xué)過程中注重與實際相聯(lián)系，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際的能力，以及從實際項目案例中發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力。授課方式：線上學(xué)習(xí)、課堂講授、案例討論、實驗與演示配合進行。授課重點：課程內(nèi)容中的重點部分都要詳細講解并重點考核。對學(xué)生的要求：課前預(yù)習(xí)每次授課內(nèi)容，課后復(fù)習(xí)當日授課內(nèi)容及完成相應(yīng)的作業(yè)，實驗與演示內(nèi)容需經(jīng)過自主實驗加以驗證。六、課程的考核環(huán)節(jié)及評分標準課程的考核以考核學(xué)生能力培養(yǎng)目標的達成為主要目的，以檢查學(xué)生對各知識點的掌握程度以及知識應(yīng)用能力為重要內(nèi)容?？己艘螅浩谀┛偝煽?筆試（閉卷60%）+平時成績（40%）平時成績包括（線上學(xué)習(xí)：章節(jié)任務(wù)點（30%）+章節(jié)測驗&作業(yè)（20%）；線下學(xué)習(xí)：分組任務(wù)（30%）+課堂表現(xiàn)（20%））評分標準：應(yīng)根據(jù)期末試卷出題情況、教學(xué)中因材施教情況、以及學(xué)生掌握實際情況等具體安排，應(yīng)使最終考核成績呈正態(tài)分布，并滿足課程目標所規(guī)定的要求。七、建議教材及教學(xué)參考資料1．教材：周翔,林平.《\o"數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（C語言版）"數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)——基于Python語言（微課版）》[M].北京:電子工業(yè)出版社,20242．參考書：[1].\o"嚴蔚敏"嚴