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数据结构课程实验教学大纲篇一

《数据结构》课程教学大纲

第一部分 大纲说明

一、课程的性质和任务

《数据结构》是计算机科学与技术专业本科生的一门必修课程。本课程介绍如何组织各种数据在计算机中的存储、传递和转换。内容包括：数组、链接表、栈和队列、递归、树与森林、图、堆与优先级队列、集合与搜索结构、排序、索引与散列结构等。课程采用面向对象的观点讨论数据结构技术，并以兼有面向过程和面向对象双重特色的c++语言作为算法的描述工具，强化数据结构基本知识和面向对象程序设计基本能力的双基训练。为后续计算机专业课程的学习打下坚实的基础。

二、先修课要求

面向对象程序设计、计算机数学(离散数学)。

三、课程的教学基本要求

1、掌握重要数据结构的概念、使用方法及实现技术；

2、学会做简单的算法分析，包括算法的时间代价和空间代价。

四、教学方法和教学形式建议

电视授课为主，结合面授辅导、面授或电子邮件答疑，进行必要的上机实验。

五、课程教学要求的层次

1、熟练掌握：要求学生能够全面、深入理解和熟练掌握所学内容，并能够用其知识分析、设计和解答相关的应用问题。

2、掌握：要求学生能够较好地理解和掌握，并且能够做简单的分析。

3、了解：要求学生能够一般地了解的所学内容。

六、课程实验

实验内容和要求由省级电大作出具体规定，从2004年春开始按该课程实验教材规定进行。

第二部分 多种媒体教材一体化总体设计初步方案

一、学时分配

课程教学总学时数为 72学时，4学分，其中讲授学时48，实验24

教 学 内 容

讲授学时

实验学时

一、数据结构基本概念及算法分析

3学时

2学时

二、数组

3学时

2学时

三、链表

3学时

3学时

四、栈和队列

3学时

2学时

五、递归

3学时

2学时

六、树与森林

9学时

4学时

七、集合与搜索

5学时

2学时

八、图

7学时

4学时

九、排序

7学时

3学时

十、索引与散列结构

5学时

二、教学环节

1、电视教学

本课程是计算机专业基础课，内容多且带有一定的抽象性，学习起来有一定难度。为保证教学效果，采取电视集中授课方式。聘请有经验的教师担任主讲教师，尽可能利用多种媒体进行教学，使学生能够很快掌握课程的主要知识和解决问题的方法。

2、面授辅导或答疑

本课程教学过程中，面授辅导和答疑是必不可少的教学环节。各地方电大应聘请有经验、认真负责的教师任教，以习题课、专题讨论或答疑的方式，对课程中的重要概念和典型问题的解决方法进行总结和深入讨论，巩固和加深课堂内学到的知识。面授辅导或答疑安排两周一次为宜。必要时可采用电子邮件方式直接与主讲教师联系进行答疑。

3、自学与练习

自学是获取知识的重要手段。教师讲课只是起到抛砖引玉的作用，关键还在于学生的自学。为达到自学的效果，除读懂教科书中所讲内容外，还需大量做题。其目的是要通过做题弄懂、加深对概念的理解，提高程序设计，解决问题的能力。为此，安排一定的实验上机学时。要求学生珍惜实验机时，真正做到学有所获。

学生在上机做实验前，应事先将程序、调试数据、上机操作顺序准备好，并提前使用这些调试数据人工执行过。目的是提高上机的效率和成功率，严禁抄袭或拷贝他人的成果，自觉培养科学、严谨的作风。

除学校提供的时间外，要求课外学生利用自己可能拥有的计算机条件，完成更多的练习，不通过大量的实践，能力和知识水平得不到有效得提高。

4、考试

考试是对学生掌握知识水平的检验。本着多练多考的原则，各地方电大可以再平时多做一些小考。要求考试内容紧扣大纲要求，既要能够检验学生的掌握情况，又要体现水平。因此，不要出难题、怪题，但也不要过于简单，适当有一些编程题。

课程考试具体规定请参看该课程考核说明。

第三部分 教学内容和教学要求

一、数据结构基本概念及简单的算法分析 3学时

1、教学内容：

什么是数据结构

抽象数据类型及面向对象概念：数据类型；数据抽象与抽象数据类型；面向对象的概念；用于描述数据结构的语言

数据结构的抽象层次

算法定义

性能分析与度量：算法的性能标准；算法的后期测试；算法的事前估计；空间复杂度度量；时间复杂度度量；时间复杂度的渐进表示法；渐进的空间复杂度

2、教学要求：

了解：什么是数据、数据对象、数据元素、数据结构、数据的逻辑结构与物理结构、逻辑结构与物理结构间的关系

了解：什么是数据类型、抽象数据类型、数据抽象和信息隐蔽原则。了解什么是面向对象

了解：算法的定义、算法的特性、算法的时间代价、算法的空间代价

掌握：用c++语言描述算法的方法，能够使用c++语言编写程序

二、数组 3学时

1、教学内容：

作为抽象数据类型的数组：数组的定义和初始化；作为抽象数据类型的数组；数组的顺序存储方式

顺序表：顺序表的定义和特点；顺序表的类定义；顺序表的查找、插入和删除；使用顺序表的事例

字符串：字符串的抽象数据类型；字符串操作的实现；字符串的模式匹配

2、教学要求：

了解：线性表的逻辑结构特性，以及线性表的两种存储实现方式

了解：作为抽象数据类型的数组的定义，数组的按行顺序存储与按列顺序存储

熟练掌握：顺序表的定义与实现，包括搜索、插入、删除算法的实现及其平均比较次数的计算，掌握应用顺序表作为集合的简单操作

了解：稀疏矩阵的定义及其数组实现

熟练掌握：字符串的定义及实现

三、链表 3学时

1、教学内容：

单链表：单链表的结构；单链表的类定义；单链表中的插入与删除；带表头结点的单链表；用模板定义的单链表类；静态链表

循环链表：循环链表的类定义；用循环链表解约瑟夫问题；

多项式及其相加：多项式的类定义；多项式的加法

双向链表

2、教学要求：

了解：链表与数组一样，是一种实现级结构。有动态链表和静态链表之分

了解：链表有单链表、循环单链表、双向链表之分

了解：单链表的结构、特点

掌握：单链表的类定义、构造函数、单链表的插入与删除算法

了解：带表头结点的单链表的优点和类定义及相应操作的实现

熟练掌握：用模板定义的单链表类

了解：循环链表的特点，循环链表的类定义，以及用循环链表解决问题的方法

掌握：双向链表的特点，双向链表的类定义及相关操作的实现，用双向链表解决问题的方法。

四、栈和队列 3学时

1、教学内容：

栈：栈的抽象数据类型；栈的顺序存储表示；栈的链接存储表示

表达式求值：中缀表达式求值；中缀表示到后缀表示的转换

队列 ：队列的抽象数据类型；队列的顺序存储表示；队列的链接存储表示；队列的应用举例

优先级队列：优先级队列的定义；优先级队列的存储表示

2、教学要求：

熟练掌握：栈的定义、特性和栈的抽象数据类型，栈的顺序表示、链表表示以及相应操作的实现。特别注意栈空和栈满的条件

了解：在表达式计算时栈是如何使用的，重点了解用后缀表示计算表达式及中缀表示改后缀表示的方法和算法思路

熟练掌握：队列的定义、特性和队列的抽象数据类型，队列的顺序表示、链表表示以及相应操作的实现。特别是循环队列中队头与队尾指针的变化情况

掌握：优先级队列的定义、特性和优先级队列的抽象数据类型，优先级队列的插入与删除算法

五、递归 3学时

1、教学内容：

递归的概念：递归问题的求解

递归过程与递归工作栈：单向递归和尾递归的迭代实现；一般递归问题利用栈实现非递归解法

广义表：广义表的概念；广义表的表示及操作；广义表存储结构的实现；广义表的访问算法；广义表的递归算法

2、教学要求：

掌握：递归的概念。包括什么是递归，有那些种类的递归，递归问题的递归求解方法

掌握：递归过程的机制与利用递归工作栈实现递归的方法

了解：迷宫问题的递归求解思路及如何利用栈实现迷宫问题的非递归解法

掌握：利用递归解决问题的分治法和回溯法

掌握：广义表的定义及其实现方法

掌握：广义表的递归算法

六、树与森林 9学时

1、教学内容：

树和森林的概念：树的定义；树的术语；树的抽象数据类型

二叉树：二叉树的定义；二叉树的性质；二叉树的抽象数据类型

二叉树的表示：顺序表示；二叉链表表示

遍历二叉树：中序遍历；前序遍历；后序遍历；应用二叉树遍历的事例；二叉树的计数

线索化二叉树：线索；中序线索化二叉树

堆：堆的定义；堆的建立；堆的插入与删除；堆的调整算法

树与森林：树的存储表示；森林与二叉树的转换；遍历树；遍历森林

霍夫曼树：路径长度；霍夫曼树；霍夫曼编码

2、教学要求：

了解：树和森林的概念。包括树的定义、树的术语、树的抽象数据类型

掌握：二叉树的概念、性质及二叉树的表示

熟练掌握：二叉树的遍历方法

掌握：线索化二叉树的特性及寻找某结点的前驱和后继的方法

熟练掌握：堆的定义，堆的建立、堆的插入与删除、堆的向上和向下调整等算法以及用来实现优先级队列的方法

掌握：树与森林的实现，重点在用二叉树实现

掌握：森林与二叉树的转换；树的遍历算法

掌握：二叉树的计数方法及从二叉树遍历结果得到二叉树的方法

掌握：霍夫曼树的实现方法、构造霍夫曼编码的方法及带权路径长度的计算

七、集合与搜索 5学时

1、教学内容：

集合及其表示：集合基本概念；以集合为基础的抽象数据类型；用位向量实现集合抽象据类型；用有序链表实现集合的抽象数据类型

并查集：并查集的定义；并查集的实现

简单的搜索结构：搜索的概念；静态搜索结构；顺序搜索；基于有序顺序表的顺序搜索和折半搜索

二叉搜索树：二叉搜索树的定义；二叉搜索树上的搜索；二叉搜索树的插入；二叉搜索树的删除

avl树：avl树定义；平衡化旋转；avl树的插入和删除；avl树高度

2、教学要求：

掌握：集合的基本概念及其表示方法，包括位数组及有序链表的表示及其相关操作的实现算法

掌握：利用并查集实现集合的方法

熟练掌握：静态搜索表的顺序搜索和折半搜索算法及其性能分析方法

熟练掌握：二叉搜索树的表示、搜索、插入、删除算法及其性能分析方法

掌握：avl树的平衡化旋转、构造、插入、删除时的调整方法及其性能分析

八、图 7学时

1、教学内容：

图的基本概念：图的基本概念；图的抽象数据类型

图的存储表示：邻接矩阵；邻接表；邻接多重表

图的遍历与连通性：深度优先搜索；广度优先搜索；连通分量；关节点与重连通分量

最小生成树：kruskul算法；prim算法

单源最短路径问题：dijkstra算法

活动网络：aov网络与拓扑排序；aoe网络与关键路径

2、教学要求：

理解：图的基本概念和图的抽象数据类型

掌握：图的3种存储表示：邻接矩阵、邻接表和邻接多重表。对于前两种，要求掌握典型操作，如构造、求根、找第一个邻接顶点、找下一个邻接顶点等操作的实现算法

熟练掌握：图的两种遍历算法与求解连通性问题的方法。包括深度优先搜索和广度优先搜索算法、求连通分量的方法(不要求算法)

理解：求解关节点及构造重连通图的方法(不要求算法)

掌握：构造最小生成树的prim算法和kruskal算法，要求理解算法

理解：如何用dijkstra方法求解单源最短路径问题(不要求算法)

熟练掌握：活动网络的拓扑排序算法

掌握：求解关键路径的方法

九、排序 7学时

1、教学内容：

概述

插入排序：直接插入排序；折半插入排序；链表插入排序；希尔排序

交换排序：起泡排序；快速排序

选择排序：直接选择排序；锦标赛排序；堆排序

归并排序：归并；迭代的归并排序算法；递归的链表归并排序

基数排序：多关键码排序；链式基数排序

外排序：外排序的基本过程；k路平衡归并；初始归并段的生成；最佳归并树

2、教学要求：

掌握：排序的基本概念和性能分析方法

掌握：插入排序、交换排序、选择排序、归并排序等内排序的方法及其性能分析方法

了解：基数排序方法及其性能分析方法

掌握：多路平衡归并等外排序方法及败者树构造方法

掌握：生成初始归并段及败者树构造方法

掌握：最佳归并树的建立方法

十、索引与散列结构 5学时

1、教学内容：

静态索引结构：线性索引；倒排索引；m路静态查找树

动态索引结构：动态的m路查找树；b树的定义；b树的插入；b树的删除；b+树

散列：散列表与散列方法；散列函数；处理溢出的闭散列方法；处理溢出的开散列方法；散列表分析

2、教学要求：

熟练掌握：静态索引结构，包括线性索引、倒排索引、静态索引树的搜索和构造方法

熟练掌握：动态索引结构，包括b树、b+树的搜索和构造方法

熟练掌握：散列法，包括散列函数的构造、解决冲突的方法

数据结构课程实验教学大纲篇二

《数据结构与算法》教学大纲

课程编号：030816 适用专业：教育技术学 总学时数：64

学 分：4 编制单位：茂名学院理学院教育与信息技术系 编制时间：2008年6月20日

一、课程地位、性质和任务

《数据结构与算法》课程是计算机相关学科专业的基础课程中的一门重要的核心课程。通过本课程的教学，使学生知道求解非数值类问题的基本模型（表、树、图），模型的特点和适用场合，能够根据问题设计和选择好的算法，为学习后续的操作系统、编译原理和软件工程等专业课程，设计应用程序打下基础。

本课程以提高学生的计算机应用能力和综合素质为目标，通过课程教学，为学生构建数据结构与算法方面的知识体系，使学生一方面能够根据问题选择合适的数据结构，设计高效的算法，提高程序设计能力，另一方面，在工程应用中，具有甄别好算法的能力，也就是要从建模、解模和综合等三个方面，提高学生的程序设计能力。

二、与其他课程的关系

先修课：程序设计基础、离散数学、计算机组成原理、计算机文化基础

三、教学内容、课时安排和基本要求

（一）教学部分 第1章 绪论（2学时）1.1什么是数据结构 1.2 基本概念和术语

1.3 抽象数据类型的表示与实现

1.4 算法和算法分析（算法及其设计的要求，算法效率的度量，算法的存储空间需求）1.5 问题求解

基本要求：

了解：抽象数据类型，算法设计方法与算法分析。

掌握：数据与数据结构、算法的基本概念；问题求解的方法与步骤 重点：数据结构和算法的概念，算法的描述形式和评价方法，问题求解的一般步骤 难点：评价算法的标准和评价方法，最坏情况和平均情况的区分。

第2章 线性表（8学时）2.1 线性表的类型定义 2.2 线性表的顺序表示和实现

2.3 线性表的链式表示和实现（线性链表，循环链表，双向链表）2.4 一元多项式的表示及相加

基本要求：

了解：两种存储结构（顺序存储结构和链式存储结构）及一元多项式的表示及相加。

掌握：要求熟练掌握处理线性表的各种算法。为后继章节的学习打基础。重点：各种算法。难点：链表的理解。

第3章 栈与队列（4学时）

3.1 栈（定义，栈的表示和实现）

3.2 栈的应用举例（数制转换，括号匹配的检验，行编辑程序，迷宫求解，表达式求值）

3.3 栈与递归的实现

3.4 队列及其实现（定义，链队列，循环队列）3.5 *离散事件模拟

教学要求：熟练掌握栈和队列的特性和在不同存储结构前提下的算法实现。栈和队列是表最基本和重要的数据结构，是数据结构课程的基础。

基本要求：

了解： 栈和队列的定义及其实现。

掌握： 熟练掌握栈和队列的特性和在不同存储结构前提下的算法实现。重点： 栈和队列的算法实现。难点： 栈和队列的算法实现。

第4章 串（2学时）4.1 串类型的定义

4.2 串的表示和实现（定长顺序存储，堆分配存储，串的块链存储）4.3 串的模式匹配算法（求子串位置的定位函数，模式匹配的一种改进算法）4.4 串操作应用举例（文本编辑，建立词索引表）

基本要求：

了解：串的基本概念及主要操作和运算。掌握：掌握串的基本概念和运算。重点：主要操作和运算。难点：模式匹配及串的应用。

第5章 数组（2学时）5.1 数组的定义

5.2 数组的顺序表示和实现

5.3 矩阵的压缩存储（特殊矩阵，稀疏矩阵）5.4 广义表的定义 5.5 广义表的存储结构 5.6 m元多项式的表示

5.7 广义表的递归算法（求广义表的深度，复制广义表，建立广义表的存储结构）

基本要求：

了解：了解作为抽象数据类型的数组和c语言的数组。认识到数组可以作为顺序存储结构用于顺序表、字符串和稀疏矩阵的实现。也可以采用链式存储结构。

掌握：掌握基本概念和算法。重点：算法。

难点：广义表的递归算法。

第6章 树与二叉树（15学时）6.1 树的定义和基本术语

6.2 二叉树（二叉树的定义，二叉树的性质，二叉树的存储结构）6.3 遍历二叉树和线索二叉树（遍历二叉树，线索二叉树）

6.4 树和森林（树的存储结构，森林与二叉树的转换，树和森林的遍历）6.5 树与等价问题

6.6 赫夫曼树及其应用（最优二叉树（赫夫曼树），赫夫曼编码）6.7 回溯法与树的遍历 6.8 树的计数

基本要求：

了解：理解树与森林的定义与术语。

掌握：熟练掌握二叉树性质和遍历算法，掌握树与森林的孩子兄弟存储表示和遍历。掌握哈夫曼树构造的方法和算法。重点： 树的存储结构和遍历算法。难点：哈夫曼树构造的方法和算法

第7章 图（11学时）7.1 图的定义和术语

7.2 图的存储结构（数组表示法，邻接表，十字链表，邻接多重表）7.3 图的遍历（深度优先搜索，广度优先搜索）

7.4 图的连通性问题（无向图的连通分量和生成树，有向图的强连通分量，最小生成树，关节点和重连通分量）

7.5 有向无环图及其应用（拓扑排序，关键路径）

7.6 最短路径（从某个源点到其余各项点的最短路径，每一对顶点之间的最短路径）基本要求：

了解：图的基本概念和相关术语。

掌握：图的两种主要存储结构及遍历算法。掌握最小生成树、最短路径和活动网算法的思想。

重点：图的两种主要存储结构及遍历算法。难点：图的遍历算法，最短路径算法。

第8章 查找（8学时）

9.1 静态查找表（顺序表，有序表，静态树表，索引顺序表）9.2 动态查找表（二叉排序树和平衡二叉树，b_树和b+树，键树）9.3 哈希表（定义，构造方法，处理冲突的方法，查找及其分析）

基本要求：

了解： 各种查找法的基本概念及实现的基本思想。

掌握：熟练掌握搜索结构的折半查找、二叉搜索树、平衡二叉树主要搜索算法。掌握哈希表查找算法。重点：各种算法的基本思想及实现。难点：哈希表查找算法。

第9章 内部排序（8学时）10.1 概述

10.2 插入排序（直接插入，其他插入，希尔）10.3 交换排序（冒泡排序、快速排序）10.4 选择排序（简单，树形，堆）10.5 归并排序

10.6 基数排序（多关键字，链式）10.7 排序算法分析

基本要求：

了解：基数排序，排序算法分析方法

掌握：排序的基本概念，插入排序，交换排序，选择排序，归并排序重点：内部排序算法

难点：基数排序（多关键字，链式）

第10章 *外部排序（2学时）11.1 外存信息的存取 11.2 外部排序的方法 11.3 多路平衡归并的实现 11.4 置换-选择排序 11.5 最佳归并树

基本要求：

了解：外部排序的基本概念和相关术语。

掌握：基本掌握外排算法的基本思想，不同排序方法的比较。重点：外部排序算法 难点：多路平衡归并的实现 第11章 算法设计的一般方法（2学时）

1．重点

（1）有效算法的概念，问题固有难度的概念；

（2）递归法；分治法；平衡原则；贪心法；动态规划的基本原理；（3）搜索-回溯法的基本原理和本质.2．难点

（1）问题固有难度的概念；

（2）递归分治法的效率分析（写出时间耗费的递推式，并求解）；（3）动态规划法中的状态转移方程的确定。

（二）实验、实习部分

课程安排五个类别的实验，实验时数为12课时，其中： 实验

一、线性链表及运算 2课时 实验

二、栈和队列 2课时 实验

三、树和二叉树 4课时 实验

四、图及其应用 2课时 实验

五、查找与排序 2课时

四、课程考核方式

闭卷考试70%、平时作业与实验30%

五、建议教材和教学参考书 参考教材：

1、《数据结构》（c语言描述）高等教育出版社 耿国华主编

2、《数据结构》（c语言版）清华大学出版社 严蔚敏，吴伟民编者

3、《数据结构题集》（c语言版）清华大学出版社 严蔚敏，吴伟民编者

4、《数据结构》算法实现及解析（第二版）西安电子科技大学出版社 高一凡

六、说明

1、因课时安排少，教学内容多。建议采用多媒体教学。

2、由于本课程内容较多，在实际教学中可根据大纲内容，进行适当调整。

数据结构课程实验教学大纲篇三

数据结构 data structure 课程代码：

学 时 数：64（讲课50 实验14 研讨0 实习实践1周）

学 分 数：

3、4 课程类别：学科基础课

开课学期：4 主讲教师：

编写日期： 2011年7月1日

一、课程性质和目的课程性质：数据结构a是计算机科学与技术、数字媒体艺术、信息管理与信息系统专业的一门重要学科基础课，是必修课。

教学目的：通过本课程的学习，一方面，使学生学会分析研究计算机加工的数据结构的特性，以便为应用涉及的数据选择适当的逻辑结构、存储结构及相应的算法，并初步了解对算法的时间分析和空间分析技术。另一方面，通过对本课程算法设计和上机实践的训练，还应培养学生的数据抽象能力和程序设计的能力。

二、课程教学内容、学时分配和课程教学基本要求

1.绪论（理论2学时）

教学内容：

(1)数据结构的一些基本概念：数据、数据元素、数据的逻辑结构、物理结构等。(2)抽象数据类型的表示和实现。(3)算法的概念和特性。

(4)算法时间复杂度和空间复杂度的分析。基本要求：

掌握数据结构的基本概念，了解抽象数据类型，掌握算法时间复杂度和空间复杂度的分析方法。

2.线性表（理论8学时，实验4学时）

教学内容：

(1)线性表的类型定义。(2)线性表的顺序表示和实现。(3)线性表的链式表示和实现。

(4)线性表的应用，包括无序表和有序表的合并、多项式的加法运算等。基本要求：

理解线性表的逻辑结构特性是数据元素之间存在着线性关系，在计算机中表示这种关系的两类不同的存储结构是顺序存储结构（顺序表）和链式存储结构（链表）。熟练掌握这两类存储结构的描述方法，掌握链表中的头结点、头指针和首元结点的区别及循环链表、双向链表的特点等。掌握顺序表的查找、插入和删除算法，掌握链表的查找、插入和删除算法。能够从时间和空间复杂度的角度比较两种存储结构的不同特点及其适用场合。掌握无序表和有序表的合并算法，了解多项式的加法运算。

实验：

实验内容：单链表的基本操作。实验要求：以单链表形式创建一个学生表或图书表，并能实现相关的查找、插入和删除等算法。3.栈和队列（理论6学时，实验4学时）

教学内容：

(1)栈的类型定义，栈的顺序存储和链接存储的表示和实现。(2)栈的应用举例，如迷宫求解和表达式求值。

(3)栈与递归的实现，递归程序转换为非递归程序的方法。

(4)队列的类型，队列的顺序存储(循环队)和链接存储的表示和实现。(5)队列的应用举例，如打印杨晖三角形，模拟汽车加油站等问题。基本要求：

掌握栈和队列的特点，并能在相应的应用问题中正确选用。熟练掌握栈的顺序栈和链栈的进栈出栈算法，特别应注意栈满和栈空的条件。掌握利用栈实现表达式求值的算法，了解迷宫求解算法。理解递归算法执行过程中栈的状态变化过程，了解将递归程序转换为非递归程序的方法。熟练掌握循环队列和链队列的进队出队算法，特别是循环队列中队头与队尾指针的变化情况。了解队列的应用。

实验：

实验内容：栈的应用。实验要求：借助栈来解决某些实际应用问题，如表达式求值、迷宫问题等。

4.串、数组和广义表（理论2学时）

教学内容：

(1)串的表示和实现，包括顺序存储和链式存储表示。古典的模式匹配算法。(2)数组的存储方法。

(3)特殊矩阵和稀疏矩阵的压缩存储，稀疏矩阵的转置运算。(4)广义表的逻辑结构和存储结构。基本要求：

了解串的顺序存储结构和堆存储结构。掌握串的古典的模式匹配算法。掌握数组的地址计算方法。了解稀疏矩阵的两种压缩存储方法的特点和适用范围。了解广义表的结构特点及其存储方法。5.树和二叉树（理论8学时，实验2学时）

教学内容：

(1)二叉树的定义和术语，二叉树的性质，特殊的二叉树。(2)二叉树的存储结构，顺序存储和二叉链表。

(3)二叉树的的前序、中序、后序、层次遍历方法。线索化二叉树。(4)树和森林的定义，树的存储，树、森林与二叉树的转换。(5)树的应用，哈夫曼树及哈夫曼编码。基本要求：

了解树和森林的概念，包括树的定义、树的术语。掌握二叉树的概念、性质及二叉树的表示。熟练掌握二叉树的遍历算法，并且能灵活运用遍历算法实现二叉树的其他操作。掌握线索化二叉树的特性及寻找某结点的前驱和后继的方法。了解树的存储、树和森林与二叉树的转换方法。掌握哈夫曼树的实现方法、构造哈夫曼编码的方法及带权路径长度的计算。

实验：

实验内容：二叉树的基本算法。实验要求：利用二叉链表方法建立二叉树，实现二叉树的前、中、后序三种遍历算法，并运用遍历算法实现二叉树的其他操作，如计算二叉树结点个数、叶子结点个数、二叉树的高度等。6.图（理论8学时，实验2学时）

教学内容：

(1)图的定义和术语。

(2)图的存储结构两种存储结构：邻接矩阵和邻接表表示法。(3)图的两种遍历策略：深度优先搜索和广度优先搜索。(4)构造最小生成树的两种算法：普里姆算法和克鲁斯卡尔算法。(5)拓扑排序和关键路径。

(6)两类求最短路径问题的算法，迪杰斯特拉算法和弗洛伊德算法。基本要求：

掌握图的基本概念及相关术语和性质，掌握图的邻接矩阵和邻接表表示法，了解实际问题的求解效率与采用何种存储结构和算法有密切联系。熟练掌握图的两种搜索路径的遍历：深度优先搜索和广度优先搜索的算法。掌握构造最小生成树的两种算法及拓扑排序算法的思想，掌握迪杰斯特拉算法。了解关键路径的概念和求解方法，了解弗洛伊德算法。

实验：

实验内容：图的建立和搜索。实验要求：使用邻接矩阵或邻接表表示法存储一个图，实现图的深度优先搜索和广度优先搜索的算法。7.查找（理论6学时）

教学内容：(1)查找的基本概念，平均查找长度。(2)基于线性表的查找：顺序查找、折半查找。

(3)基于树表的查找：二叉排序树、平衡二叉树、b-树和b+树。

(4)散列表：散列表的基本概念，散列函数的构造方法、处理冲突的方法、散列表的查找与分析。

基本要求：

熟练掌握顺序表和有序表的查找方法及其实现，掌握二叉排序树的插入和查找算法及其实现，了解平衡二叉树、b-树和b+树的各种操作。熟练掌握散列表的构造方法、处理冲突的方法，深刻理散列表与其他结构的表的实质性的差别，了解各种散列函数的特点。掌握描述折半查找过程的判定树的构造方法，以及按定义计算各种查找方法在等概率情况下查找成功时的平均查找长度。

8.排序（理论8学时，实验2学时）

教学内容：

(1)排序的基本概念，包括正序，逆序，稳定性，排序方法的分类。(2)插入排序：直接插入排序、折半插入排序和希尔排序。(3)交换排序：冒泡排序和快速排序。(4)选择排序：简单选择排序和堆排序。(5)归并排序：2-路归并排序。

(6)基数排序：多关键字的排序和链数基数排序。

(7)排序算法分析：各种排序算法的比较和移动次数，时间复杂度和空间复杂度的分析。基本要求：

明确排序的基本概念，排序方法的分类。深刻理解排序算法的过程、特点及其依据的原则，并能加以灵活应用。掌握各种排序方法的时间和空间复杂度的分析方法。能从关键字间的比较次数和移动次数分析算法的平均情况和最坏情况的时间性能。理解排序方法“稳定”或“不稳定”的含义，弄清楚在什么情况下要求应用的排序方法必须是稳定的。快速排序、堆排序和归并排序等高效排序方法是本章的学习重点和难点。

实验：

实验内容：综合性实验。实验要求：选取一个合适的数据结构存储数据，能对数据进行插入、删除，用不同查找算法进行查找、用不同的排序算法进行排序等。9.实习（1周）

教学内容：

(1)设计准备：理解实习任务，明确相关算法，搜集可用资源，熟悉实习环境。(2)方案设计：完成设计目标、设计路线的确定，并进行模块设计和任务分工。(3)代码编写：各模块代码编写，模块测试。(4)代码测试：模块组装，整体测试。(5)设计报告：完成设计文档，制作设计报告。基本要求：

能将数据结构课程中所学的基本知识融会贯通，综合运用所学的知识解决相关的实际问题，能够把所学知识（包括算法和结构）在计算机上用编程语言加以实现，并且能够根据实际需求创建自己的数据结构和实现自己的算法。

本课程的教学环节包括：课堂讲授、实验、实习、作业、答疑、小测验等。其中，课堂讲授以教师讲授为主，授课时将电子教案和板书相结合，充分发挥各自的优点。采用启发式教学，鼓励学生自学，培养学生的自学能力，以“少而精”为原则，精选教学内容，调动学生学习的主观能动性。实验针对相应单元所学的内容，能够采取合适的数据结构和算法解决有关问题。实验重点培养学生的动手能力。实习针对较为复杂的应用问题，能够综合运用所学的各种数据结构进行算法设计和实现，注重学生数据抽象能力和算法设计能力的培养。

三、本课程与其它课程的联系和分工

本课程的先修课为程序设计基础和离散数学，本课程可以c/c++或java语言作为算法描述和上机实践的工具。同时，本课程又是软件开发与设计等方面课程的基础，如数据库、操作系统、编译原理、软件工程等课程。

四、本课程的考核方式

期末考试采用笔试形式，考试题型为：选择、填空、判断、应用题和算法设计题。总评成绩由平时成绩和期末成绩组成，其中平时成绩占30%--40%，期末考试占70%--60%。

课程实习的成绩由平时成绩和实习作业两部分组成，其中平时成绩占30%，实习作业占70%。

五、建议教材与教学参考书

建议教材：

1.严蔚敏，李冬梅，吴伟民．数据结构（c语言版）．北京：人民邮电出版社． 2.严蔚敏主编．数据结构（c语言版）．北京：清华大学出版社．

3.殷人昆主编．数据结构（用面向对象方法与c++描述）．北京：清华大学出版社． 建议教学参考书：

1.[美]bruno 著，胡广斌，王崧等译．数据结构与算法－面向对象的c++设计模式．北京：电子工业出版社．

2.殷人昆主编．数据结构与习题解析（用面向对象方法与c++描述）．北京：清华大学出版社．

六、课程简介

数据结构是一门专业基础课，是学习其他软件开发与设计等方面课程的基础。主要内容包括：线性表、栈和队列、串、数组和广义表、树、图、查找算法和排序算法。数据结构研究数据的组织方式，内容丰富、学习量大，隐含在各部分内容中的方法和技术多，旨在让学生掌握计算机软件系统所必需的数据结构的算法。要求学生掌握贯穿全课程的动态链表存储结构，掌握算法设计的动态性和抽象性。要求学生学会分析研究计算机加工的数据对象的特征，以便在实际应用中选择适当的数据结构、存储结构和相应算法，初步掌握算法的时间与空间性能分析技巧，并培养复杂程序设计的技能。

执笔人：

审核人：

教学院长：

院学术委员会：

院长：

数据结构课程实验教学大纲篇四

数据结构课程教学大纲

一、课程基本概况

课程名称：数据结构

课程名称（英文）： data structures

课程编号：b09042

课程总学时：60（其中，讲课48，实验12）

课程学分：3

课程分类：专业选修课

开设学期：4

适用专业：计算机网络工程本科

先修课程：集合论，图论，高级语言（结构或记录，指针）

后续课程：数据库，编译原理，操作系统等

二、课程的性质、目的和任务

数据结构是计算机专业的一门核心专业课程，是软件课程中非常重要的一门课程，在整个专业教学中占有十分重要的地位，是一门理论性非常强的课程。通过课堂教学、课外练习和上机实习，使学生了解数据对象的特性，数据组织的基本方法，并初步具备分析和解决现实世界问题在计算机中如何表示和处理的能力以及培养良好的程序设计技能，为后续课程的学习和科研工作的参与打下良好的基础。

三、主要内容、重点及深度

本门课程共60学时，其中理论教学48学时，实验教学12学时。其中，理论教学部分：

第一章

绪论

（一）目的要求

了解数据结构的意义与发展过程、数据结构在计算机科学中的作用、学习本课程的目的、任务及要求。理解数据结构的基本概念；算法设计；掌握算法的时间和空间复杂度。

（二）教学内容 本章知识点：

1.相关的基本概念(掌握)；

2.算法五大要素(掌握)；

3.计算语句频度和估算算法时间复杂度的方法（掌握）。

（三）重点与难点

重点：数据结构的定义；算法的描述方法。

难点：数据结构的定义；算法与程序的区别；时间复杂度及其计算。

第二章

线性表

（一）目的要求

掌握线性表的逻辑结构；线性表的存储结构及操作的实现；理解一元多项式的表示；

（二）教学内容 本章知识点：

1.线性表的逻辑结构(掌握)；2.线性表的存储结构(掌握)；

3.线性表在顺序结构和链式结构上实现基本操作的方法(掌握)；

4.从时间和空间复杂度的角度比较线性表两种存储结构的不同特点及其适用场合(掌握)。

（三）重点与难点

重点：线性表的概念；线性表的顺序存储结构、链式存储结构及其常用算法。难点：链式存储结构及其常用算法；双向循环链表。

第三章 栈和队列

（一）目的要求

掌握栈的定义，表示及实现；表达式求值；栈与递归过程；队列的定义、表示及实现。

（二）教学内容 本章知识点： 1.栈和队列的特点(掌握)；

2.在两种存储结构上栈的基本操作的实现(掌握)； 3.循环队列和链队列的基本运算(熟练掌握)； 4.递归算法执行过程中栈状态的变化过程(掌握)。

（三）重点与难点

重点：堆栈和队列的概念；递归的定义；循环队列和链队列的基本运算。难点：递归的编程实现；循环队列和链队列的基本运算。

第四章 串

（一）目的要求

了解串的逻辑结构，存储结构；掌握串操作的实现(重点难点bf和kmp算法)串的应用。

（二）教学内容 本章知识点：

1.串的七种基本运算的定义（了解）；

2.利用这些基本运算来实现串的其它各种运算的方法(掌握)； 3.在顺序存储结构上实现串的各种操作的方法(掌握)；

算法，熟悉next函数和改进next函数的定义和计算(掌握)； 5.串名的存储映象和在堆存储结构实现串操作的方法(理解)。

（三）重点与难点 重点：串定义和存储方法；串的操作 难点：串操作实现方法

第五章 数组和广义表

（一）目的要求

掌握数组的存储结构；稀疏矩阵的表示及操作的实现；广义表的定义和存储结构；广义表的递归算法。

（二）教学内容 本章知识点：1.数组在以行为主的存储结构中的地址计算方法(掌握)； 2.矩阵实现压缩存储时的下标变换(掌握)；

3.理解稀疏矩阵的两种存储方式的特点和适用范围，领会以三元组表示稀疏矩阵时进行运算采用的处理方法(掌握)；

4.广义表的定义及其存储结构，学会广义表的表头，表尾分析方法(掌握)； 5.学习编制广义表的递归算法(掌握)。

（三）重点与难点

重点：多维数组元素存储地址的计算；稀疏矩阵的三元组表示；广义表的存储定义、操作。难点：稀疏矩阵的三元组表示；广义表的存储定义、操作。

第六章 树和二叉树

（一）目的要求

了解树的基本概念；理解二叉树的性质和存储结构；遍历二叉树和线索二叉树；理解树的存储结构和遍历；集合的一种表示方法；掌握哈夫曼树及其应用；

（二）教学内容 本章知识点： 1.二叉树的结构特点(理解)；

2.二叉树的各种存储结构的特点及适用范围(掌握)； 3.按各种次序遍历二叉树的递归和非递归算法(掌握)；

4.二叉树的线索化，在中序线索树上找给定结点的前驱和后继的方法(掌握)； 5.树的各种存储结构及其特点(掌握)； 6.编写树的各种运算的算法(掌握)；

7.建立最优二叉树和哈夫曼编码的方法(掌握)。

（三）重点与难点 重点：二叉树的概念、性质；二叉树的遍历方式；构造二叉排序树。难点：二叉树的遍历方式；二叉排序树的构造方法；二叉树的线索化。

第七章 图

（一）目的要求

理解图的基本概念；图的存储结构；掌握图的遍历及应用{最小生成树，最短路径等}；拓扑排序和关键路径。

（二）教学内容 本章知识点： 1.熟悉图的各种存储结构；

2.了解实际问题与采用何种存储结构和算法有密切联系(掌握)； 3.遍历图的递归和非递归算法(掌握)；

4.应用图的遍历算法求各种简单路径问题（比如，最小生成树、最短路径、拓扑排序、关键路径等）(掌握)。

（三）重点与难点

重点：图的存储结构；图的遍历 难点：图遍历的算法；

第八章

动态存储管理

（一）目的要求

了解边界标识法和伙伴系统；无用单元收集和紧缩；

（二）教学内容 本章知识点：

1.存储器分配策略和算法（了解）；

2.无用单元收集时的标志算法（了解）。

（三）重点与难点

存储器分配策略和算法、无用单元收集时的标志算法

第九章

查找

（一）目的要求

了解静态查找表(顺序表，有序表，索引顺序表)；动态查找表(二叉排序树，平衡二叉树，b-树和b+树)的建立和查找；掌握哈希表的建立，查找及分析；

（二）教学内容 本章知识点：

1.顺序查找、折半查找和索引查找的方法、应用(掌握)；

2.二叉排序树的构造方法(掌握)；

3.二叉平衡树的建立方法(掌握)；

4.b-树，b+树和键树的特点以及它们的建立过程（理解）；

5.哈希表的构造方法(掌握)；

6.按定义计算各种查找方法在等概率情况下查找成功时和失败时的平均查找长度；

7.哈希表在查找不成功时的平均查找长度的计算方法(掌握)。

（三）重点与难点

重点：二叉排序树的构造方法、二叉平衡树的建立方法；哈希表的构造、应用；

难点：二叉排序树的构造及应用；哈希表的构造方法；查找的平均长度。

第十章

内部排序

（一）目的要求

掌握插入排序、交换排序(起泡排序，快速排序)、选择排序(简单选择，树形选择，堆)、归并排序、基数排序等算法。

（二）教学内容 本章知识点：

1.各种排序方法的特点并能灵活应用(掌握)； 2.各种方法的排序过程(掌握)；

3.各种排序方法的时间复杂度分析(掌握)。

（三）重点与难点

重点：各种排序方法的特点及其应用；实现排序的各种算法。难点：各种排序算法的时间复杂度分析。

十一章

外部排序

（一）目的要求

理解外部排序的基本方法；掌握败者树和多路平衡归并的实现；置换--选择排序；最佳归并树。

（二）教学内容 本章知识点：

1.外部排序的两个过程(理解)；

2.外排过程中所需进行外存读/写次数的计算方法(掌握)；

3.败者树的建立过程(掌握)；

4.实现多路归并的算法(掌握)；

5.置换-选择排序的过程(掌握)；

6.最佳归并树的构造方法（熟悉）；

7.按最佳归并树的归并方案进行平衡归并时，外存读/写次数的计算方法(掌握)。

（三）重点与难点

重点：外部排序过程和实现方法；多路并归算法及其实现； 难点：最佳并归树的构造方法及其应用。

实践教学部分：上机实验分4个专题，每个专题可提供2~4个难度不等的题目供选。

实验一

停车场管理系统

（一）实验内容 以栈模拟车场，以队列模拟车场外的便道，按照从终端读入的输入数据序列进行模拟管理。栈以顺序结构实现，队列以链表结构实现。

（二）实验过程 编程实现实验内容。

（三）实验教学基本要求

通过实例，使学生掌握栈和队列两种特殊的线性结构，掌握栈和队列的特点。实验后学生提交实验报告。

（四）实验设备和材料 计算机。

（五）实验学时 4学时

实验二

教学计划编制问题

（一）实验内容

假设任何专业都有固定的学习年限，每学年含两学期，每学期的时间长度和学分上限值均相等。每个专业开设的课程都是确定的，而且课程在开设时间的安排必须满足先修关系。每门课程有哪些先修课程是确定的，可以有任意多门，也可以没有。每门课恰好占一个学期。编制一个教学计划程序。

（二）实验过程编程实现实验内容。

（三）实验教学基本要求

通过实例，使学生熟悉图的各种存储结构的特性，掌握如何应用图结构解决具体问题。实验后学生提交实验报告。

（四）实验设备和材料 计算机。

（五）实验学时 2学时

实验三

最小生成树问题

（一）实验内容

利用克鲁斯卡尔算法求最小生成树。以文本形式输出树中各条边以及他们的权值。

（二）实验过程 编程实现实验内容

（三）实验教学基本要求

通过实例，使学生熟悉图的各种存储结构的特性，掌握如何应用图结构解决具体问题。实验后学生提交实验报告。

（四）实验设备和材料 计算机。

（五）实验学时 2学时

实验四

哈希表设计

（一）实验内容

假设人名为中国人的汉语拼音形式。待填入哈希表的人名共有30个，取平均查找长度的上限为2。哈希函数用除留余数法构造，用伪随机探测再散列法处理冲突。

（二）实验过程 编程实现实验内容

（三）实验教学基本要求 掌握索引技术的使用。

（四）实验设备和材料 计算机

（五）实验学时 4学时

五、课程教学的基本要求和主要环节

本课程可采用课堂讲授、课堂讨论、习题课等进行课堂教学;条件允许可采用cai、电子教案、幻灯片、参观等进行辅助教学;每章布置3~6道习题以巩固教学;在课程后半程，安排3~4个上机实验，让学生应用数据结构的理论、方法，分组设计几个较大的软件，使理论与实际相结合。

考试采用闭卷方式。总成绩由平时成绩和考试成绩组成。平时成绩占30%，考试成绩占70%。

六、本课程与其它课程的联系与分工

先修课包括：集合论，图论，高级语言（结构或记录，指针）；

后续课包括：数据库，编译原理，操作系统等。

七、建议教材与参考教材

《数据结构》（c语言版）

严蔚敏等

清华大学出版社

1997 《数据结构题集》

严蔚敏等

清华大学出版社

1999

《数据结构习题与解析》

李春葆

清华大学出版社

2004

八、负责人

撰稿人：刘景汇、李玉香

审稿人：

系（院）领导：