数据结构课程标准

数据结构课程标准 Document serial number【KKGB-LBS98YT-BS8CB-BSUT-BST108】

《数据结构》课程标准（专科）

一、课程的性质：

《数据结构》是计算机专业的一门必修专业基础课，它是一门理论性强，但有一定的实践性和较强实用性的基础课程。

二、课程的教学目的与任务：

本课程的任务是讨论数据的各种逻辑结构、存储结构以及有关操作的算法。目的是使学生掌握分析研究计算机加工的数据对象的特性，以便对所要处理的数据对象选择合适的数据结构和存储结构，并在此基础上掌握对这些数据的操作（查找、插入、删除和修改等）。同时培养学生运用C语言编写结构清晰、正确易读的算法，并具备初步评价算法的能力，为学生今后继续学习和研究打下坚实的基础。

三、课程的教学手段和方法：

本课程理论讲授采用教材与多媒体相配合的教学手段。

本课程包括课堂教学与实践教学两大部分。课堂教学在方法上，采用课堂讲授、课后自学、课堂讨论、课外作业、平时测验等教学形式。实践教学部分主要是实验。

四、课程内容及学时分配（共 72学时,其中讲课60学时,实验12学时）：

第一部分讲授内容（60学时）

第一章绪论（共4学时）

第一节有关概念和术语（2学时）

一、基本要求：

掌握数据结构的一些基本概念，了解抽象数据类型的定义和使用。

一、教学重点及难点：

本节重点是了解数据结构的逻辑结构、存储结构及数据的运算三方面的概念及相互关系。教学难点是什么是数据的逻辑结构及物理结构

三、讲授内容：

（一）数据结构的一些基本概念：数据、数据元素、数据逻辑结构、数据存储结构、数据类型、算法等。

（二）抽象数据类型。

四、思考题：

举出一个数据结构的例子，叙述其逻辑结构、存储结构、结构上的操作内容。

第二节算法及算法分析（2学时）

一、基本要求：

掌握算法的时间复杂度和空间复杂度的分析方法，了解算法的描述方法。

二、教学重点及难点：

本节重点是算法的各种描述方法和算法分析（时间复杂度及空间复杂度）。教学难点是对一个算法时间复杂度的分析。

三、讲授内容：

（一）描述算法所用的C语言中的一些有关问题。

（二）算法时间复杂度和空间复杂度的分析。

四、思考题：

编写算法，求一元多项式P n(x)=a0+a1x+a2x2+a3x3+…a n x n的值P n(x0)，要求时间复杂度尽可能小。

第二章线性表（12学时）

第一节线性表的顺序存储结构（６学时）

一、基本要求：

理解线性表的定义和基本操作；掌握数组的存储（例如：数组元素在内存位置的计算方法）和在顺序存储结构上的基本操作（如插入、删除、合并、划分和比较等）的实现。

二、教学重点及难点：

本节重点是线性表的逻辑结构、线性表的顺序存储存构C语言描述、基本操作实现方法和简单应用。教学难点是用C语言实现基本操作和如何通过顺序存储结构解决实际问题。

三、讲授内容：

（一）线性表的定义和基本操作；

（二）线性表的顺序存储结构；

（三）定义在顺序存储结构上的基本操作的实现；

（四）应用举例及分析。

四、思考题：

设有两个按元素值递增有序顺序表A和B，编一程序将A表和B表归并成一个新的递增有序的顺序表C（值相同的元素均保留在C表中）。

第二节线性表的链式存储结构（６学时）

一、基本要求：

掌握单链表的基本结构及基本操作（如建立、查找、插入和删除等）；掌握循环链表和双向链表；能用单链表解决一些实际问题。

二、教学重点及难点：

本节重点是顺序存储结构及链式存储结构的优缺点，如何用C语言实现链式存储结构，单链表上基本操作的实现，各种链表的结构：循环链表，双向链表和单链表的一些简单应用。教学难点是单链表上基本操作的实现和建立在链表上的一些应用。

三、讲教内容：

（一）链式存储结构的实现方法；

（二）单链表的基本操作；

（三）循环链表及双向链表的实现；

（四）应用举例。

四、思考题：

分析单链表、循环链表和双向链表的相同点、不同点及各自的特点。

第三章栈和队列（8学时）

第一节栈（4学时）

一、基本要求：

掌握栈的定义，掌握顺序和链式存储的栈的基本操作实现。

二、教学重点及难点：

本节重点是栈的逻辑结构定义，用C语言实现栈的两种方式：顺序存储结构及链式存储结构，栈的基本操作的实现。教学难点是栈的基本操作的实现和一些具体应用。

三、讲授内容：

（一）栈的定义及基本运算；

（二）栈的顺序存储和链接存储的表示；

（三）在栈的顺序存储和链接存储上进行各种栈操作的算法；

（四）栈的应用举例。

四、思考题：

求2阶Fibonacci数列的递归算法。

第二节对（4学时）

一、基本要求：

掌握队列的定义、顺序存储及链接存储时的操作，掌握顺序存储下循环队列的插入、删除运算算法。

二、教学重点及难点：

本节重点是队列的逻辑定义，用C语言实现队列的两种方式：顺序存储结构及链式存储结构，队列的基本操作实现和循环队列的实现。教学难点是队列的基本操作的实现和循环队列的实现方式。

三、讲授内容：

（一）队列的类型定义；

（二）队列的顺序存储(循环队)表示及各种操作的实现算法；

（三）队列的链接存储表示及各种操作的实现算法。

四、思考题：

队列管理的模拟算法（队列采用带头结点的链表结构）。

第四章串和数组（4学时）

第一节串（2学时）

一、基本要求：

理解串的定义和基本操作，掌握用C语言如何实现物理存储结构：顺序存储结构及堆结构和串的合并、定位、比较算法。

二、教学重点及难点：

本节重点是串的物理存储结构和串的基本操作的实现。教学难点是串的堆分配结构。

三、讲授内容：

（一）串的类型定义；

（二）串的存储结构；

（三）串的基本操作的实现。

四、思考题：

设s和t是表示成单链表的两个串，试编写一个找出s中第1个不在t中出现的字符（假定每个结点只存放1个字符）的算法。

第二节数组（2学时）

一、基本要求：

掌握二维数组的存储结构和稀疏矩阵的压缩存储。了解稀疏矩阵的转置算法。

二、教学重点及难点：

本节重点是矩阵的向量存储结构和稀疏矩阵的压缩存储。教学难点是稀疏矩阵的压缩存储。三、讲授内容：

（一）二维数组的存储结构；

（二）稀疏矩阵；

（三）应用举例。

四、思考题：

稀疏矩阵转置算法。

第五章树和二叉树（10学时）

第一节二叉树（6学时）

一、基本要求：

掌握树的定义，相关术语及基本操作；掌握二叉树的定义，性质，存储结构，基本操作和二叉树的遍历。

二、教学重点及难点：

本节重点是树的定义，二叉树的定义、性质、存储结构、基本操作和遍历。教学难点是二叉树的性质。

三、讲授内容：

（一）树的概念与基本操作；

（二）二叉树的定义、性质；

（三）二叉树的存储结构；

（四）二叉树的遍历；

（五）二叉树的举例

四、思考题：

建立二叉树并写出其前序遍历、中序遍历的非递归算法。

第二节树与森林（4学时）

一、基本要求：

掌握树的存储结构，树、森林与二叉树的转化，树和森林的遍历；掌握哈夫曼树和哈夫曼编码。

二、教学重点及难点：

本节重点是树、森林与二叉树的转化，树和森林的遍历操作，哈夫曼树。教学难点是树的存储结构，树、森林与二叉树的转化和哈夫曼树。

三、讲授内容：

（一）树的存储结构；

（二）树、森林与二叉树的转化；

（三）树和森林的遍历；

（四）哈夫曼树的定义、构造哈夫曼树的方法；

（五）哈夫曼编码的方法。

四、思考题：

在以孩子兄第链表结构存储的树中，写出求树中结点孩子的算法。

第六章图（8学时）

第一节图的存储和遍历（4学时）

一、基本要求：

掌握图的定义和术语，图的存储表示和遍历方式。

二、教学重点及难点：

本节重点是图的定义和术语，图的存储结构，图的遍历。教学难点是图的存储结构和图的遍历方式。

三、讲授内容：

（一）图的定义和术语；

（二）图的邻接矩阵和邻接表表示；

（三）图的深度和广度优先查找。

四、思考题：

编写算法：在无向图的邻接距阵结构上，生成无向图的邻接链表结构。

第二节图的应用（4学时）

一、基本要求：

掌握图的生成树及最小生成树，求最短路径，拓扑排序。

二、教学重点及难点：

本节重点是最小生成树问题，最短路径问题，拓扑排序的方法。教学难点是最小生成树问题和求最短路径。

三、讲授内容：

（一）图的生成树和最小生成树；

（二）最短路径；

（三）拓扑排序。

四、思考题：

对于一个具有n个顶点和e条边的连通图，其生成树中的顶点数和边数分别为_____和_____。

关键路径是什么

第七章查找（6学时）

第一节静态查找和动态查找（3学时）

一、基本要求：

掌握查找的基本方式；掌握静态表上顺序查找，有序表的折半查找和分块查找；掌握动态查找：二叉排序树的生成和插入，二叉排序树上的查找。

二、教学重点及难点：

本节重点是顺序查找，有序表的折半查找，查找成功查找长度分析和二叉排序树上的查找。教学难点是成功查找及不成功查找分析。

三、讲授内容：

（一）静态查找：顺序查找，有序表的折半查找和分块查找；

（二）动态查找：二叉排序树上的查找。

四、思考题：

对长度为 10 的有序表进行折半查找的判定树，并求其等概时查找成功的平均查找长度。

第二节哈希表（3学时）

一、基本要求：

掌握哈希表的查找方式,常用哈希函数的构造方法，解决冲突的主要方法，哈希表的查找及性能分析。

二、教学重点及难点：

本节重点是哈希表的查找方式,哈希函数的构造，解决冲突的方法，哈希表的查找及性能分析。教学难点是哈希表的查找和如何解决冲突。

三、讲授内容：

（一）哈希表和哈希方法；

（二）常用哈希函数的构造方法；

（三）处理冲突的方法；

（四）哈希表的查找及性能分析。

四、思考题：

为什么说当装填因子非常接近1时，线性探查类似于顺序查找为什么说当装填因子比较小(比如α=左右)时，散列查找的平均查找时间为O(1)

第七章排序（8学时）

一、基本要求：

掌握直接插入排序、冒泡排序、简单选择排序的方法及其实现；掌握快速排序、堆排序、二路归并排序的方法；掌握各种排序方法的稳定性、时间复杂度和空间复杂度。

二、教学重点及难点：

本节重点是各种排序（直接插入排序，冒泡排序，简单选择排序，快速排序，堆排序，归并排序和基数排序）及时间复杂度分析。教学难点是各种排序方法的优缺点及时间复杂度分析。

三、讲授内容：

（一）直接插入排序；

（二）冒泡排序；

（三）直接选择排序；

（四）快速排序；

（五）堆排序；

（六）归并排序；

（七）基数排序。

四、思考题：

试比较直接插入排序、简单选择排序、快速排序、堆排序、归并排序、希尔排序和基数排序的时空性能、稳定性和适用情况。

第二部分实验内容（12学时）

1. 线性表操作——插入、删除、合并、查找（4学时）

2. 树和二叉树的应用——建立二叉树、遍历二叉树（2学时）

3. 图的应用——寻找两顶点间边数最少的一条路径（2学时）

4. 查找——静态、动态查找算法（2学时）

5. 排序——数组、链表排序算法（2学时）

五、开课时间（时长）、规定学时及成绩考核、评定方式：

本课程开课时长:一学期；规定学时：72学时,其中讲课60学时,实验12学时；本课程的考核以闭卷考试进行，总成绩：平时成绩占 30%，期末闭卷考试占 70% 。

六、使用教材及主要参考书、参考文献：

教材：《数据结构》（C语言版）邓文华李益明编着电子工业出版社

参考书：

1．《数据结构》（C语言版）严蔚敏吴伟民编着清华大学出版社

2．《数据结构题集》（C语言版）严蔚敏吴伟民编着清华大学出版社

3．《数据结构导论习题祥解》黄明梁旭编着机械工业出版社

七、实践教学的指导思想及方式：

实践教学的指导思想：

1．能根据实际问题的需要选择合适的数据结构设计出相应的算法；

2．能独立上机调试并最终得出正确结果；

3．能评价程序的优劣并用较好的方法编程。

每章有相当数量的上机题，要求学生选部分习题编程，上机调试，完成上机调试、获取实验结果、写出实习报告。

八、其它说明：

１．本课程开设之前先修《C语言程序设计》课程。

２．本课程应理论与实践相结合，教学中保证必要的上机时间。

３．本大纲适用于计算机专业专科学生。