数据结构基础大纲何敏.docx

1、数据结构基础大纲何敏数据结构基础课程教学大纲一、课程基本信息1、课程名称（中/英文）：数据结构基础/Fundamentals of Data Structure 2、课程性质：专业基础理论课3、周学时/学分： 3/2.54、授课对象：通信工程专业、电子信息专业类5、使用教材：严蔚敏，吴伟民.数据结构（C语言版）.清华大学出版社，2005二、课程简介本课程是通信工程专业的基础理论课程之一，学分数2.5，周学时3，其中理论课学分1.5，学时为27课时，实验学分为1，学时为28课时。该课程的主要内容是基本数据结构及其运用，包括线性表、栈和队列、数组和广义表、串、树和二叉树、图、集合等基本数据结构的逻

2、辑结构、存储结构实现及操作，最后还介绍了在数据处理中经常涉及的查找与排序两种专门的操作。在整个教学活动中，习题与上机实践是完成教学不可缺少的重要环节，需在教学过程中给予必需的重视和实施。三、教学目的与基本要求通过本课程的学习，学会分析研究计算机存储和加工的数据的结构特性，在对算法的分析设计中如何选择合适的数据结构和算法，培养学生的数据抽象能力，为完成复杂程序设计建立牢固的基础。同时通过本课程的学习，可以增强选择合适数据结构和编写高效程序的能力；了解和掌握算法分析的基本方法，为数值计算软件，特别是非数值应用软件的研制打下一个理论及实践基础。结合通信工程专业的专业需求，讲授中加强对树和图这2种非线

3、性结构的特点及其在工程中的应用的分析和实践。学习中注重理论与实践的结合，突出和加强实践环节，认真完成上机练习的内容，为了加强学生的实践动手能力，将理论学时与上机实践的学时比例分配为1：1。四、主要教学方法1、采用多媒体教学的方法，对课程中抽象的、较难理解的重点内容进行深入讲述，帮助学生深入理解和掌握本课程的重点和难点；2、充分利用教材、电子课件、参考书，调动学生的主观能动性，采取课堂讲授和学生自学相结合、讲授和讨论相结合的教学组织形式和方法；3、选择的例题、习题要有较强的针对性，例题和习题要覆盖课程的主要知识点，通过练习，提高学生掌握基本概念、方法和应用的能力；4、将课堂教学与实验教学密切结合

4、起来，注重理论与实践与结合，培养学生解决实际问题的综合能力和主动获取知识的能力，以达到教学目的。五、教学进度表章次题目教学时数第1章绪论1第2章线性表7第3章栈和队列5第4章串3第5章数组和广义表3第6章树和二叉树11第7章图12第9章查找6第10章内部排序6五、考核方式和成绩评定办法1、考核方式：本课程为闭卷考试课程，上机实验通过考察学生编制的程序是否实现了相应功能来进行评判。2、成绩评定办法：（1）期末考试占70%。（2）期中考试占20%。（3）平时作业和上机实验占10%六、理论部分第1章 绪论（教学时数1）本章主要介绍本课程内容涉及的基本概念以及算法的时间、空间复杂度分析的基本方法。本章

5、的重点和难点是数据结构的基本概念，算法的概念以及评价算法效率的度量。第一节 数据结构的概念通过具体的问题，讨论什么是数据结构？第二节 基本概念与术语介绍数据结构中出现的基本术语和概念，使学生基本掌握后续内容中用到的基本概念。重点介绍以下概念：一、数据二、数据结构三、数据类型和抽象数据类型四、数据的逻辑结构和存储结构第三节 算法和算法分析介绍算法的概念，算法的特性，以及算法设计的要求，算法效率的度量。一、算法的概念和特性二、算法设计的要求三、描述算法的方法四、列举数据结构对算法复杂性的影响，进一步考虑算法分析的基本方法以及算法的时间、空间复杂度。（本章）复习思考题： 2-4题。第2章 线性表（教

6、学时数7，其中理论课时数3，上机时数4）本章主要介绍线性表的逻辑结构、顺序和链式存储结构以及链表的使用。本章的重点和难点是线性表的逻辑结构、顺序和链式存储结构。第一节 线性表一、线性表的定义二、线性表基本操作第二节 线性表的顺序存储存储结构介绍线性表的顺序存储存储结构的实现方法，以及基本顺序表的基本操作的实现。第三节 链式存储结构一、单链表二、静态链表三、循环链表四、双向链表（本章）复习思考题： 3-7题， 上机实习 1次。第3章 栈和队（教学时数5，其中理论课时数2，上机时数3）本章主要介绍线性表的两种特殊结构：栈和队的基本概念、存储结构以及他们的操作和应用。本章的重点和难点是栈和队的存储结

7、构以及他们的操作。第一节 栈一、栈的定义二、栈的表示和实现第二节 栈的应用举例一、数制转换二、括号匹配的检验三、栈与递归第三节 队列一、队列的定义二、链队列队列的链式表示和实现三、循环队列队列的顺序表示和实现（本章）复习思考题： 3-7题， 上机实习 1次。第4章 串（教学时数3，其中理论课时数1，上机时数2）本章主要介绍串的逻辑结构定义和存储结构以及串的应用。本章的重点和难点是串的匹配算法。第一节 串的基本概念一、串定义二、串的长度，子串，串相等，空格串概念三、串的最小操作子集第二节 串的表示和实现一、定长顺序存储表示二、堆分配存储表示三、串的块链存储表示第三节 串的模式匹配算法一、求子串位

8、置的定位函数Index(S, T, pos)二、模式匹配的一种改进算法探讨（本章）复习思考题： 2-3题， 上机实习1次。第5章 数组与广义表（教学时数3，其中理论课时数1，上机时数2）本章重点介绍特殊矩阵如三角矩阵、稀疏矩阵的压缩存储结构及算法以及广义表的定义和实现。本章的重点和难点是矩阵的压缩存储，以及广义表的概念和广义表的存储结构。第一节 数组的基本概念一、数组的定义二、数组的基本操作第二节 数组的顺序表示和实现一、顺序存储结构二、存储地址的计算三、基本操作的实现第三节 矩阵的压缩存储一、特殊矩阵二、稀疏矩阵的存储三、稀疏矩阵运算第四节 广义表一、广义表的概念二、广义表存储结构（本章）复

9、习思考题： 3-5题， 上机实习 1次。第6章 树和二叉树（教学时数11，其中理论课时数6，上机时数5）本章主要介绍树的结构和定义、二叉树、森林和哈夫曼树。本章的重点和难点是二叉树的存储结构及遍历，线索二叉树及哈夫曼树的应用。第一节 树的定义和基本术语一、树的定义二、基本术语结点，结点的度，叶子或终端结点，非终端结点或分支结点，树的度，孩子和双亲，兄弟，祖先和子孙，层次，堂兄弟，深度，森林，有序树和无序树。第二节 二叉树一、二叉树的定义二、二叉树的性质三、二叉树的存储结构讨论二叉树的两种存储结构：顺序存储和链式存储。第三节 遍历二叉树和线索二叉树本节是本章的重点，讨论遍历二叉树三种遍历的策略，

10、以及线索二叉树的建立和基于线索二叉树的遍历。一、遍历二叉树二、线索二叉树第四节 树和森林一、树的存储结构二、森林和二叉树的转换三、树和森林的遍历第五节 赫夫曼（Huffman）树及其应用一、最优二叉树（赫夫曼树）二、赫夫曼编码（本章）复习思考题： 3-7个， 上机实习 1次。第7章 图（教学时数12，其中理论课时间数7，上机时数5）本章主要介绍图的定义和存储结构，图的连通性和最短路径。本章的重点和难点是图的存储结构与图的遍历，难点是最小生成树、有向无环图及其应用和最短路径问题。第一节 图的定义和术语一、抽象数据类型图的定义二、常用术语第二节 图的存储结构一、数组表示法二、邻接表三、十字链表四、

11、邻接多重表示法第三节 图的遍历一、深度优先搜索遍历二、广度优先搜索讨论采用邻接表表示下的遍历算法。第四节 图的连通性问题一、无向图的连通分量和生成树二、最小生成树第五节 有向无环图及其应用一、拓扑排序二、关键路径讨论AOV网和AOE网的应用。第六节 最短路径一、从某个源点到其余各顶点的最短路径二、每一对顶点之间的最短路径讨论迪杰斯特拉（Dijkstra）算法和弗洛伊德（Floyd）算法的应用。（本章）复习思考题： 3-7题， 上机实习 1次。第9章 查找（教学时数6，其中理论课时数3，上机时数3）本章主要介绍查找的基本概念，静态查找和动态查找及哈希表。本章的重点和难点是查找方法的基本技术。第一

12、节 静态查找表一、顺序表的查找二、有序表的查找三、索引顺序表的查找第二节 动态查找表一、二叉排序树二、平衡二叉树第三节 哈希（Hash）表一、哈希（Hash）表的基本概念二、哈希函数的构造方法三、冲突处理方法四、哈希表的查找及分析（本章）复习思考题： 3-7题， 上机实习 1次。第10章 内部排序（教学时数6，其中理论课时数3，上机时数3）本章主要介绍内部排序的基本概念，排序方法的稳定性。本章的重点和难点是内排序方法的技术与特点，各种排序方法的比较。第一节 概述第二节 插入排序一、直接插入排序二、折半插入排序三、希尔排序第三节 快速排序第四节 选择排序一、简单选择排序二、树形选择排序三、堆排序

13、第五节 归并排序一、2-路归并排序第六节 基数排序多关键字的排序二、链式基数排序第七节 各种内部排序方法的比较讨论（本章）复习思考题： 3-7题， 上机实习 1次。第11章 外排序（自学）本章主要介绍外部排序的基本概念，以及几种常见的外排序。本章的重点和难点是外排序方法的基本概念和基本技术。第一节 磁带、磁盘及其存取特性一、磁带存取特性二、磁盘存取特性第二节 磁带的平衡归并排序和多步归并排序一、磁带的平衡归并排序二、磁带的多步归并排序第三节 最佳归并排序以及缓冲区管理一、最佳归并排序二、缓冲区管理第12章 文件（自学）本章主要介绍文件的基本概念，文件的特点，存储方法以及加快文件存取的技术：索引

14、。本章的重点和难点是文件的基本概念和存取方法。第一节 文件的概述一、文件的基本概念二、文件组织第二节 顺序文件及其存取一、顺序文件二、顺序文件的存取第三节 索引文件一、索引文件组织二、索引表三、索引技术第四节 直接存取文件第五节 多重链表文件和倒排文件一、多重链表文件二、倒排文件七、实验部分实验项目与内容提要序号实验名称内容提要学时分配要求性质类别所用主要仪器所在实验室1线性表及其应用1.帮助学生熟练掌握线性表的基本操作；2.线性表在顺序储存结构和链式存储结构下的算法实现；3.比较分析在两种存储结构下算法实现的时间复杂度和实现难度。4必做设计基础计算机软件实验室2栈和队列及其应用1.深入了解栈

15、和队列的特性；2.巩固对栈和队列的构造方法的理解；3.理解递归算法。3必做设计基础计算机软件实验室3串及其应用1.熟悉串类型的实现方法；2.理解和掌握文本模式匹配的方法； 2必做设计基础计算机软件实验室4数组和广义表1.理解数组的存储表示和实现技术；2.掌握稀疏矩阵的表示方法及运算实现；3.熟悉广义表的存储结构特性。2必做设计基础计算机软件实验室5树的应用1.进一步理解数据结构加操作的程序设计观点；2.掌握遍历操作的算法设计；3.掌握非线性结构树的常用存储结构及相关算法实现。5必做设计基础计算机软件实验室6图及其应用1.进一步理解数据结构加操作的程序设计观点；2.掌握遍历操作的算法设计；3.掌

16、握非线性结构图的常用存储结构及相关算法实现。5必做设计基础计算机软件实验室7查找1.掌握常用的查找算法； 2.理解散列技术及哈希函数的挑选与冲突解决方法的选用。 3必做设计基础计算机软件实验室8排序1掌握常用的排序算法；2加深对各种内部排序方法及效率的理解。3必做设计基础计算机软件实验室八、参考文献1、严蔚敏等，数据结构习题集，清华大学出版社（C语言版）（实验书）2、William Ford,William Topp,Data Structure in C+,Prentice Hall,1998.3、殷人昆等，数据结构（用面向对象方法与C+描述），清华大学出版社，1999.4、王晓东,算法设计与分析, 清华大学出版社,2003.1.5、迟乐军等，数据结构教程，北京航空航天大学出版社，2003.4.6、李春葆,李三铁，数据结构考点精要与解题指导,人民邮电出版社,2002.2 执笔人：何敏 最终修订日期：2010-1-20