0923S01018-数据结构与算法-2023版人才培养方案课程教学大纲.docxVIP

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ADDINCNKISM.UserStyle《数据结构》课程教学大纲

（理论课程·2023版）

一、课程基本信息

课程号

0923S01018

开课单位

数学与信息科学学院

课程名称

（中文）数据结构与算法

（英文）DataStructureandAlgorithm

课程性质

选修

考核类型

考试

课程学分

3

课程学时

51

课程类别

专业发展课程（专业拓展课）

先修课程

离散数学、程序设计基础

适用专业（类）

数学与应用数学专业

二、课程描述及目标

（一）课程简介

《数据结构》课程是数学与应用数学专业的一门专业发展课程，是介于数学、计算机硬件和计算机软件之间的一门计算机科学与技术领域的核心课程，同时数据结构技术也被广泛应用于信息科学、系统工程、应用数学以及各种工程技术领域。通过理论教学与实践操作训练，使学生掌握如何合理地组织和表示数据、如何有效地存储和处理数据、如何正确地设计算法以及对算法的优劣做出分析和评价；使学生接受系统的、科学的分析问题和解决问题的训练，提高运用数据结构解决实际问题的能力，为学习后续的软件开发类课程奠定良好的基础。

（二）教学目标

通过本课程的学习，要求学生掌握各种数据结构的特点、存储表示、运算方法以及在计算机科学中最基本的应用，培养训练学生选用合适数据结构、良好的程序设计能力，具体课程目标如下：

课程目标1：了解《数据结构与算法》这门课程的性质、地位、学科进展和未来方向，掌握这门学科的研究方法，逐步理解算法的时间分析和空间分析技术。

课程目标2：了解数据结构学科的基本概念，掌握主要数据结构类型和算法，数据结构的逻辑结构、存储结构及常用操作算法的设计与实现。

课程目标3：培养数据抽象能力，训练复杂程序设计的技能，要求编写的程序结构清楚和正确易读，养成良好的程序设计习惯。

课程目标4：学会分析研究计算机加工的数据的结构特性，以便为实际应用问题所涉及到的数据选择适当的逻辑结构、存储结构及其算法。

三、课程目标对毕业要求的支撑关系

毕业要求指标点

课程目标

权重

1-4：掌握计算机基础理论及方法

课程目标1

课程目标2

0.2

1-5：与数学相关的学科交叉知识

课程目标3

0.2

2-3：具备应用知识独立分析解决问题的能力，良好的外语读写及沟通能力

课程目标4

0.2

3-3：具有一定的数据处理和分析能力

课程目标2

课程目标3

课程目标4

0.2

3-4：具有一定的创新能力

课程目标1

课程目标4

0.2

四、教学方式与方法

教学方式：课堂讲授为主，辅以适当的课堂提问、讨论和课堂练习。

教学方法：启发式教学、探讨式教学、理论与实践相结合。在基本分析和设计方法指导下，以完成一个个独立程序作为教学任务和目标，用一个个难度渐进的任务和目标来引导学习，使其贯穿整个教学过程。

五、教学重点与难点

（一）教学重点

1.掌握数据结构的概念及术语。

2.掌握线性表（栈、队列）的存储结构（顺序和链式存储）、算法描述及应用。

3.掌握数组的顺序存储和特殊矩阵的压缩存储。

4.掌握树的基本概念和术语，掌握二叉树的基本性质和特点、存储结构及算法描述、二叉树的遍历、树、森林与二叉树的转换。掌握最优二叉树（哈夫曼树）的特点及应用。

5.掌握图的基本概念和术语、存储结构（邻接矩阵、邻接表、十字链表、邻接多重表）、图的遍历、图的连通性（最小生成树）?

6.掌握查找的基本概念、基于线性表的查找方法（顺序、折半）。

7.掌握插入类排序（直接、折半、表、希尔等插入排序）、交换类排序（冒泡、快速排序）。

（二）教学难点

1.掌握算法时间复杂度。

2.掌握线性表的顺序和链式存储存储结构、算法描述及应用。

3.掌握数组的顺序存储和特殊矩阵的压缩存储。

4.掌握二叉树的基本性质和特点、存储结构及算法描述、二叉树的遍历、树、森林与二叉树的转换。掌握最优二叉树（哈夫曼树）的特点及应用。

5.掌握图的邻接矩阵、邻接表、十字链表、邻接多重表的存储结构、图的遍历、图的连通性（最小生成树）。

6.掌握哈希表的构造、查找方法（顺序、折半、快速）。

六、教学内容、基本要求与学时分配

序号

教学内容

基本要求

学时

教学

方式

对应课程目标

1

第1章绪论

掌握数据结构中常用的基本概念和术语；理解学习数据结构的意义；了解数据结构的学习内容；掌握算法描述和分析的方法。

2

讲授

课程目标1

2

第2章基本线性结构

掌握线性表的逻辑结构和各种存储表示方法，以及定义在逻辑结构上的各种基本运算在相应的存储结构上的实现；理解顺序表和链表的优缺点；能够针对具体的应用问题的要求，选择合适的存储结构设计出相应的算法，解决与线性表相关的实际问题。

10

讲授

课程目标2

课程目标3

课程目标4

3

第3章线性结构的扩展

掌握多维数组的逻辑结构特