4.3.2 二叉树（教学设计）-2024-2025学年粤教版（2019）信息选修1 数据与数据结构.docxVIP

二叉树教案

【教材分析】

《二叉树》是粤教版（2019）高中信息技术选修1《数据与数据结构》中的重要内容。在数据结构知识体系里，二叉树处于关键位置，是学习图、哈夫曼树等复杂数据结构的基础。它以独特的树形结构组织数据，为解决查找、排序等实际问题提供了高效途径。教材从二叉树的基本概念入手，逐步深入到存储结构、遍历算法等内容，这种编排符合学生从简单到复杂、从具体到抽象的认知规律，有助于学生系统掌握数据结构知识，提升逻辑思维与算法设计能力。

【学情分析】

高中阶段的学生已具备一定信息技术基础，对编程和数据处理有初步认识，也积累了一些逻辑思维经验。然而，二叉树的抽象概念、复杂存储结构和遍历算法对他们来说仍颇具挑战。学生在理解递归思想以及将二叉树理论应用于实际问题时可能会遇到困难。因此，教学中需结合生活实例和算法模拟，为学生搭建思维桥梁，帮助他们克服学习障碍，实现知识的内化与应用。

【学习目标】

1.?深入理解二叉树的定义、特点及基本术语，能准确判断二叉树与其他树形结构的差异，熟练识别二叉树的节点、度、层次等要素。

2.?全面掌握二叉树的顺序存储和链式存储结构，理解两种存储方式的原理、适用场景，能够根据实际需求选择合适的存储结构，并能进行简单的存储结构转换分析。

3.?熟练掌握二叉树的前序、中序、后序遍历算法和层序遍历算法，理解遍历顺序的逻辑，能够手动模拟遍历过程，计算遍历结果，并运用遍历算法解决数据查找、统计等实际问题。

4.?通过对二叉树的学习与实践，提升逻辑思维能力、算法设计能力和问题解决能力，培养对信息技术学科的探索兴趣和创新精神。

【学习重点】

1.?二叉树的定义、特点和基本术语，能够清晰辨别二叉树的各类要素。

2.?二叉树的顺序存储和链式存储结构，理解两种存储结构的优缺点和适用范围。

3.?二叉树的前序、中序、后序遍历算法和层序遍历算法，熟练掌握遍历算法的执行流程。

【学习难点】

1.?二叉树链式存储结构的理解与应用，特别是指针在构建和操作二叉树中的作用。

2.?递归算法在二叉树遍历中的实现原理和执行过程，能够灵活运用递归思想解决二叉树相关问题。

3.?根据实际问题选择合适的二叉树存储结构和遍历算法，将二叉树知识应用于复杂问题的求解。

【活动过程】

同学们，在之前的学习中，我们已经了解了数据结构的基本概念，知道数据结构可以帮助我们更高效地组织和处理数据。今天，我们将一起走进一种非常重要的数据结构——二叉树的世界。它在计算机科学领域有着广泛的应用，无论是文件系统的目录组织，还是数据库的索引构建，都离不开二叉树的身影。让我们开启探索之旅，看看二叉树到底有哪些奥秘。

任务一：探索二叉树的奥秘

1.?定义与特点探究：请大家打开教材，找到关于二叉树定义的部分，认真阅读并思考：二叉树与我们之前接触过的一般树形结构有什么不同？它的独特之处在哪里？在笔记本上写下你对二叉树定义的理解，以及它的主要特点。

2.?术语剖析：在理解了二叉树的定义后，我们来学习一些重要的术语。教材中提到了节点、度、层次、深度等概念，请结合定义内容，在笔记本上画一个简单的二叉树示例，然后在图中标注出各个节点的度、所处层次，计算整棵二叉树的深度。完成后，同桌之间相互交流，检查标注和计算是否正确。

3.?类型辨别：教材中还介绍了满二叉树和完全二叉树这两种特殊类型的二叉树。仔细阅读相关内容，总结满二叉树和完全二叉树的特征。然后，我会给出一些树形结构的描述，请大家判断它们是否属于二叉树，如果是，再进一步判断是满二叉树还是完全二叉树，将答案写在笔记本上。

任务二：搭建二叉树的存储框架

1.?顺序存储学习：接下来，我们探讨二叉树的存储方式。先看顺序存储结构，请同学们阅读教材中关于顺序存储的描述，思考这种存储方式是如何将二叉树的数据存储在数组中的。尝试在笔记本上画出一个简单二叉树（例如包含5个节点），并按照顺序存储的规则，将节点数据依次填入数组中，同时分析这种存储方式的优缺点，记录下来。

2.?链式存储学习：学完顺序存储，再来看链式存储。这部分内容相对抽象，大家要仔细研读教材。理解链式存储中节点的结构组成，以及如何通过指针来表示节点之间的父子关系。在笔记本上画出链式存储结构中节点的示意图，标注出数据域和指针域。然后，根据教材中的示例，尝试自己构建一个简单二叉树的链式存储结构，用文字描述构建过程。

3.?对比分析：我们已经学习了两种存储结构，现在对它们进行对比。请同学们结合之前记录的优缺点，以及构建过程中的体会，从存储效率、操作便利性等方面进行详细对比。可以在笔记本上列出对比表格，将两种存储结构的特点一一对应填写，完成后小组内交流讨论，推选一名代表进行发言。

任务三：掌握二叉树的遍历技巧

1.?前序遍历学习：二叉树的遍历是其重要操作之一，首先学习前序遍历。请大家阅读教材中关于前序遍历的