第一篇：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)大綱

中央廣播電視大學(xué)“開放教育試點”計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)（本科）

《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程教學(xué)大綱

第一部分 大綱說明

一、課程的性質(zhì)和任務(wù)

《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》是計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)本科生的一門必修課程。本課程介紹如何組織各種數(shù)據(jù)在計算機中的存儲、傳遞和轉(zhuǎn)換。內(nèi)容包括：數(shù)組、鏈接表、棧和隊列、遞歸、樹與森林、圖、堆與優(yōu)先級隊列、集合與搜索結(jié)構(gòu)、排序、索引與散列結(jié)構(gòu)等。課程采用面向?qū)ο蟮挠^點討論數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)技術(shù)，并以兼有面向過程和面向?qū)ο箅p重特色的C++語言作為算法的描述工具，強化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)基本知識和面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計基本能力的雙基訓(xùn)練。為后續(xù)計算機專業(yè)課程的學(xué)習(xí)打下堅實的基礎(chǔ)。

二、先修課要求

面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計、計算機數(shù)學(xué)(離散數(shù)學(xué))。

三、課程的教學(xué)基本要求

1、掌握重要數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的概念、使用方法及實現(xiàn)技術(shù)；

2、學(xué)會做簡單的算法分析，包括算法的時間代價和空間代價。

四、教學(xué)方法和教學(xué)形式建議

電視授課為主，結(jié)合面授輔導(dǎo)、面授或電子郵件答疑，進行必要的上機實驗。

五、課程教學(xué)要求的層次

1、熟練掌握：要求學(xué)生能夠全面、深入理解和熟練掌握所學(xué)內(nèi)容，并能夠用其知識分析、設(shè)計和解答相關(guān)的應(yīng)用問題。

2、掌握：要求學(xué)生能夠較好地理解和掌握，并且能夠做簡單的分析。

3、了解：要求學(xué)生能夠一般地了解的所學(xué)內(nèi)容。

六、課程實驗

實驗內(nèi)容和要求由省級電大作出具體規(guī)定，從2004年春開始按該課程實驗教材規(guī)定進行。

第二部分 多種媒體教材一體化總體設(shè)計初步方案

一、學(xué)時分配

課程教學(xué)總學(xué)時數(shù)為 72學(xué)時，4學(xué)分，其中講授學(xué)時48，實驗24

教 學(xué) 內(nèi) 容

講授學(xué)時

實驗學(xué)時

一、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)基本概念及算法分析

3學(xué)時

2學(xué)時

二、數(shù)組

3學(xué)時

2學(xué)時

三、鏈表

3學(xué)時

3學(xué)時

四、棧和隊列

3學(xué)時

2學(xué)時

五、遞歸

3學(xué)時

2學(xué)時

六、樹與森林

9學(xué)時

4學(xué)時

七、集合與搜索

5學(xué)時

2學(xué)時

八、圖

7學(xué)時

4學(xué)時

九、排序

7學(xué)時

3學(xué)時

十、索引與散列結(jié)構(gòu)

5學(xué)時

二、教學(xué)環(huán)節(jié)

1、電視教學(xué)

本課程是計算機專業(yè)基礎(chǔ)課，內(nèi)容多且?guī)в幸欢ǖ某橄笮裕瑢W(xué)習(xí)起來有一定難度。為保證教學(xué)效果，采取電視集中授課方式。聘請有經(jīng)驗的教師擔(dān)任主講教師，盡可能利用多種媒體進行教學(xué)，使學(xué)生能夠很快掌握課程的主要知識和解決問題的方法。

2、面授輔導(dǎo)或答疑

本課程教學(xué)過程中，面授輔導(dǎo)和答疑是必不可少的教學(xué)環(huán)節(jié)。各地方電大應(yīng)聘請有經(jīng)驗、認(rèn)真負(fù)責(zé)的教師任教，以習(xí)題課、專題討論或答疑的方式，對課程中的重要概念和典型問題的解決方法進行總結(jié)和深入討論，鞏固和加深課堂內(nèi)學(xué)到的知識。面授輔導(dǎo)或答疑安排兩周一次為宜。必要時可采用電子郵件方式直接與主講教師聯(lián)系進行答疑。

3、自學(xué)與練習(xí)

自學(xué)是獲取知識的重要手段。教師講課只是起到拋磚引玉的作用，關(guān)鍵還在于學(xué)生的自學(xué)。為達(dá)到自學(xué)的效果，除讀懂教科書中所講內(nèi)容外，還需大量做題。其目的是要通過做題弄懂、加深對概念的理解，提高程序設(shè)計，解決問題的能力。為此，安排一定的實驗上機學(xué)時。要求學(xué)生珍惜實驗機時，真正做到學(xué)有所獲。

學(xué)生在上機做實驗前，應(yīng)事先將程序、調(diào)試數(shù)據(jù)、上機操作順序準(zhǔn)備好，并提前使用這些調(diào)試數(shù)據(jù)人工執(zhí)行過。目的是提高上機的效率和成功率，嚴(yán)禁抄襲或拷貝他人的成果，自覺培養(yǎng)科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖黠L(fēng)。

除學(xué)校提供的時間外，要求課外學(xué)生利用自己可能擁有的計算機條件，完成更多的練習(xí)，不通過大量的實踐，能力和知識水平得不到有效得提高。

4、考試

考試是對學(xué)生掌握知識水平的檢驗。本著多練多考的原則，各地方電大可以再平時多做一些小考。要求考試內(nèi)容緊扣大綱要求，既要能夠檢驗學(xué)生的掌握情況，又要體現(xiàn)水平。因此，不要出難題、怪題，但也不要過于簡單，適當(dāng)有一些編程題。

課程考試具體規(guī)定請參看該課程考核說明。

第三部分 教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)要求

一、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)基本概念及簡單的算法分析 3學(xué)時

1、教學(xué)內(nèi)容：

什么是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

抽象數(shù)據(jù)類型及面向?qū)ο蟾拍睿簲?shù)據(jù)類型；數(shù)據(jù)抽象與抽象數(shù)據(jù)類型；面向?qū)ο蟮母拍睿挥糜诿枋鰯?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的語言

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的抽象層次

算法定義

性能分析與度量：算法的性能標(biāo)準(zhǔn)；算法的后期測試；算法的事前估計；空間復(fù)雜度度量；時間復(fù)雜度度量；時間復(fù)雜度的漸進表示法；漸進的空間復(fù)雜度

2、教學(xué)要求：

了解：什么是數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)對象、數(shù)據(jù)元素、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)與物理結(jié)構(gòu)、邏輯結(jié)構(gòu)與物理結(jié)構(gòu)間的關(guān)系

了解：什么是數(shù)據(jù)類型、抽象數(shù)據(jù)類型、數(shù)據(jù)抽象和信息隱蔽原則。了解什么是面向?qū)ο?/p>

了解：算法的定義、算法的特性、算法的時間代價、算法的空間代價

掌握：用C++語言描述算法的方法，能夠使用C++語言編寫程序

二、數(shù)組 3學(xué)時

1、教學(xué)內(nèi)容：

作為抽象數(shù)據(jù)類型的數(shù)組：數(shù)組的定義和初始化；作為抽象數(shù)據(jù)類型的數(shù)組；數(shù)組的順序存儲方式

順序表：順序表的定義和特點；順序表的類定義；順序表的查找、插入和刪除；使用順序表的事例

字符串：字符串的抽象數(shù)據(jù)類型；字符串操作的實現(xiàn)；字符串的模式匹配

2、教學(xué)要求：

了解：線性表的邏輯結(jié)構(gòu)特性，以及線性表的兩種存儲實現(xiàn)方式

了解：作為抽象數(shù)據(jù)類型的數(shù)組的定義，數(shù)組的按行順序存儲與按列順序存儲

熟練掌握：順序表的定義與實現(xiàn)，包括搜索、插入、刪除算法的實現(xiàn)及其平均比較次數(shù)的計算，掌握應(yīng)用順序表作為集合的簡單操作

了解：稀疏矩陣的定義及其數(shù)組實現(xiàn)

熟練掌握：字符串的定義及實現(xiàn)

三、鏈表 3學(xué)時

1、教學(xué)內(nèi)容：

單鏈表：單鏈表的結(jié)構(gòu)；單鏈表的類定義；單鏈表中的插入與刪除；帶表頭結(jié)點的單鏈表；用模板定義的單鏈表類；靜態(tài)鏈表

循環(huán)鏈表：循環(huán)鏈表的類定義；用循環(huán)鏈表解約瑟夫問題；

多項式及其相加：多項式的類定義；多項式的加法

雙向鏈表

2、教學(xué)要求：

了解：鏈表與數(shù)組一樣，是一種實現(xiàn)級結(jié)構(gòu)。有動態(tài)鏈表和靜態(tài)鏈表之分

了解：鏈表有單鏈表、循環(huán)單鏈表、雙向鏈表之分

了解：單鏈表的結(jié)構(gòu)、特點

掌握：單鏈表的類定義、構(gòu)造函數(shù)、單鏈表的插入與刪除算法

了解：帶表頭結(jié)點的單鏈表的優(yōu)點和類定義及相應(yīng)操作的實現(xiàn)

熟練掌握：用模板定義的單鏈表類

了解：循環(huán)鏈表的特點，循環(huán)鏈表的類定義，以及用循環(huán)鏈表解決問題的方法

掌握：雙向鏈表的特點，雙向鏈表的類定義及相關(guān)操作的實現(xiàn)，用雙向鏈表解決問題的方法。

四、棧和隊列 3學(xué)時

1、教學(xué)內(nèi)容：

棧：棧的抽象數(shù)據(jù)類型；棧的順序存儲表示；棧的鏈接存儲表示

表達(dá)式求值：中綴表達(dá)式求值；中綴表示到后綴表示的轉(zhuǎn)換

隊列 ：隊列的抽象數(shù)據(jù)類型；隊列的順序存儲表示；隊列的鏈接存儲表示；隊列的應(yīng)用舉例

優(yōu)先級隊列：優(yōu)先級隊列的定義；優(yōu)先級隊列的存儲表示

2、教學(xué)要求：

熟練掌握：棧的定義、特性和棧的抽象數(shù)據(jù)類型，棧的順序表示、鏈表表示以及相應(yīng)操作的實現(xiàn)。特別注意棧空和棧滿的條件

了解：在表達(dá)式計算時棧是如何使用的，重點了解用后綴表示計算表達(dá)式及中綴表示改后綴表示的方法和算法思路

熟練掌握：隊列的定義、特性和隊列的抽象數(shù)據(jù)類型，隊列的順序表示、鏈表表示以及相應(yīng)操作的實現(xiàn)。特別是循環(huán)隊列中隊頭與隊尾指針的變化情況

掌握：優(yōu)先級隊列的定義、特性和優(yōu)先級隊列的抽象數(shù)據(jù)類型，優(yōu)先級隊列的插入與刪除算法

五、遞歸 3學(xué)時

1、教學(xué)內(nèi)容：

遞歸的概念：遞歸問題的求解

遞歸過程與遞歸工作棧：單向遞歸和尾遞歸的迭代實現(xiàn)；一般遞歸問題利用棧實現(xiàn)非遞歸解法

廣義表：廣義表的概念；廣義表的表示及操作；廣義表存儲結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)；廣義表的訪問算法；廣義表的遞歸算法

2、教學(xué)要求：

掌握：遞歸的概念。包括什么是遞歸，有那些種類的遞歸，遞歸問題的遞歸求解方法

掌握：遞歸過程的機制與利用遞歸工作棧實現(xiàn)遞歸的方法

了解：迷宮問題的遞歸求解思路及如何利用棧實現(xiàn)迷宮問題的非遞歸解法

掌握：利用遞歸解決問題的分治法和回溯法

掌握：廣義表的定義及其實現(xiàn)方法

掌握：廣義表的遞歸算法

六、樹與森林 9學(xué)時

1、教學(xué)內(nèi)容：

樹和森林的概念：樹的定義；樹的術(shù)語；樹的抽象數(shù)據(jù)類型

二叉樹：二叉樹的定義；二叉樹的性質(zhì)；二叉樹的抽象數(shù)據(jù)類型

二叉樹的表示：順序表示；二叉鏈表表示

遍歷二叉樹：中序遍歷；前序遍歷；后序遍歷；應(yīng)用二叉樹遍歷的事例；二叉樹的計數(shù)

線索化二叉樹：線索；中序線索化二叉樹

堆：堆的定義；堆的建立；堆的插入與刪除；堆的調(diào)整算法

樹與森林：樹的存儲表示；森林與二叉樹的轉(zhuǎn)換；遍歷樹；遍歷森林

霍夫曼樹：路徑長度；霍夫曼樹；霍夫曼編碼

2、教學(xué)要求：

了解：樹和森林的概念。包括樹的定義、樹的術(shù)語、樹的抽象數(shù)據(jù)類型

掌握：二叉樹的概念、性質(zhì)及二叉樹的表示

熟練掌握：二叉樹的遍歷方法

掌握：線索化二叉樹的特性及尋找某結(jié)點的前驅(qū)和后繼的方法

熟練掌握：堆的定義，堆的建立、堆的插入與刪除、堆的向上和向下調(diào)整等算法以及用來實現(xiàn)優(yōu)先級隊列的方法

掌握：樹與森林的實現(xiàn)，重點在用二叉樹實現(xiàn)

掌握：森林與二叉樹的轉(zhuǎn)換；樹的遍歷算法

掌握：二叉樹的計數(shù)方法及從二叉樹遍歷結(jié)果得到二叉樹的方法

掌握：霍夫曼樹的實現(xiàn)方法、構(gòu)造霍夫曼編碼的方法及帶權(quán)路徑長度的計算

七、集合與搜索 5學(xué)時

1、教學(xué)內(nèi)容：

集合及其表示：集合基本概念；以集合為基礎(chǔ)的抽象數(shù)據(jù)類型；用位向量實現(xiàn)集合抽象據(jù)類型；用有序鏈表實現(xiàn)集合的抽象數(shù)據(jù)類型

并查集：并查集的定義；并查集的實現(xiàn)

簡單的搜索結(jié)構(gòu)：搜索的概念；靜態(tài)搜索結(jié)構(gòu)；順序搜索；基于有序順序表的順序搜索和折半搜索

二叉搜索樹：二叉搜索樹的定義；二叉搜索樹上的搜索；二叉搜索樹的插入；二叉搜索樹的刪除

AVL樹：AVL樹定義；平衡化旋轉(zhuǎn)；AVL樹的插入和刪除；AVL樹高度

2、教學(xué)要求：

掌握：集合的基本概念及其表示方法，包括位數(shù)組及有序鏈表的表示及其相關(guān)操作的實現(xiàn)算法

掌握：利用并查集實現(xiàn)集合的方法

熟練掌握：靜態(tài)搜索表的順序搜索和折半搜索算法及其性能分析方法

熟練掌握：二叉搜索樹的表示、搜索、插入、刪除算法及其性能分析方法

掌握：AVL樹的平衡化旋轉(zhuǎn)、構(gòu)造、插入、刪除時的調(diào)整方法及其性能分析

八、圖 7學(xué)時

1、教學(xué)內(nèi)容：

圖的基本概念：圖的基本概念；圖的抽象數(shù)據(jù)類型

圖的存儲表示：鄰接矩陣；鄰接表；鄰接多重表

圖的遍歷與連通性：深度優(yōu)先搜索；廣度優(yōu)先搜索；連通分量；關(guān)節(jié)點與重連通分量

最小生成樹：kruskul算法；prim算法

單源最短路徑問題：dijkstra算法

活動網(wǎng)絡(luò)：AOV網(wǎng)絡(luò)與拓?fù)渑判颍籄OE網(wǎng)絡(luò)與關(guān)鍵路徑

2、教學(xué)要求：

理解：圖的基本概念和圖的抽象數(shù)據(jù)類型

掌握：圖的3種存儲表示：鄰接矩陣、鄰接表和鄰接多重表。對于前兩種，要求掌握典型操作，如構(gòu)造、求根、找第一個鄰接頂點、找下一個鄰接頂點等操作的實現(xiàn)算法

熟練掌握：圖的兩種遍歷算法與求解連通性問題的方法。包括深度優(yōu)先搜索和廣度優(yōu)先搜索算法、求連通分量的方法(不要求算法)

理解：求解關(guān)節(jié)點及構(gòu)造重連通圖的方法(不要求算法)

掌握：構(gòu)造最小生成樹的Prim算法和Kruskal算法，要求理解算法

理解：如何用Dijkstra方法求解單源最短路徑問題(不要求算法)

熟練掌握：活動網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)渑判蛩惴?/p>

掌握：求解關(guān)鍵路徑的方法

九、排序 7學(xué)時

1、教學(xué)內(nèi)容：

概述

插入排序：直接插入排序；折半插入排序；鏈表插入排序；希爾排序

交換排序：起泡排序；快速排序

選擇排序：直接選擇排序；錦標(biāo)賽排序；堆排序

歸并排序：歸并；迭代的歸并排序算法；遞歸的鏈表歸并排序

基數(shù)排序：多關(guān)鍵碼排序；鏈?zhǔn)交鶖?shù)排序

外排序：外排序的基本過程；k路平衡歸并；初始?xì)w并段的生成；最佳歸并樹

2、教學(xué)要求：

掌握：排序的基本概念和性能分析方法

掌握：插入排序、交換排序、選擇排序、歸并排序等內(nèi)排序的方法及其性能分析方法

了解：基數(shù)排序方法及其性能分析方法

掌握：多路平衡歸并等外排序方法及敗者樹構(gòu)造方法

掌握：生成初始?xì)w并段及敗者樹構(gòu)造方法

掌握：最佳歸并樹的建立方法

十、索引與散列結(jié)構(gòu) 5學(xué)時

1、教學(xué)內(nèi)容：

靜態(tài)索引結(jié)構(gòu)：線性索引；倒排索引；m路靜態(tài)查找樹

動態(tài)索引結(jié)構(gòu)：動態(tài)的m路查找樹；B樹的定義；B樹的插入；B樹的刪除；B+樹

散列：散列表與散列方法；散列函數(shù)；處理溢出的閉散列方法；處理溢出的開散列方法；散列表分析

2、教學(xué)要求：

熟練掌握：靜態(tài)索引結(jié)構(gòu)，包括線性索引、倒排索引、靜態(tài)索引樹的搜索和構(gòu)造方法

熟練掌握：動態(tài)索引結(jié)構(gòu)，包括B樹、B+樹的搜索和構(gòu)造方法

熟練掌握：散列法，包括散列函數(shù)的構(gòu)造、解決沖突的方法

第二篇：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)大綱

《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法》教學(xué)大綱

課程編號：030816 適用專業(yè)：教育技術(shù)學(xué) 總學(xué)時數(shù)：64

學(xué) 分：4 編制單位：茂名學(xué)院理學(xué)院教育與信息技術(shù)系 編制時間：2008年6月20日

一、課程地位、性質(zhì)和任務(wù)

《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法》課程是計算機相關(guān)學(xué)科專業(yè)的基礎(chǔ)課程中的一門重要的核心課程。通過本課程的教學(xué)，使學(xué)生知道求解非數(shù)值類問題的基本模型（表、樹、圖），模型的特點和適用場合，能夠根據(jù)問題設(shè)計和選擇好的算法，為學(xué)習(xí)后續(xù)的操作系統(tǒng)、編譯原理和軟件工程等專業(yè)課程，設(shè)計應(yīng)用程序打下基礎(chǔ)。

本課程以提高學(xué)生的計算機應(yīng)用能力和綜合素質(zhì)為目標(biāo)，通過課程教學(xué)，為學(xué)生構(gòu)建數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法方面的知識體系，使學(xué)生一方面能夠根據(jù)問題選擇合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，設(shè)計高效的算法，提高程序設(shè)計能力，另一方面，在工程應(yīng)用中，具有甄別好算法的能力，也就是要從建模、解模和綜合等三個方面，提高學(xué)生的程序設(shè)計能力。

二、與其他課程的關(guān)系

先修課：程序設(shè)計基礎(chǔ)、離散數(shù)學(xué)、計算機組成原理、計算機文化基礎(chǔ)

三、教學(xué)內(nèi)容、課時安排和基本要求

（一）教學(xué)部分 第1章 緒論（2學(xué)時）1.1什么是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 1.2 基本概念和術(shù)語

1.3 抽象數(shù)據(jù)類型的表示與實現(xiàn)

1.4 算法和算法分析（算法及其設(shè)計的要求，算法效率的度量，算法的存儲空間需求）1.5 問題求解

基本要求：

了解：抽象數(shù)據(jù)類型，算法設(shè)計方法與算法分析。

掌握：數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、算法的基本概念；問題求解的方法與步驟 重點：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法的概念，算法的描述形式和評價方法，問題求解的一般步驟 難點：評價算法的標(biāo)準(zhǔn)和評價方法，最壞情況和平均情況的區(qū)分。

第2章 線性表（8學(xué)時）2.1 線性表的類型定義 2.2 線性表的順序表示和實現(xiàn)

2.3 線性表的鏈?zhǔn)奖硎竞蛯崿F(xiàn)（線性鏈表，循環(huán)鏈表，雙向鏈表）2.4 一元多項式的表示及相加

基本要求：

了解：兩種存儲結(jié)構(gòu)（順序存儲結(jié)構(gòu)和鏈?zhǔn)酱鎯Y(jié)構(gòu)）及一元多項式的表示及相加。

掌握：要求熟練掌握處理線性表的各種算法。為后繼章節(jié)的學(xué)習(xí)打基礎(chǔ)。重點：各種算法。難點：鏈表的理解。

第3章 棧與隊列（4學(xué)時）

3.1 棧（定義，棧的表示和實現(xiàn)）

3.2 棧的應(yīng)用舉例（數(shù)制轉(zhuǎn)換，括號匹配的檢驗，行編輯程序，迷宮求解，表達(dá)式求值）

3.3 棧與遞歸的實現(xiàn)

3.4 隊列及其實現(xiàn)（定義，鏈隊列，循環(huán)隊列）3.5 *離散事件模擬

教學(xué)要求：熟練掌握棧和隊列的特性和在不同存儲結(jié)構(gòu)前提下的算法實現(xiàn)。棧和隊列是表最基本和重要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的基礎(chǔ)。

基本要求：

了解： 棧和隊列的定義及其實現(xiàn)。

掌握： 熟練掌握棧和隊列的特性和在不同存儲結(jié)構(gòu)前提下的算法實現(xiàn)。重點： 棧和隊列的算法實現(xiàn)。難點： 棧和隊列的算法實現(xiàn)。

第4章 串（2學(xué)時）4.1 串類型的定義

4.2 串的表示和實現(xiàn)（定長順序存儲，堆分配存儲，串的塊鏈存儲）4.3 串的模式匹配算法（求子串位置的定位函數(shù)，模式匹配的一種改進算法）4.4 串操作應(yīng)用舉例（文本編輯，建立詞索引表）

基本要求：

了解：串的基本概念及主要操作和運算。掌握：掌握串的基本概念和運算。重點：主要操作和運算。難點：模式匹配及串的應(yīng)用。

第5章 數(shù)組（2學(xué)時）5.1 數(shù)組的定義

5.2 數(shù)組的順序表示和實現(xiàn)

5.3 矩陣的壓縮存儲（特殊矩陣，稀疏矩陣）5.4 廣義表的定義 5.5 廣義表的存儲結(jié)構(gòu) 5.6 m元多項式的表示

5.7 廣義表的遞歸算法（求廣義表的深度，復(fù)制廣義表，建立廣義表的存儲結(jié)構(gòu)）

基本要求：

了解：了解作為抽象數(shù)據(jù)類型的數(shù)組和C語言的數(shù)組。認(rèn)識到數(shù)組可以作為順序存儲結(jié)構(gòu)用于順序表、字符串和稀疏矩陣的實現(xiàn)。也可以采用鏈?zhǔn)酱鎯Y(jié)構(gòu)。

掌握：掌握基本概念和算法。重點：算法。

難點：廣義表的遞歸算法。

第6章 樹與二叉樹（15學(xué)時）6.1 樹的定義和基本術(shù)語

6.2 二叉樹（二叉樹的定義，二叉樹的性質(zhì)，二叉樹的存儲結(jié)構(gòu)）6.3 遍歷二叉樹和線索二叉樹（遍歷二叉樹，線索二叉樹）

6.4 樹和森林（樹的存儲結(jié)構(gòu)，森林與二叉樹的轉(zhuǎn)換，樹和森林的遍歷）6.5 樹與等價問題

6.6 赫夫曼樹及其應(yīng)用（最優(yōu)二叉樹（赫夫曼樹），赫夫曼編碼）6.7 回溯法與樹的遍歷 6.8 樹的計數(shù)

基本要求：

了解：理解樹與森林的定義與術(shù)語。

掌握：熟練掌握二叉樹性質(zhì)和遍歷算法，掌握樹與森林的孩子兄弟存儲表示和遍歷。掌握哈夫曼樹構(gòu)造的方法和算法。重點： 樹的存儲結(jié)構(gòu)和遍歷算法。難點：哈夫曼樹構(gòu)造的方法和算法

第7章 圖（11學(xué)時）7.1 圖的定義和術(shù)語

7.2 圖的存儲結(jié)構(gòu)（數(shù)組表示法，鄰接表，十字鏈表，鄰接多重表）7.3 圖的遍歷（深度優(yōu)先搜索，廣度優(yōu)先搜索）

7.4 圖的連通性問題（無向圖的連通分量和生成樹，有向圖的強連通分量，最小生成樹，關(guān)節(jié)點和重連通分量）

7.5 有向無環(huán)圖及其應(yīng)用（拓?fù)渑判颍P(guān)鍵路徑）

7.6 最短路徑（從某個源點到其余各項點的最短路徑，每一對頂點之間的最短路徑）基本要求：

了解：圖的基本概念和相關(guān)術(shù)語。

掌握：圖的兩種主要存儲結(jié)構(gòu)及遍歷算法。掌握最小生成樹、最短路徑和活動網(wǎng)算法的思想。

重點：圖的兩種主要存儲結(jié)構(gòu)及遍歷算法。難點：圖的遍歷算法，最短路徑算法。

第8章 查找（8學(xué)時）

9.1 靜態(tài)查找表（順序表，有序表，靜態(tài)樹表，索引順序表）9.2 動態(tài)查找表（二叉排序樹和平衡二叉樹，B_樹和B+樹，鍵樹）9.3 哈希表（定義，構(gòu)造方法，處理沖突的方法，查找及其分析）

基本要求：

了解： 各種查找法的基本概念及實現(xiàn)的基本思想。

掌握：熟練掌握搜索結(jié)構(gòu)的折半查找、二叉搜索樹、平衡二叉樹主要搜索算法。掌握哈希表查找算法。重點：各種算法的基本思想及實現(xiàn)。難點：哈希表查找算法。

第9章 內(nèi)部排序（8學(xué)時）10.1 概述

10.2 插入排序（直接插入，其他插入，希爾）10.3 交換排序（冒泡排序、快速排序）10.4 選擇排序（簡單，樹形，堆）10.5 歸并排序

10.6 基數(shù)排序（多關(guān)鍵字，鏈?zhǔn)剑?0.7 排序算法分析

基本要求：

了解：基數(shù)排序，排序算法分析方法

掌握：排序的基本概念，插入排序，交換排序，選擇排序，歸并排序重點：內(nèi)部排序算法

難點：基數(shù)排序（多關(guān)鍵字，鏈?zhǔn)剑?/p>

第10章 *外部排序（2學(xué)時）11.1 外存信息的存取 11.2 外部排序的方法 11.3 多路平衡歸并的實現(xiàn) 11.4 置換-選擇排序 11.5 最佳歸并樹

基本要求：

了解：外部排序的基本概念和相關(guān)術(shù)語。

掌握：基本掌握外排算法的基本思想，不同排序方法的比較。重點：外部排序算法 難點：多路平衡歸并的實現(xiàn) 第11章 算法設(shè)計的一般方法（2學(xué)時）

1．重點

（1）有效算法的概念，問題固有難度的概念；

（2）遞歸法；分治法；平衡原則；貪心法；動態(tài)規(guī)劃的基本原理；（3）搜索-回溯法的基本原理和本質(zhì).2．難點

（1）問題固有難度的概念；

（2）遞歸分治法的效率分析（寫出時間耗費的遞推式，并求解）；（3）動態(tài)規(guī)劃法中的狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程的確定。

（二）實驗、實習(xí)部分

課程安排五個類別的實驗，實驗時數(shù)為12課時，其中： 實驗

一、線性鏈表及運算 2課時 實驗

二、棧和隊列 2課時 實驗

三、樹和二叉樹 4課時 實驗

四、圖及其應(yīng)用 2課時 實驗

五、查找與排序 2課時

四、課程考核方式

閉卷考試70%、平時作業(yè)與實驗30%

五、建議教材和教學(xué)參考書 參考教材：

1、《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》（C語言描述）高等教育出版社 耿國華主編

2、《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》（C語言版）清華大學(xué)出版社 嚴(yán)蔚敏，吳偉民編者

3、《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)題集》（C語言版）清華大學(xué)出版社 嚴(yán)蔚敏，吳偉民編者

4、《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》算法實現(xiàn)及解析（第二版）西安電子科技大學(xué)出版社 高一凡

六、說明

1、因課時安排少，教學(xué)內(nèi)容多。建議采用多媒體教學(xué)。

2、由于本課程內(nèi)容較多，在實際教學(xué)中可根據(jù)大綱內(nèi)容，進行適當(dāng)調(diào)整。

第三篇：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程教學(xué)大綱

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程教學(xué)大綱

一、課程基本概況

課程名稱：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

課程名稱（英文）： Data Structures

課程編號：B09042

課程總學(xué)時：60（其中，講課48，實驗12）

課程學(xué)分：3

課程分類：專業(yè)選修課

開設(shè)學(xué)期：4

適用專業(yè)：計算機網(wǎng)絡(luò)工程本科

先修課程：集合論，圖論，高級語言（結(jié)構(gòu)或記錄，指針）

后續(xù)課程：數(shù)據(jù)庫，編譯原理，操作系統(tǒng)等

二、課程的性質(zhì)、目的和任務(wù)

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是計算機專業(yè)的一門核心專業(yè)課程，是軟件課程中非常重要的一門課程，在整個專業(yè)教學(xué)中占有十分重要的地位，是一門理論性非常強的課程。通過課堂教學(xué)、課外練習(xí)和上機實習(xí)，使學(xué)生了解數(shù)據(jù)對象的特性，數(shù)據(jù)組織的基本方法，并初步具備分析和解決現(xiàn)實世界問題在計算機中如何表示和處理的能力以及培養(yǎng)良好的程序設(shè)計技能，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)和科研工作的參與打下良好的基礎(chǔ)。

三、主要內(nèi)容、重點及深度

本門課程共60學(xué)時，其中理論教學(xué)48學(xué)時，實驗教學(xué)12學(xué)時。其中，理論教學(xué)部分：

第一章

緒論

（一）目的要求

了解數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的意義與發(fā)展過程、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在計算機科學(xué)中的作用、學(xué)習(xí)本課程的目的、任務(wù)及要求。理解數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基本概念；算法設(shè)計；掌握算法的時間和空間復(fù)雜度。

（二）教學(xué)內(nèi)容 本章知識點：

1.相關(guān)的基本概念(掌握)；

2.算法五大要素(掌握)；

3.計算語句頻度和估算算法時間復(fù)雜度的方法（掌握）。

（三）重點與難點

重點：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的定義；算法的描述方法。

難點：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的定義；算法與程序的區(qū)別；時間復(fù)雜度及其計算。

第二章

線性表

（一）目的要求

掌握線性表的邏輯結(jié)構(gòu)；線性表的存儲結(jié)構(gòu)及操作的實現(xiàn)；理解一元多項式的表示；

（二）教學(xué)內(nèi)容 本章知識點：

1.線性表的邏輯結(jié)構(gòu)(掌握)；2.線性表的存儲結(jié)構(gòu)(掌握)；

3.線性表在順序結(jié)構(gòu)和鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)上實現(xiàn)基本操作的方法(掌握)；

4.從時間和空間復(fù)雜度的角度比較線性表兩種存儲結(jié)構(gòu)的不同特點及其適用場合(掌握)。

（三）重點與難點

重點：線性表的概念；線性表的順序存儲結(jié)構(gòu)、鏈?zhǔn)酱鎯Y(jié)構(gòu)及其常用算法。難點：鏈?zhǔn)酱鎯Y(jié)構(gòu)及其常用算法；雙向循環(huán)鏈表。

第三章 棧和隊列

（一）目的要求

掌握棧的定義，表示及實現(xiàn)；表達(dá)式求值；棧與遞歸過程；隊列的定義、表示及實現(xiàn)。

（二）教學(xué)內(nèi)容 本章知識點： 1.棧和隊列的特點(掌握)；

2.在兩種存儲結(jié)構(gòu)上棧的基本操作的實現(xiàn)(掌握)； 3.循環(huán)隊列和鏈隊列的基本運算(熟練掌握)； 4.遞歸算法執(zhí)行過程中棧狀態(tài)的變化過程(掌握)。

（三）重點與難點

重點：堆棧和隊列的概念；遞歸的定義；循環(huán)隊列和鏈隊列的基本運算。難點：遞歸的編程實現(xiàn)；循環(huán)隊列和鏈隊列的基本運算。

第四章 串

（一）目的要求

了解串的邏輯結(jié)構(gòu)，存儲結(jié)構(gòu)；掌握串操作的實現(xiàn)(重點難點BF和KMP算法)串的應(yīng)用。

（二）教學(xué)內(nèi)容 本章知識點：

1.串的七種基本運算的定義（了解）；

2.利用這些基本運算來實現(xiàn)串的其它各種運算的方法(掌握)； 3.在順序存儲結(jié)構(gòu)上實現(xiàn)串的各種操作的方法(掌握)；

4.KMP算法，熟悉NEXT函數(shù)和改進NEXT函數(shù)的定義和計算(掌握)； 5.串名的存儲映象和在堆存儲結(jié)構(gòu)實現(xiàn)串操作的方法(理解)。

（三）重點與難點 重點：串定義和存儲方法；串的操作 難點：串操作實現(xiàn)方法

第五章 數(shù)組和廣義表

（一）目的要求

掌握數(shù)組的存儲結(jié)構(gòu)；稀疏矩陣的表示及操作的實現(xiàn)；廣義表的定義和存儲結(jié)構(gòu)；廣義表的遞歸算法。

（二）教學(xué)內(nèi)容 本章知識點：1.數(shù)組在以行為主的存儲結(jié)構(gòu)中的地址計算方法(掌握)； 2.矩陣實現(xiàn)壓縮存儲時的下標(biāo)變換(掌握)；

3.理解稀疏矩陣的兩種存儲方式的特點和適用范圍，領(lǐng)會以三元組表示稀疏矩陣時進行運算采用的處理方法(掌握)；

4.廣義表的定義及其存儲結(jié)構(gòu)，學(xué)會廣義表的表頭，表尾分析方法(掌握)； 5.學(xué)習(xí)編制廣義表的遞歸算法(掌握)。

（三）重點與難點

重點：多維數(shù)組元素存儲地址的計算；稀疏矩陣的三元組表示；廣義表的存儲定義、操作。難點：稀疏矩陣的三元組表示；廣義表的存儲定義、操作。

第六章 樹和二叉樹

（一）目的要求

了解樹的基本概念；理解二叉樹的性質(zhì)和存儲結(jié)構(gòu)；遍歷二叉樹和線索二叉樹；理解樹的存儲結(jié)構(gòu)和遍歷；集合的一種表示方法；掌握哈夫曼樹及其應(yīng)用；

（二）教學(xué)內(nèi)容 本章知識點： 1.二叉樹的結(jié)構(gòu)特點(理解)；

2.二叉樹的各種存儲結(jié)構(gòu)的特點及適用范圍(掌握)； 3.按各種次序遍歷二叉樹的遞歸和非遞歸算法(掌握)；

4.二叉樹的線索化，在中序線索樹上找給定結(jié)點的前驅(qū)和后繼的方法(掌握)； 5.樹的各種存儲結(jié)構(gòu)及其特點(掌握)； 6.編寫樹的各種運算的算法(掌握)；

7.建立最優(yōu)二叉樹和哈夫曼編碼的方法(掌握)。

（三）重點與難點 重點：二叉樹的概念、性質(zhì)；二叉樹的遍歷方式；構(gòu)造二叉排序樹。難點：二叉樹的遍歷方式；二叉排序樹的構(gòu)造方法；二叉樹的線索化。

第七章 圖

（一）目的要求

理解圖的基本概念；圖的存儲結(jié)構(gòu)；掌握圖的遍歷及應(yīng)用{最小生成樹，最短路徑等}；拓?fù)渑判蚝完P(guān)鍵路徑。

（二）教學(xué)內(nèi)容 本章知識點： 1.熟悉圖的各種存儲結(jié)構(gòu)；

2.了解實際問題與采用何種存儲結(jié)構(gòu)和算法有密切聯(lián)系(掌握)； 3.遍歷圖的遞歸和非遞歸算法(掌握)；

4.應(yīng)用圖的遍歷算法求各種簡單路徑問題（比如，最小生成樹、最短路徑、拓?fù)渑判颉㈥P(guān)鍵路徑等）(掌握)。

（三）重點與難點

重點：圖的存儲結(jié)構(gòu)；圖的遍歷 難點：圖遍歷的算法；

第八章

動態(tài)存儲管理

（一）目的要求

了解邊界標(biāo)識法和伙伴系統(tǒng)；無用單元收集和緊縮；

（二）教學(xué)內(nèi)容 本章知識點：

1.存儲器分配策略和算法（了解）；

2.無用單元收集時的標(biāo)志算法（了解）。

（三）重點與難點

存儲器分配策略和算法、無用單元收集時的標(biāo)志算法

第九章

查找

（一）目的要求

了解靜態(tài)查找表(順序表，有序表，索引順序表)；動態(tài)查找表(二叉排序樹，平衡二叉樹，B-樹和B+樹)的建立和查找；掌握哈希表的建立，查找及分析；

（二）教學(xué)內(nèi)容 本章知識點：

1.順序查找、折半查找和索引查找的方法、應(yīng)用(掌握)；

2.二叉排序樹的構(gòu)造方法(掌握)；

3.二叉平衡樹的建立方法(掌握)；

4.B-樹，B+樹和鍵樹的特點以及它們的建立過程（理解）；

5.哈希表的構(gòu)造方法(掌握)；

6.按定義計算各種查找方法在等概率情況下查找成功時和失敗時的平均查找長度；

7.哈希表在查找不成功時的平均查找長度的計算方法(掌握)。

（三）重點與難點

重點：二叉排序樹的構(gòu)造方法、二叉平衡樹的建立方法；哈希表的構(gòu)造、應(yīng)用；

難點：二叉排序樹的構(gòu)造及應(yīng)用；哈希表的構(gòu)造方法；查找的平均長度。

第十章

內(nèi)部排序

（一）目的要求

掌握插入排序、交換排序(起泡排序，快速排序)、選擇排序(簡單選擇，樹形選擇，堆)、歸并排序、基數(shù)排序等算法。

（二）教學(xué)內(nèi)容 本章知識點：

1.各種排序方法的特點并能靈活應(yīng)用(掌握)； 2.各種方法的排序過程(掌握)；

3.各種排序方法的時間復(fù)雜度分析(掌握)。

（三）重點與難點

重點：各種排序方法的特點及其應(yīng)用；實現(xiàn)排序的各種算法。難點：各種排序算法的時間復(fù)雜度分析。

十一章

外部排序

（一）目的要求

理解外部排序的基本方法；掌握敗者樹和多路平衡歸并的實現(xiàn)；置換--選擇排序；最佳歸并樹。

（二）教學(xué)內(nèi)容 本章知識點：

1.外部排序的兩個過程(理解)；

2.外排過程中所需進行外存讀/寫次數(shù)的計算方法(掌握)；

3.敗者樹的建立過程(掌握)；

4.實現(xiàn)多路歸并的算法(掌握)；

5.置換-選擇排序的過程(掌握)；

6.最佳歸并樹的構(gòu)造方法（熟悉）；

7.按最佳歸并樹的歸并方案進行平衡歸并時，外存讀/寫次數(shù)的計算方法(掌握)。

（三）重點與難點

重點：外部排序過程和實現(xiàn)方法；多路并歸算法及其實現(xiàn)； 難點：最佳并歸樹的構(gòu)造方法及其應(yīng)用。

實踐教學(xué)部分：上機實驗分4個專題，每個專題可提供2~4個難度不等的題目供選。

實驗一

停車場管理系統(tǒng)

（一）實驗內(nèi)容 以棧模擬車場，以隊列模擬車場外的便道，按照從終端讀入的輸入數(shù)據(jù)序列進行模擬管理。棧以順序結(jié)構(gòu)實現(xiàn)，隊列以鏈表結(jié)構(gòu)實現(xiàn)。

（二）實驗過程 編程實現(xiàn)實驗內(nèi)容。

（三）實驗教學(xué)基本要求

通過實例，使學(xué)生掌握棧和隊列兩種特殊的線性結(jié)構(gòu)，掌握棧和隊列的特點。實驗后學(xué)生提交實驗報告。

（四）實驗設(shè)備和材料 計算機。

（五）實驗學(xué)時 4學(xué)時

實驗二

教學(xué)計劃編制問題

（一）實驗內(nèi)容

假設(shè)任何專業(yè)都有固定的學(xué)習(xí)年限，每學(xué)年含兩學(xué)期，每學(xué)期的時間長度和學(xué)分上限值均相等。每個專業(yè)開設(shè)的課程都是確定的，而且課程在開設(shè)時間的安排必須滿足先修關(guān)系。每門課程有哪些先修課程是確定的，可以有任意多門，也可以沒有。每門課恰好占一個學(xué)期。編制一個教學(xué)計劃程序。

（二）實驗過程編程實現(xiàn)實驗內(nèi)容。

（三）實驗教學(xué)基本要求

通過實例，使學(xué)生熟悉圖的各種存儲結(jié)構(gòu)的特性，掌握如何應(yīng)用圖結(jié)構(gòu)解決具體問題。實驗后學(xué)生提交實驗報告。

（四）實驗設(shè)備和材料 計算機。

（五）實驗學(xué)時 2學(xué)時

實驗三

最小生成樹問題

（一）實驗內(nèi)容

利用克魯斯卡爾算法求最小生成樹。以文本形式輸出樹中各條邊以及他們的權(quán)值。

（二）實驗過程 編程實現(xiàn)實驗內(nèi)容

（三）實驗教學(xué)基本要求

通過實例，使學(xué)生熟悉圖的各種存儲結(jié)構(gòu)的特性，掌握如何應(yīng)用圖結(jié)構(gòu)解決具體問題。實驗后學(xué)生提交實驗報告。

（四）實驗設(shè)備和材料 計算機。

（五）實驗學(xué)時 2學(xué)時

實驗四

哈希表設(shè)計

（一）實驗內(nèi)容

假設(shè)人名為中國人的漢語拼音形式。待填入哈希表的人名共有30個，取平均查找長度的上限為2。哈希函數(shù)用除留余數(shù)法構(gòu)造，用偽隨機探測再散列法處理沖突。

（二）實驗過程 編程實現(xiàn)實驗內(nèi)容

（三）實驗教學(xué)基本要求 掌握索引技術(shù)的使用。

（四）實驗設(shè)備和材料 計算機

（五）實驗學(xué)時 4學(xué)時

五、課程教學(xué)的基本要求和主要環(huán)節(jié)

本課程可采用課堂講授、課堂討論、習(xí)題課等進行課堂教學(xué);條件允許可采用CAI、電子教案、幻燈片、參觀等進行輔助教學(xué);每章布置3~6道習(xí)題以鞏固教學(xué);在課程后半程，安排3~4個上機實驗，讓學(xué)生應(yīng)用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的理論、方法，分組設(shè)計幾個較大的軟件，使理論與實際相結(jié)合。

考試采用閉卷方式。總成績由平時成績和考試成績組成。平時成績占30%，考試成績占70%。

六、本課程與其它課程的聯(lián)系與分工

先修課包括：集合論，圖論，高級語言（結(jié)構(gòu)或記錄，指針）；

后續(xù)課包括：數(shù)據(jù)庫，編譯原理，操作系統(tǒng)等。

七、建議教材與參考教材

《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》（C語言版）

嚴(yán)蔚敏等

清華大學(xué)出版社

1997 《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)題集》

嚴(yán)蔚敏等

清華大學(xué)出版社

1999

《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)習(xí)題與解析》

李春葆

清華大學(xué)出版社

2004

八、負(fù)責(zé)人

撰稿人：劉景匯、李玉香

審稿人：

系（院）領(lǐng)導(dǎo)：

第四篇：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程設(shè)計教學(xué)大綱

《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程設(shè)計》教學(xué)大綱

Data Structure Course Design

一、課程的性質(zhì)、教學(xué)目的和要求

《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》是計算機軟件的一門基礎(chǔ)課程，計算機科學(xué)各領(lǐng)域及有關(guān)的應(yīng)用軟件都要用到各種類型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。學(xué)好數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)對掌握實際編程能力是很有幫助的。為了學(xué)好《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》，必須編寫一些在特定數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)上的算法，通過上機調(diào)試，才能更好地掌握各種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及其特點，同時提高解決計算機應(yīng)用實際問題的能力。

二、設(shè)計要點

1．設(shè)計和調(diào)試過程要規(guī)范化。① 需求分析

將題目中要求的功能進行敘述分析，并且設(shè)計解決此問題的數(shù)據(jù)存儲結(jié)構(gòu)，（有些題目已經(jīng)指定了數(shù)據(jù)存儲的，按照指定的設(shè)計），設(shè)計或敘述解決此問題的算法，描述算法建議使用流程圖，進行算法分析指明關(guān)鍵語句的時間復(fù)雜度。

給出實現(xiàn)功能的一組或多組測試數(shù)據(jù)，程序調(diào)試后，將按照此測試數(shù)據(jù)進行測試的結(jié)果列出來。

對有些題目提出算法改進方案，比較不同算法的優(yōu)缺點。

如果程序不能正常運行，寫出實現(xiàn)此算法中遇到的問題，和改進方法。②源程序（可以是一組源程序，即詳細(xì)設(shè)計部分）

源程序要按照寫程序的規(guī)則來編寫。要結(jié)構(gòu)清晰，重點函數(shù)的重點變量，重點功能部分要加上清晰的程序注釋。

程序能夠運行，要有基本的容錯功能。盡量避免出現(xiàn)操作錯誤時出現(xiàn)死循環(huán)。

2．課程設(shè)計實習(xí)報告的書寫格式

① 設(shè)計題目（任選其一）②運行環(huán)境（軟、硬件環(huán)境）③算法設(shè)計的思想 ④算法的流程圖 ⑤算法設(shè)計分析 ⑥源代碼 ⑦運行結(jié)果分析 ⑧收獲及體會 3．實施方式

可設(shè)2-3人一題，安排在《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程開課學(xué)期布置題目，然后在期末前兩周完成。

三．設(shè)計要求

學(xué)生要發(fā)揮自主學(xué)習(xí)的能力，充分利用時間，安排好課設(shè)的時間計劃，并在課設(shè)過程中不斷檢測自己的計劃完成情況，及時的向教師匯報。課程設(shè)計按照教學(xué)要求需要1周時間完成，1周中每天至少要上6-8小時的機來調(diào)試C語言設(shè)計的程序，總共至少要上機調(diào)試程序30小時。為保證質(zhì)量，需要每個學(xué)生將每天的上機調(diào)試程序的時間記錄下來，作為評判成績的標(biāo)準(zhǔn)之一。

四．設(shè)計題目

1、校園導(dǎo)游程序

[問題描述]

用無向網(wǎng)表示你所在學(xué)校的校園景點平面圖，圖中頂點表示主要景點，存放景點的編號、名稱、簡介等信息，圖中的邊表示景點間的道路，存放路徑長度等信息。要求能夠回答有關(guān)景點介紹、游覽路徑等問題。

[基本要求]（1）查詢各景點的相關(guān)信息；

（2）查詢圖中任意兩個景點間的最短路徑。

（3）查詢圖中任意兩個景點間的所有路徑。

（4）增加、刪除、更新有關(guān)景點和道路的信息。

[選作內(nèi)容]

（1）求多個景點的最佳（最短）游覽路徑。

（2）區(qū)分機動車道和人行道。

（3）實現(xiàn)導(dǎo)游圖的仿真界面。

2、算術(shù)表達(dá)式求值

[問題描述]

一個算術(shù)表達(dá)式是由操作數(shù)(operand)、運算符(operator)和界限符(delimiter)組成的。假設(shè)操作數(shù)是正整數(shù)，運算符只含加減乘除等四種運算符，界限符有左右括號和表達(dá)式起始、結(jié)束符“#”，如：#（7+15）*（23-28/4）#。引入表達(dá)式起始、結(jié)束符是為了方便。編程利用“算符優(yōu)先法”求算術(shù)表達(dá)式的值。

[基本要求]

（1）從鍵盤讀入一個合法的算術(shù)表達(dá)式，輸出正確的結(jié)果。

（2）顯示輸入序列和棧的變化過程。

[選作內(nèi)容]

擴充運算符集合。

引入變量操作數(shù)。

操作數(shù)類型擴充到實數(shù)。

3、文學(xué)研究助手

[問題描述]

文學(xué)研究人員需要統(tǒng)計某篇英文小說中某些形容詞的出現(xiàn)次數(shù)和位置。試寫一個實現(xiàn)這一目標(biāo)的文字統(tǒng)計系統(tǒng)，稱為“文學(xué)研究助手”。[基本要求]

英文小說存于一個文本文件中。待統(tǒng)計的詞匯集合要一次輸入完畢，即統(tǒng)計工作必須在程序的一次運行之后就全部完成。程序的輸出結(jié)果是每個詞的出現(xiàn)次數(shù)和出現(xiàn)位置所在行的行號，格式自行設(shè)計。[測試數(shù)據(jù)]

以你的源程序模擬英文小說，程序語言保留字集作為待統(tǒng)計的詞匯集。[實現(xiàn)提示]

設(shè)小說中的詞匯一律不跨行。這樣，每讀入一行，就統(tǒng)計每個詞在這行中的出現(xiàn)次數(shù)。出現(xiàn)位置所在行的行號可以用鏈表存儲。若某行中出現(xiàn)了不止一次，不必存多個相同的行號。

如果讀者希望達(dá)到選作部分（1）和（2）所提出的要求，則首先應(yīng)把KMP算法改寫成如下的等價形式，再將它推廣到多個模式的情形。[選作內(nèi)容]

（1）模式匹配要基于KMP算法。

（2）整個統(tǒng)計過程中只對小說文字掃描一遍以提高效率。

（3）假設(shè)小說中的每個單詞或者從行首開始，或者前置以一個空格符。利用單詞匹配特點另寫一個高效的統(tǒng)計程序，與KMP算法統(tǒng)計程序進行效率比較。

（4）推廣到更一般的模式集匹配問題，并設(shè)待查模式串可以跨行（提示：定義操作getachar）

4.迷宮求解

[問題描述]

可以輸入一個任意大小的迷宮數(shù)據(jù)，用非遞歸的方法求出一條走出迷宮的路徑，并將路徑輸出；

[基本要求]

含有兩個以上的迷宮圖，由用戶選擇哪一張迷宮圖； 實現(xiàn)深度優(yōu)先、廣度優(yōu)先兩種回溯法。

在上交資料中請寫明：存儲結(jié)構(gòu)、基本算法（可以使用程序流程圖）、源程序、算法的時間復(fù)雜度、另外可以提出算法的改進方法；

[實現(xiàn)提示]

可以用一個二維數(shù)組存儲迷宮圖，值為1或者0分別表示通路和不通； 搜索路徑可以參考樹的深度優(yōu)先和廣度優(yōu)先算法。

5.括號匹配的檢驗

[問題描述]

假設(shè)表達(dá)式中允許有兩種括號：圓括號和方括號，其嵌套的順序隨意，即CC或[（[ ] [ ]）]等為正確格式，[（]）或（（（]均為不正確的格式。檢驗括號是否匹配的方法可用“期待的緊迫程度”這個概念來描述。例如：考慮下列的括號序列：

[([ ] [ ])]

8

當(dāng)計算機接受了第1個括號以后，他期待著與其匹配的第8個括號的出現(xiàn)，然而等來的卻是第2個括號，此時第1個括號“[”只能暫時靠邊，而迫切等待與第2個括號相匹配的 第7個括號“）”的出現(xiàn)，類似的，因只等來了第3個括號“[”，此時，其期待的緊迫程度較第2個括號更緊迫，則第2個括號只能靠邊，讓位于第3個括號，顯然第3個括號的期待緊迫程度高于第2個括號，而第2個括號的期待緊迫程度高于第1個括號；在接受了第4個括號之后，第3個括號的期待得到了滿足，消解之后，第2個括號的期待匹配就成了最急迫的任務(wù)了，??，依次類推。可見這個處理過程正好和棧的特點相吻合。

[基本要求]

設(shè)置一個棧，每讀入一個括號，若是左括號，則作為一個新的更急迫的期待壓入棧中，若是右括號，則或者是和當(dāng)前棧頂?shù)睦ㄌ栂嗥ヅ洌蛘呤遣缓戏ǖ那闆r，輸出“此串括號匹配不合法”。在初始和結(jié)束時，棧應(yīng)該是空的。

[測試數(shù)據(jù)]

輸入 #（[ ]（））#，結(jié)果“匹配”

輸入 #[（）]#，結(jié)果“此串括號匹配不合法”

#為起始和結(jié)束標(biāo)志。

6.停車場管理

[問題描述]

設(shè)停車場內(nèi)只有一個可停放n輛汽車的狹長通道，且只有一個大門可供汽車進出。汽車在停車場內(nèi)按車輛到達(dá)時間的先后順序，依次由北向南排列（大門在最南端，最先到達(dá)的第一輛車停放在車場的最北端），若車場內(nèi)已停滿n輛汽車，則后來的汽車只能在門外的便道上等候，一旦有車開走，則排在便道上的第一輛車即可開入；當(dāng)停車場內(nèi)某輛車要離開時，在它之后開入的車輛必須先退出車場為它讓路，待該輛車開出大門外，其它車輛再按原次序進入車場，每輛停放在車場的車在它離開停車場時必須按它停留的時間長短交納費用。試為停車場編制按上述要求進行管理的模擬程序。[測試數(shù)據(jù)]

設(shè)n=2,輸入數(shù)據(jù)為：（‘A’，1，5），（‘A’，2，10），（‘D’，1，15），（‘A’，3，20），（‘A’，4，25），（‘A’，5，30），（‘D’，2，35），（‘D’，4，40），（‘E’，0，0）。每一組輸入數(shù)據(jù)包括三個數(shù)據(jù)項：汽車“到達(dá)”或“離去”信息、汽車牌照號碼及到達(dá)或離去的時刻，其中，‘A’表示到達(dá)；‘D’表示離去，‘E’表示輸入結(jié)束。[基本要求]

以棧模擬停車場，以隊列模擬車場外的便道，按照從終端讀入的輸入數(shù)據(jù)序列進行模擬管理。每一組輸入數(shù)據(jù)包括三個數(shù)據(jù)項：汽車“到達(dá)”或“離去”信息、汽車牌照號碼及到達(dá)或離去的時刻，對每一組輸入數(shù)據(jù)進行操作后的輸出數(shù)據(jù)為：若是車輛到達(dá)，則輸出汽車在停車場內(nèi)或便道上的停車位置；若是車離去；則輸出汽車在停車場內(nèi)停留的時間和應(yīng)交納的費用（在便道上停留的時間不收費）。棧以順序結(jié)構(gòu)實現(xiàn)，隊列以鏈表實現(xiàn)。[實現(xiàn)提示]

需另設(shè)一個棧，臨時停放為給要離去的汽車讓路而從停車場退出來的汽車，也用順序存儲結(jié)構(gòu)實現(xiàn)。輸入數(shù)據(jù)按到達(dá)或離去的時刻有序。棧中每個元素表示一輛汽車，包含兩個數(shù)據(jù)項：汽車的牌照號碼和進入停車場的時刻。[選作內(nèi)容]

（1）兩個棧共享空間，思考應(yīng)開辟數(shù)組的空間是多少？

（2）汽車可有不同種類，則它們的占地面積不同，收費標(biāo)準(zhǔn)也不同，如1輛客車和1.5輛小汽車的占地面積相同，1輛十輪卡車占地面積相當(dāng)于3輛小汽車的占地面積。

（3）汽車可以直接從便道上開走，此時排在它前面的汽車要先開走讓路，然后再依次排到隊尾。

（4）停放在便道上的汽車也收費，收費標(biāo)準(zhǔn)比停放在停車場的車低，請思考如何修改結(jié)構(gòu)以滿足這種要求。

7.簡單行編輯程序

[問題描述]

文本編輯程序是利用計算機進行文字加工的基本軟件工具，實現(xiàn)對文本文件的插入、刪除等修改操作。限制這些操作以行為單位進行的編輯程序稱為行編輯程序。

被編輯的文本文件可能很大，全部讀入編輯程序的數(shù)據(jù)空間（內(nèi)存）的做法既不經(jīng)濟，也不總能實現(xiàn)。一種解決方法是逐段地編輯。任何時刻只把待編輯文件的一段放在內(nèi)存，稱為活區(qū)。試按照這種方法實現(xiàn)一個簡單的行編輯程序。設(shè)文件每行不超過320個字符，很少超過80字符。[基本要求]

實現(xiàn)以下4條基本編輯命令：

（1）行插入。格式：i<行號><回車><文本><回車>

將<文本>插入活區(qū)中第<行號>行之后

（2）行刪除。格式：d<行號1>[□<行號2>]<回車>

刪除活區(qū)中第<行號1>行（到第<行號2>行）。兩種格式的例子是：“d10↙”和“d10□14↙”

（3）活區(qū)切換。格式：n<回車>

將活區(qū)寫入輸出文件，并從輸入文件中讀入下一段，作為新的活區(qū)。

（4）活區(qū)顯示。格式：p<回車>

逐頁地（每頁20行）顯示活區(qū)內(nèi)容，每顯示一頁之后請用戶決定是否繼續(xù)顯示以后各頁（如果存在）。印出的每一行要前置以行號和一個空格符，行號固定占4位，增量為1。

各條命令中的行號均須在活區(qū)中各行行號范圍之內(nèi)，只有插入命令的行號可以等于活區(qū)第一行行號減1，表示插入當(dāng)前屏幕中第一行之前，否則命令參數(shù)非法。[測試數(shù)據(jù)]

由學(xué)生依據(jù)軟件工程的測試技術(shù)自己確定。注意測試邊界數(shù)據(jù)，如首行、尾行。[實現(xiàn)提示]

（1）設(shè)活區(qū)的大小用行數(shù)activemaxlen（可設(shè)為100）來描述。考慮到文本文件行長通常為正態(tài)分布，且峰值在60到70之間，用320×activemaxlen大小的字符數(shù)組實現(xiàn)存儲將造成大量浪費。可以以標(biāo)準(zhǔn)行塊為單位為各行分配存儲，每個標(biāo)準(zhǔn)行塊含81個字符。這些行塊可以組成一個數(shù)組，也可以利用動態(tài) 8 鏈表連接起來。一行文字可能占多個行塊。行尾可用一個特殊的ASCII字符（如(012)8）標(biāo)識。此外，還應(yīng)記住活區(qū)起始行號。行插入將引起隨后各行行號的順序下推。

（2）初始化過程包括：請用戶提供輸入文件名（空串表示無輸入文件）和輸出文件名，兩者不能相同。然后盡可能多地從輸入文件中讀入各行，但不超過activemaxlen-x。x的值可以自定，例如20。

（3）在執(zhí)行行插入命令的過程中，每接收到一行時到要檢查活區(qū)大小是否已達(dá)activemaxlen。如果是，則為了在插入這一行之后仍保持活區(qū)大小不超過activemaxlen，應(yīng)將插入點之前的活區(qū)部分中第一行輸出到輸出文件中；若插入點為第一行之前，則只得將新插入的這一行輸出。

（4）若輸入文件尚未讀完，活區(qū)切換命令可將原活區(qū)中最后幾行留在活區(qū)頂部，以保持閱讀連續(xù)性；否則，它意味著結(jié)束編輯或開始編輯另一個文件。

（5）可令前三條命令執(zhí)行后自動調(diào)用活區(qū)顯示。[選作內(nèi)容]

（1）對于命令格式非法等一切錯誤作嚴(yán)格檢查和適當(dāng)處理。

（2）加入更復(fù)雜的編輯操作，如對某行進行串替換；在活區(qū)內(nèi)進行模式匹配等，格式可以為S<行號>@<串1>@<串2><回車>和m<串><回車>。

8.圖遍歷的演示

[問題描述]

很多涉及圖上操作的算法都是以圖的遍歷操作為基礎(chǔ)的。試寫一個程序，演示無向圖的遍歷操作。[基本要求]

以鄰接表為存儲結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)連通無向圖的深度優(yōu)先和廣度優(yōu)先遍歷。以用戶指定的結(jié)點為起點，分別輸出每種遍歷下的結(jié)點訪問序列和相應(yīng)生成樹的邊集。[測試數(shù)據(jù)]

由學(xué)生依據(jù)軟件工程的測試技術(shù)自己確定。注意測試邊界數(shù)據(jù)，如單個結(jié)點。[實現(xiàn)提示]

設(shè)圖的結(jié)點不超過30個，每個結(jié)點用一個編號表示（如果一個圖有n個結(jié)點，則它們的編號分別為1,2,?,n）。通過輸入圖的全部邊輸入一個圖，每個邊為一個數(shù)對，可以對邊的輸入順序作出某種限制。注意，生成樹的邊是有向邊，端點順序不能顛倒。

[選作內(nèi)容]

（1）借助于棧類型（自己定義和實現(xiàn)）將深度優(yōu)先遍歷用非遞歸算法實現(xiàn)。

（2）以鄰接多重表為存儲結(jié)構(gòu)建立深度優(yōu)先生成樹和廣度優(yōu)先生成樹，再按凹入表或樹形打印生成樹

（3）實現(xiàn)有向圖的遍歷操作。

9、赫夫曼樹的建立

*問題描述：建立建立最優(yōu)二叉樹函數(shù)

*要求：可以建立函數(shù)輸入二叉樹，并輸出其赫夫曼樹

在上交資料中請寫明：存儲結(jié)構(gòu)、基本算法（可以使用程序流程圖）、輸入輸出、源程序、測試數(shù)據(jù)和結(jié)果、算法的時間復(fù)雜度、另外可以提出算法的改進方法；

10、圖的建立及輸出

*問題描述：建立圖的存儲結(jié)構(gòu)（圖的類型可以是有向圖、無向圖、有向網(wǎng)、無向網(wǎng)，學(xué)生可以任選兩種類型），能夠輸入圖的頂點和邊的信息，并存儲到相應(yīng)存儲結(jié)構(gòu)中，而后輸出圖的鄰接矩陣。

11、各種排序

*問題描述：對30000個隨機整數(shù)，利用插入排序、希爾排序、起泡排序、快速排序、選擇排序、堆排序、歸并排序等排序方法進行排序，并統(tǒng)計每一種排序上機所花費的時間。

*輸入的數(shù)據(jù)形式為任何一個正整數(shù)，大小不限。*輸出的形式：數(shù)字大小逐個遞增的數(shù)列?

12、圖的遍歷

*問題描述：對任意給定的圖（頂點數(shù)和邊數(shù)自定），建立它的鄰接表并輸出，然后利用隊列的五種基本運算（置空隊列、進隊、出隊、取隊頭元素、判隊空）實現(xiàn)圖的廣度優(yōu)先搜索周游。

13、線性表的操作

*問題描述：利作鏈表的插入運算建立線性鏈表，然后利用鏈表的查找、刪除、計數(shù)、輸出等運算反復(fù)實現(xiàn)鏈表的這些操作（插入、刪除、查找、計數(shù)、輸出單獨寫成函數(shù)的形式），并能在屏幕上輸出操作前后的結(jié)果。

14、編制一個求解迷宮通路的圖形界面演示程序。*問題描述：

1）輸入一個任意大小的迷宮，任設(shè)起點、終點、障礙，用棧求出一條走出迷宮的路徑，并顯示在屏幕上。

2）根據(jù)用戶界面提示，用鍵盤輸入。Home鍵設(shè)置迷宮起點，End鍵設(shè)終點，上下左右箭頭鍵移動，Enter鍵添加墻，Del鍵刪除墻，完成后按F9鍵演示，Esc鍵退出。

3）橙色的實心小圓圈表示起點，綠色實心圓圈表示終點，空心圓圈表示足跡，紅色方塊表示墻。4）本程序只求出一條成功的通路，但若對求解函數(shù)MazePath稍加更改即可求得全部路徑。此外，因受圖形界面限制，不能保存或載入測試文件（此功能可在Maze_text中實現(xiàn)）。

5）當(dāng)未輸入起點時，消息顯示“Error： You must set Startplace.”；未輸入終點時，顯示“Error： You must set Endplace.” 找到路徑時，屏幕顯示足跡，并在消息框出現(xiàn)Path found，否則消去足跡，顯示Path not found.15．一元稀疏多項式計算器

*問題描述：一元多項式簡單計算器的基本功能是：（1）輸入并建立多項式；（2）輸出多項式，輸出形式為整數(shù)序列n,c1,e1,c2,e2,?,cn,en，其中n是多項式的項數(shù)，ci和ei分別是第I項的系數(shù)和指數(shù)，序列指指數(shù)降序排列；（3）多項式a和b相加，建立多項式a+b；（4）多項式a和b相減，建立多項式a-b。*實現(xiàn)提示：用帶頭結(jié)點的單鏈表存儲多項式，多項式的項數(shù)存在頭結(jié)點。

16．算術(shù)表達(dá)式求值演示

*問題描述：表達(dá)式求值是實現(xiàn)程序設(shè)計語言的基本問題之一，也是棧的應(yīng)用的一個典型例子。設(shè)計一個程序，演示用算符優(yōu)先法對算術(shù)表達(dá)式求值的過程。

*基本要求：以字符序列的形式從終端上輸入語法正確的、不含變量的整數(shù)表達(dá)式。利用教材中給出的算符優(yōu)先關(guān)系，實現(xiàn)對算術(shù)四則混合運算表達(dá)式的求值，并仿照教材例3-1演示在求值中運算符棧、運算數(shù)棧、輸入字符和主要操作的變化過程。

*實現(xiàn)提示：（1）設(shè)置運算棧和運算數(shù)棧輔助分析算符優(yōu)先關(guān)系。（2）在輸入表達(dá)式的字符序列的同時，完成運算符和運算數(shù)（整數(shù)）的識別處理，以及相應(yīng)的運算。（3）在識別出運算數(shù)的同時，要將其字符序列形式轉(zhuǎn)換成整數(shù)形式。

*選作內(nèi)容：（1）擴充運算符集，如增加乘方、單目減、賦值等運算；（2）運算量可以是變量；（3）運算量可以是實數(shù)類型；（4）計數(shù)器的功能和仿鎮(zhèn)界面。

17．稀疏矩陣運算器

*問題描述：稀疏矩陣是指那些多數(shù)元素為0的矩陣。利用“稀疏”特點進行存儲和計算可以大大節(jié)省存儲空間，提高計算效率。實現(xiàn)一個能進行稀疏矩陣基本原酸的運算器。

*基本要求：以“帶行邏輯鏈接信息”的三元組順序表示稀疏矩陣，實現(xiàn)兩個矩陣相加、相減和相乘的運算。稀疏矩陣的輸入形式采用三元組表示，而運算結(jié)構(gòu)的矩陣則以通常的陣列形式列出。

*實現(xiàn)提示：（1）首先應(yīng)輸入矩陣的行數(shù)和列數(shù)，并判別給出的兩個矩陣的行、列數(shù)對于所要求作的運算是否匹配。可設(shè)矩陣的行數(shù)和列數(shù)均不超過20。（2）程序可以對三元組的輸入順序加以限制，例如，按行優(yōu)先。注意研究教科書中的算法，以便提高計算效率。（3）在用三元組表示稀 疏矩陣時，相加或相減所得結(jié)果矩陣應(yīng)該另生成，乘積矩陣也可以用二維數(shù)組存放。18．圖書管理

*問題描述：圖書管理基本業(yè)務(wù)活動包括：對一本書的采編入庫、清除庫存、借閱和歸還等等。試設(shè)計一個圖書管理系統(tǒng)，將上述業(yè)務(wù)活動借助于計算機系統(tǒng)完成。

*基本要求：（1）每種書的登記內(nèi)容至少包括書號、書名、作者、現(xiàn)存量和總庫存量等五4。（2）作為演示系統(tǒng)，不必使用文件，全部數(shù)據(jù)可以都在內(nèi)存存放。但是由于上述四項基本業(yè)務(wù)活動都是通過書號（即關(guān)鍵字）進行的，所以要用B樹對書號盡力索引，以獲得高效率。（3）系統(tǒng)應(yīng)實現(xiàn)的操作及功能定義如下：①采編入庫：新購入一種書，經(jīng)分類和確定書號后登記到圖書帳目中去。如果這種書在帳目中已有，則只將總庫存量增加。②清除庫存：某種書已無保留價值，將它從圖書帳目中注銷。③某種書的現(xiàn)存量大于零，則借出一本，登記借閱者的圖書證號和歸還期限。④歸還：注銷對借閱者的登記，改變該書的現(xiàn)存量。⑤顯示：以凹入表的形式顯示B樹。這個操作是為了調(diào)試和維護的目的而設(shè)置的。下列B樹的打印格式如下所示：

19、文章編輯

*問題描述：輸入一頁文字，程序可以統(tǒng)計出文字、數(shù)字、空格的個數(shù)。靜態(tài)存儲一頁文章，每行最多不超過80個字符，共N行。

*要求（1）分別統(tǒng)計出其中英文字母數(shù)和空格數(shù)及整篇文章總字?jǐn)?shù)；（2）統(tǒng)計某一字符串在文章中出現(xiàn)的次數(shù)，并輸出該次數(shù)；（3）刪除某一子串，并將后面的字符前移。

*存儲結(jié)構(gòu)使用線性表，分別用幾個子函數(shù)實現(xiàn)相應(yīng)的功能；

*輸入數(shù)據(jù)的形式和范圍：可以輸入大寫、小寫的英文字母、任何數(shù)字及標(biāo)點符號。

*輸出形式：（1）分行輸出用戶輸入的各行字符；（2）分4行輸出“全部字母數(shù)”、“數(shù)字個數(shù)”、“空格個數(shù)”、“文章總字?jǐn)?shù)”（3）輸出刪除某一字符串后的文章；

50，52 70，72

20、回文判斷

[問題描述]

試寫一個算法，判斷依次讀入的一個以@為結(jié)束符的字母序列，是否為形如‘序列1 & 序列2’模式的字符序列。其中序列1和序列2 中都不含字符‘&’，且序列2 是序列1的逆序列。例如，‘a(chǎn)+b&b+a’是屬該模式的字符序列，而‘１+３&３－１’則不是。[實現(xiàn)提示]

首先，序列1進棧，然后序列1出棧并與序列2比較。

21、建立二叉樹，層序、先序遍歷（用遞歸或非遞歸的方法都可以）*問題描述：

要求能夠輸入樹的各個結(jié)點，并能夠輸出用不同方法遍歷的遍歷序列；分別建立建立二叉樹存儲結(jié)構(gòu)的的輸入函數(shù)、輸出層序遍歷序列的函數(shù)、輸出先序遍歷序列的函數(shù)；

五、參考書目

《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) C語言》 嚴(yán)蔚敏 清華大學(xué)出版社 《c語言程序設(shè)計》 譚浩強 清華大學(xué)出版社 《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》 高教出版社

《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)習(xí)題》 李春保 清華大學(xué)出版社 《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)習(xí)題》 嚴(yán)蔚敏 清華大學(xué)出版社 《c語言與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》 王立柱 清華大學(xué)出版社

《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（C語言篇）習(xí)題與解析》李春葆 清華大學(xué)出版社

計算機軟件教研室 2004年1月7日

第五篇：《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程設(shè)計》教學(xué)大綱

《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程設(shè)計》教學(xué)大綱

課程名稱： 課程編號： 適用專業(yè)： 總 學(xué) 分： 總 學(xué) 時： 其中實驗學(xué)時 主 撰 人： 撰寫日期：

一、目的與任務(wù)

《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》是計算機軟件的一門基礎(chǔ)課程，計算機科學(xué)各領(lǐng)域及有關(guān)的應(yīng)用軟件都要用到各種類型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。學(xué)好數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)對掌握實際編程能力是很有幫助的。為了學(xué)好《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》，必須編寫一些在特定數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)上的算法，通過上機調(diào)試，才能更好地掌握各種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及其特點，同時提高解決計算機應(yīng)用實際問題的能力。

二、教學(xué)基本要求

1．設(shè)計和調(diào)試過程要規(guī)范化

需求分析：將題目中要求的功能進行敘述分析，并且設(shè)計解決此問題的數(shù)據(jù)存儲結(jié)構(gòu)，（有些題目已經(jīng)指定了數(shù)據(jù)存儲的，按照指定的設(shè)計），設(shè)計或敘述解決此問題的算法，描述算法建議使用流程圖，進行算法分析指明關(guān)鍵語句的時間復(fù)雜度。

給出實現(xiàn)功能的一組或多組測試數(shù)據(jù)，程序調(diào)試后，將按照此測試數(shù)據(jù)進行測試的結(jié)果列出來。

對有些題目提出算法改進方案，比較不同算法的優(yōu)缺點。

如果程序不能正常運行，寫出實現(xiàn)此算法中遇到的問題，和改進方法。②源程序（可以是一組源程序，即詳細(xì)設(shè)計部分）

源程序要按照寫程序的規(guī)則來編寫。要結(jié)構(gòu)清晰，重點函數(shù)的重點變量，重點功能部分要加上清晰的程序注釋。

程序能夠運行，要有基本的容錯功能。盡量避免出現(xiàn)操作錯誤時出現(xiàn)死循環(huán)。2．課程設(shè)計實習(xí)報告的書寫格式

① 設(shè)計題目

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 408104 計算機科學(xué)與技術(shù) 72 30 2012．6

436104 軟件工程

審 核 人：

②運行環(huán)境（軟、硬件環(huán)境）③算法設(shè)計的思想 ④算法的流程圖 ⑤算法設(shè)計分析 ⑥源代碼 ⑦運行結(jié)果分析 ⑧收獲及體會 3．實施方式

可設(shè)3-4人一題，安排在《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程開課學(xué)期布置題目，然后在期末兩周時間內(nèi)完成。

4．答辯：課題的論述、測試及問題回答

三、課程設(shè)計內(nèi)容

1、背包問題的求解：

假設(shè)有一個能裝入總體積為T的背包和n件體積分別為w1 , w2 , … , wn 的物品，能否從n件物品中挑選若干件恰好裝滿背包，即使w1 +w2 + … + wn=T，要求找出所有滿足上述條件的解。例如：當(dāng)T=10，各件物品的體積{1，8，4，3，5，2}時，可找到下列4組解：（1，4，3，2），（1，4，5），（8，2），（3，5，2）。

提示：可利用回溯法的設(shè)計思想來解決背包問題。首先將物品排成一列，然后順序選取物品裝入背包，假設(shè)已選取了前i 件物品之后背包還沒有裝滿，則繼續(xù)選取第i+1件物品，若該件物品“太大”不能裝入，則棄之而繼續(xù)選取下一件，直至背包裝滿為止。但如果在剩余的物品中找不到合適的物品以填滿背包，則說明“剛剛”裝入背包的那件物品“不合適”，應(yīng)將它取出“棄之一邊”，繼續(xù)再從“它之后”的物品中選取，如此重復(fù)，直至求得滿足條件的解，或者無解。

由于回溯求解的規(guī)則規(guī)則是“后進先出”因此自然要用到棧。

2、訂票系統(tǒng)（1）問題描述

通過此系統(tǒng)可以實現(xiàn)如下功能： 1）錄入：

可以錄入航班情況（數(shù)據(jù)可以存儲在一個數(shù)據(jù)文件中，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、具體數(shù)據(jù)自定）2）查詢： 可以查詢某個航線的情況（如，輸入航班號，查詢起降時間，起飛抵達(dá)城市，航班票價，票價折扣，確定航班是否滿倉）；

可以輸入起飛抵達(dá)城市，查詢飛機航班情況；

3）訂票：（訂票情況可以存在一個數(shù)據(jù)文件中，結(jié)構(gòu)自己設(shè)定）可以訂票，如果該航班已經(jīng)無票，可以提供相關(guān)可選擇航班；

4）退票： 可退票，退票后修改相關(guān)數(shù)據(jù)文件；客戶資料有姓名，證件號，訂票數(shù)量及航班情況，訂單要有編號。

5）修改航班信息：當(dāng)航班信息改變可以修改航班數(shù)據(jù)文件（2）要求

根據(jù)以上功能說明，設(shè)計航班信息，訂票信息的存儲結(jié)構(gòu)，設(shè)計程序完成功能；

3、迷宮求解（1）問題描述

可以輸入一個任意大小的迷宮數(shù)據(jù)，用非遞歸的方法求出一條走出迷宮的路徑，并將路徑輸出；（2）要求

在上交資料中請寫明：存儲結(jié)構(gòu)、基本算法（可以使用程序流程圖）、源程序、測試數(shù)據(jù)和結(jié)果、算法的時間復(fù)雜度、另外可以提出算法的改進方法；

4、dijkstra算法求最短路徑

問題描述：從鍵盤上輸入一個圖的基本信息（圖用鄰矩陣表示）

1)首先輸入圖的結(jié)點數(shù)->num 2)依次輸入圖的各條邊

3）程序所能達(dá)到的功能：輸出用dijkstra算法求出的一條最短路徑。

5、joseph環(huán)（1）問題描述

編號是1，2，??,n的n個人按照順時針方向圍坐一圈，每個人只有一個密碼（正整數(shù)）。一開始任選一個正整數(shù)作為報數(shù)上限值m,從第一個仍開始順時針方向自1開始順序報數(shù)，報到m時停止報數(shù)。報m的人出列，將他的密碼作為新的m值，從他在順時針方向的下一個人開始重新從1報數(shù)，如此下去，直到所有人全部出列為止。設(shè)計一個程序來求出出列順序。（2）要求 利用單向循環(huán)鏈表存儲結(jié)構(gòu)模擬此過程，按照出列的順序輸出各個人的編號。（3）測試數(shù)據(jù)：

m的初值為20，n=7 ,7個人的密碼依次為3，1，7，2，4，7，4，首先m=6,則正確的輸出是什么？

（4）輸入數(shù)據(jù)：建立輸入處理輸入數(shù)據(jù)，輸入m的初值，n，輸入每個人的密碼，建立單循環(huán)鏈表。

（5）輸出形式：建立一個輸出函數(shù)，將正確的輸出序列

6、建立二叉樹，層序、先序遍歷（用遞歸或非遞歸的方法都可以）（1）問題描述：建立二叉樹，并實行層序、先序遍歷等算法

（2）要求：能夠輸入樹的各個結(jié)點，并能夠輸出用不同方法遍歷的遍歷序列；分別建立建立二叉樹存儲結(jié)構(gòu)的的輸入函數(shù)、輸出層序遍歷序列的函數(shù)、輸出先序遍歷序列的函數(shù)；

7、赫夫曼樹的建立

（1）問題描述：建立建立最優(yōu)二叉樹函數(shù)

（2）要求：可以建立函數(shù)輸入二叉樹，并輸出其赫夫曼樹

在上交資料中請寫明：存儲結(jié)構(gòu)、基本算法（可以使用程序流程圖）、輸入輸出、源程序、測試數(shù)據(jù)和結(jié)果、算法的時間復(fù)雜度、另外可以提出算法的改進方法；

8、圖的建立及輸出

（1）問題描述：建立圖的存儲結(jié)構(gòu)（圖的類型可以是有向圖、無向圖、有向網(wǎng)、無向網(wǎng)，學(xué)生可以任選兩種類型）

（2）要求：能夠輸入圖的頂點和邊的信息，并存儲到相應(yīng)存儲結(jié)構(gòu)中，而后輸出圖的鄰接矩陣。

9、拓?fù)渑判?/p>

（1）問題描述：編寫函數(shù)實現(xiàn)圖的拓?fù)渑判颉＃?）要求：能夠以一定的方式輸入數(shù)據(jù)結(jié)點

10、各種排序

（1）問題描述：對30000個隨機整數(shù)，利用插入排序、希爾排序、起泡排序、快速排序、選擇排序、堆排序、歸并排序等排序方法進行排序，并統(tǒng)計每一種排序上機所花費的時間。（2）要求：輸入的數(shù)據(jù)形式為任何一個正整數(shù)，大小不限。

輸出的形式：數(shù)字大小逐個遞增的數(shù)列

11、圖的遍歷 對任意給定的圖（頂點數(shù)和邊數(shù)自定），建立它的鄰接表并輸出，然后利用隊列的五種基本運算（置空隊列、進隊、出隊、取隊頭元素、判隊空）實現(xiàn)圖的廣度優(yōu)先搜索周游。

12、線性表的操作

利用鏈表的插入運算建立線性鏈表，然后利用鏈表的查找、刪除、計數(shù)、輸出等運算反復(fù)實現(xiàn)鏈表的這些操作（插入、刪除、查找、計數(shù)、輸出單獨寫成函數(shù)的形式），并能在屏幕上輸出操作前后的結(jié)果。

13、長整數(shù)四則運算

*問題描述：設(shè)計一個實現(xiàn)任意長的整數(shù)進行加法運算的演示程序。*基本要求：利用雙向循環(huán)鏈表實現(xiàn)長整數(shù)的存儲，每個結(jié)點含一個整形變量。任何整形變量的范圍是-(2^151)。輸入和輸出形式：按中國對于長整數(shù)的表示習(xí)慣，每四位一組，組間用逗號隔開。*測試數(shù)據(jù)：

（1）0；0；應(yīng)輸出“0”。

（2）-2345,6789；-7654,3211；應(yīng)輸出“-1,0000,0000”。（3）-9999,9999；1,0000,0000,0000；應(yīng)輸出“999（4）1,0001,0001；-1,0001,0001；應(yīng)輸出“0”。（5）1,0001,0001；-1,0001,0000；應(yīng)輸出“1”。

（6）-9999,9999,9999；-9999,9999,9999；應(yīng)輸出“1,9999,9999,9998”。（7）1,0000,9999,9999；1；應(yīng)輸出“1,0001,0000,0000”。*實現(xiàn)提示：

（1）每個結(jié)點中可以存放的最大整數(shù)為32767，才能保證兩數(shù)相加不會溢出，但若這樣存放，即相當(dāng)于按32768進制存放，在十進制與32768進制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換十分不方便，故可以在每個結(jié)點中僅存十進制的4位，即不超過9999的非負(fù)整數(shù)，整個鏈表表示為萬進制。

（2）可以利用頭結(jié)點數(shù)據(jù)域的符號代表長整數(shù)的符號。用其絕對值表示元素結(jié)

點數(shù)目。相加過程中不要破壞兩個操作數(shù)鏈表。兩操作數(shù)的頭指針存于指針數(shù)組中是簡化程序結(jié)構(gòu)的一種方法。不能給長整數(shù)位數(shù)規(guī)定上限。

14、克魯斯?fàn)査惴ㄇ笞钚∩蓸?/p>

問題描述：從鍵盤上輸入一個圖的基本信息（圖用鄰矩陣表示）

1)首先輸入圖的結(jié)點數(shù)->num 2)依次輸入圖的各條邊

3)程序所能達(dá)到的功能：能夠輸出這個圖的一棵最小生成樹

15、算術(shù)表達(dá)式求值演示

（1）問題描述：表達(dá)式求值是實現(xiàn)程序設(shè)計語言的基本問題之一，也是棧的應(yīng)用的一個典型例子。設(shè)計一個程序，演示用算符優(yōu)先法對算術(shù)表達(dá)式求值的過程。（2）基本要求：以字符序列的形式從終端上輸入語法正確的、不含變量的整數(shù)表達(dá)式。利用教材中給出的算符優(yōu)先關(guān)系，實現(xiàn)對算術(shù)四則混合運算表達(dá)式的求值，并仿照教材例3-1演示在求值中運算符棧、運算數(shù)棧、輸入字符和主要操作的變化過程。

16．稀疏矩陣運算器

*問題描述：稀疏矩陣是指那些多數(shù)元素為0的矩陣。利用“稀疏”特點進行存儲和計算可以大大節(jié)省存儲空間，提高計算效率。實現(xiàn)一個能進行稀疏矩陣基本原酸的運算器。

*基本要求：以“帶行邏輯鏈接信息”的三元組順序表示稀疏矩陣，實現(xiàn)兩個矩陣相加、相減和相乘的運算。稀疏矩陣的輸入形式采用三元組表示，而運算結(jié)構(gòu)的矩陣則以通常的陣列形式列出。

*實現(xiàn)提示：（1）首先應(yīng)輸入矩陣的行數(shù)和列數(shù)，并判別給出的兩個矩陣的行、列數(shù)對于所要求作的運算是否匹配。可設(shè)矩陣的行數(shù)和列數(shù)均不超過20。（2）程序可以對三元組的輸入順序加以限制，例如，按行優(yōu)先。注意研究教科書中的算法，以便提高計算效率。（3）在用三元組表示稀疏矩陣時，相加或相減所得結(jié)果矩陣應(yīng)該另生成，乘積矩陣也可以用二維數(shù)組存放。

四、時間安排

《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程設(shè)計》安排在第三學(xué)期進行，時間2周（17-18周）。

五、組織管理

1．由院、系指派經(jīng)驗豐富的專業(yè)教師擔(dān)任指導(dǎo)教師。

2．課程設(shè)計實行指導(dǎo)教師負(fù)責(zé)制，由指導(dǎo)教師全面負(fù)責(zé)課程設(shè)計的指導(dǎo)與管理工作。

六、成績考核與評定

學(xué)生課程設(shè)計結(jié)束后寫出總結(jié)報告，對設(shè)計的內(nèi)容和效果進行總結(jié)，按照學(xué)生在設(shè)計期間的表現(xiàn)，指導(dǎo)老師對每位學(xué)生寫出評語和鑒定，系課程設(shè)計領(lǐng)導(dǎo)小組組織答辯，最后確定每位學(xué)生課程設(shè)計成績，課程設(shè)計成績分為優(yōu)、良、中、及格和不及格五個等級。

課程設(shè)計成績?yōu)槠綍r表現(xiàn)30%、設(shè)計報告50%、答辯20%。評分標(biāo)準(zhǔn)：

① 優(yōu)秀：目的明確，態(tài)度端正，模范遵守學(xué)校的各項紀(jì)律。工作認(rèn)真，積極 主動，吃苦耐勞，能出色的完成設(shè)計任務(wù)。撰寫了高質(zhì)量的總結(jié)報告。答辯準(zhǔn)確流利。

② 良好：目的明確，態(tài)度端正，能遵守學(xué)校的各項紀(jì)律，工作比較積極主動。能較好地完成設(shè)計任務(wù)，成績較突出，表現(xiàn)良好；撰寫了質(zhì)量比較高的實習(xí)報告。答辯較準(zhǔn)確流利。

③ 及格：目的明確，態(tài)度基本端正，能遵守學(xué)校紀(jì)律，在督促下能開展工作 并完成一定的設(shè)計任務(wù)，無大的違紀(jì)違規(guī)現(xiàn)象；撰寫了實習(xí)報告。通過了答辯。

④ 不及格：實習(xí)態(tài)度端正，不能遵守實習(xí)單位的紀(jì)律，不服從領(lǐng)導(dǎo)，自由散漫，工作消極被動，不能完成實習(xí)任務(wù)，實習(xí)期間有失職、曠工、打架、酗酒等大的過失。或無實習(xí)報告，沒有通過答辯。

2．成績評定

依據(jù)上述考核內(nèi)容，最后采用優(yōu)（>90分）、良（80～89分）、中（70～79分）及格（60～69分）、不及格（<60分）五級記分制評定學(xué)生課程設(shè)計成績。

七、主要參考資料

《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) C語言》 嚴(yán)蔚敏 清華大學(xué)出版社 2006.2 《c語言程序設(shè)計》 譚浩強 清華大學(xué)出版社 2010.8 《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)習(xí)題》 李春保 清華大學(xué)出版社 2006.4 《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)習(xí)題》 嚴(yán)蔚敏 清華大學(xué)出版社 2006.2 《c語言與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》 王立柱 清華大學(xué)出版社 2010.6 《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（C語言篇）習(xí)題與解析》李春葆 清華大學(xué)出版社2006.4