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數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法范文第1篇

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法；教學(xué)改革；應(yīng)用型人才培養(yǎng)

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）23-0128-02

一、引言

1.地方高等院校應(yīng)用型人才培養(yǎng)改革。地方高等院校的教學(xué)目標(biāo)正逐步轉(zhuǎn)型為以培養(yǎng)應(yīng)用型人才為目標(biāo)，課程教學(xué)方法及設(shè)置要求學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中能學(xué)到與社會接軌的知識，從而能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，且在系統(tǒng)學(xué)習(xí)后，即畢業(yè)后進(jìn)入社會能較快上手，從而培養(yǎng)出適應(yīng)社會需求的應(yīng)用型人才。

2.《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法》課程地位?！稊?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法》是信息與計(jì)算科學(xué)專業(yè)的核心基礎(chǔ)課程。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的研究范圍主要涉及數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)、存儲結(jié)構(gòu)和操作的實(shí)現(xiàn)，內(nèi)容是程序設(shè)計(jì)（特別是非數(shù)值計(jì)算的程序設(shè)計(jì)）的基礎(chǔ)，也是設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)編譯程序、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)系統(tǒng)及其他系統(tǒng)程序和大型應(yīng)用程序的重要基礎(chǔ)，是一門理論性強(qiáng)且實(shí)踐性強(qiáng)的課程。通過這門課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生在程序編寫的過程中能夠正確、合理地選擇數(shù)據(jù)的存儲結(jié)構(gòu)，有效地設(shè)計(jì)算法，從而提高軟件整體質(zhì)量和效率。

3.本文研究方向。本文著重研究如何針對信息與計(jì)算科學(xué)專業(yè)的特點(diǎn)，地方院校培養(yǎng)應(yīng)用型人才的教育模式，學(xué)生基礎(chǔ)相對薄弱的情況，設(shè)計(jì)合理的教學(xué)方法，達(dá)到應(yīng)用型人才培養(yǎng)的目的。

二、傳統(tǒng)教學(xué)中存在的問題

筆者多年從事數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法課程的教學(xué)，經(jīng)與學(xué)生進(jìn)行溝通后，總結(jié)出傳統(tǒng)教學(xué)中存在的問題有如下幾點(diǎn)：

1.理論性強(qiáng)，知識點(diǎn)多。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法課程的知識點(diǎn)多，理論性和實(shí)踐性均較強(qiáng)，且有高度抽象的特點(diǎn)。故要求學(xué)生對程序設(shè)計(jì)語言和相應(yīng)的數(shù)學(xué)知識掌握要足夠深入，才能較好地學(xué)習(xí)。信息計(jì)算科學(xué)專業(yè)的學(xué)生數(shù)學(xué)基礎(chǔ)較薄弱，學(xué)生反映，理論過于抽象且內(nèi)容較多，越學(xué)后面越不懂，內(nèi)容枯燥不易理解。

2.上機(jī)動(dòng)手能力差。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法課程中一個(gè)重要部分是上機(jī)編寫程序?qū)崿F(xiàn)算法，學(xué)生由于上一門程序設(shè)計(jì)課程還未理解，難將算法實(shí)現(xiàn)，體會不到編程的樂趣、算法的優(yōu)美，在學(xué)習(xí)中易失去信心。

在上機(jī)實(shí)踐觀察中學(xué)生常出現(xiàn)兩種情形：一種是理論尚未理解透徹，后續(xù)上機(jī)實(shí)踐根本毫無頭緒，不能靈活應(yīng)用推廣；一種是理論可以明白，但程序設(shè)計(jì)的能力跟不上，無法獨(dú)立完現(xiàn)算法編寫實(shí)現(xiàn)和調(diào)試，甚至無從入手去完成偽代碼的書寫。這兩類學(xué)生占絕大多數(shù)，只有少部分學(xué)生可以較順利地掌握教學(xué)內(nèi)容并實(shí)現(xiàn)完整算法。

3.學(xué)生對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的認(rèn)識不夠。外面有些培訓(xùn)機(jī)構(gòu)的速成模式對學(xué)生的影響大，它們往往針對某一具體工具軟件的使用，工具軟件已經(jīng)將許多知識進(jìn)行了集成封裝，使用者只需調(diào)用即可，不用關(guān)心具體實(shí)現(xiàn)步驟、方法和效率。而這些步驟、方法、算法效率的討論都是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中要學(xué)習(xí)的內(nèi)容。學(xué)生認(rèn)識不到數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的重要性，于是覺得這門課程沒有應(yīng)用的前途和學(xué)習(xí)的動(dòng)力，不肯多花時(shí)間在上面去練習(xí)和實(shí)踐，從而限制了自己后續(xù)能力的提高，比如改進(jìn)算法的效率，優(yōu)化程序等。

三、改革方法探討

1.以理論教學(xué)為主，案例式教學(xué)為輔。針對應(yīng)用型人才培養(yǎng)的目的和學(xué)生普遍反映的課本內(nèi)容過于抽象的問題，可以選擇一本以案例式教學(xué)為主的教材作為教學(xué)輔助教材。在講授某個(gè)知識點(diǎn)前，布置學(xué)生在輔助教材中閱讀，了解相關(guān)的應(yīng)用背景。在預(yù)習(xí)過程中學(xué)生往往能發(fā)現(xiàn)一些問題，于是在課堂學(xué)習(xí)中將更有目的性和積極性去學(xué)習(xí)理論知識，有能力者甚至可以在課外嘗試實(shí)現(xiàn)案例、發(fā)現(xiàn)問題。通過案例學(xué)習(xí)可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，符合應(yīng)用型人才改革的目標(biāo)。學(xué)生也通過案例學(xué)習(xí)了解現(xiàn)實(shí)中出現(xiàn)的問題有哪些解決方法。當(dāng)理論具體化后，在工作或后續(xù)學(xué)習(xí)中遇上實(shí)際問題將更有解決的方法和思路，而且再進(jìn)行類比推廣應(yīng)用就比較容易。

但教學(xué)中又不能簡單的以案例式教學(xué)為主。因?yàn)榘咐浇虒W(xué)的一個(gè)缺點(diǎn)是案例中涉及到的應(yīng)用理論未必完全，而是某種模型結(jié)構(gòu)的某些方面的具體應(yīng)用。如樹的教學(xué)，一般的課本對樹的應(yīng)用講了六七方面，采用案例教學(xué)法，可能只面對幾種應(yīng)用。故教師在課堂上要將案例抽象出對應(yīng)的結(jié)構(gòu)，與理論結(jié)合在一起，詳細(xì)講解理論，即課堂上仍是以理論教學(xué)為主。

2.理論教學(xué)中知識點(diǎn)的篩選和難易處理。考慮到學(xué)院的學(xué)生基礎(chǔ)問題，學(xué)生相應(yīng)的數(shù)學(xué)知識掌握不夠深入，若面面俱到地將所有理論全部講完，將知其然而不知其所以然，也不符合應(yīng)用型人才培養(yǎng)的目標(biāo)，故課程內(nèi)容要進(jìn)行一定的篩選，后續(xù)課程中將出現(xiàn)的問題，不妨留到后續(xù)課程后再詳細(xì)討論。

比如，圖的關(guān)鍵路徑問題，對于基礎(chǔ)掌握好的學(xué)生經(jīng)過課堂學(xué)習(xí)確實(shí)可以掌握，但大部分學(xué)生或是不理解，或是理解后不能上機(jī)實(shí)現(xiàn)，而這一問題在離散數(shù)學(xué)課程中圖論一章后有詳細(xì)論述，那在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中有限的課時(shí)中就不妨先簡講，多花時(shí)間在圖的存儲、遍歷算法、最小生成樹等算法上，效果會更好。

另外，教師在理論講解中注意難易的處理。學(xué)生要是產(chǎn)生了畏難情緒，就容易造成前面的知識未消化，后面的知識更無從理解的學(xué)習(xí)障礙。據(jù)過往經(jīng)驗(yàn)，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)線性表一章是比較簡單的，其難點(diǎn)在于鏈表，接著的隊(duì)和棧一章與線性表是一致的，僅操作方法不同。若學(xué)生在線性表上卡住了，再學(xué)棧和隊(duì)列會覺得更難。于是教師授課時(shí)對一些基礎(chǔ)又簡單的問題，講深入、講透徹，配合傳統(tǒng)的黑板結(jié)合粉筆效果更好，學(xué)生能有效跟著教師進(jìn)行思考，注意歸納總結(jié)，雖然花時(shí)間多，但再學(xué)習(xí)后續(xù)知識時(shí)會觸類旁通，學(xué)習(xí)自信心能提高，有利于形成良性的促進(jìn)作用。

3.上機(jī)實(shí)踐的難易處理和互動(dòng)改革。上機(jī)實(shí)踐主要是將偽代碼的算法用具體程序語言實(shí)現(xiàn)、運(yùn)行。應(yīng)用型人才培養(yǎng)的目的就是要培養(yǎng)學(xué)生將理論知識用于實(shí)踐，即能實(shí)現(xiàn)運(yùn)行具體算法。故培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力是學(xué)好這門課程的關(guān)鍵。

在整個(gè)學(xué)期的實(shí)踐處理上，實(shí)踐難度安排由易至難。在前面的章實(shí)踐作業(yè)中，給出的可運(yùn)行代碼應(yīng)該較完整，留下關(guān)鍵部分讓學(xué)生去編寫，尤其是學(xué)會調(diào)試。隨著章節(jié)的推進(jìn)，給出的可運(yùn)行代碼逐步減少至不給。這樣處理是可以讓學(xué)生在初學(xué)時(shí)不至于無從入手，而且可以讓程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)不牢的學(xué)生有時(shí)間通過實(shí)踐強(qiáng)化鞏固，讓學(xué)生獲得編程樂趣。

另外，上機(jī)實(shí)踐時(shí)可將學(xué)生分成若干小組，每個(gè)小組選出一個(gè)學(xué)習(xí)較好的學(xué)生為組長，上機(jī)中組長可以幫助組員進(jìn)行程序的調(diào)試和講解，使學(xué)生能夠閱讀程序理解程序所表達(dá)的意義。學(xué)生對知識點(diǎn)理解的角度和教師的角度可能不同，有時(shí)候同學(xué)請教比教師更能讓他們接受，從現(xiàn)實(shí)課堂中反映，學(xué)生確實(shí)更愿意向同學(xué)請教。

組員們在討論中產(chǎn)生解決不了的問題，再與教師討論得到解答，這樣的互動(dòng)改革既可以有效解決教師逐一回答時(shí)間有限的問題，又可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，學(xué)生之間不斷相互學(xué)習(xí)共同提高，真正讓大家都能動(dòng)起手來，鍛煉編程能力和舉一反三的自學(xué)能力，為將來到社會工作打下扎實(shí)的基礎(chǔ)。

教師在指導(dǎo)中要引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會讀懂程序錯(cuò)誤提示，自己調(diào)試修改程序，提高學(xué)生實(shí)踐水平。加強(qiáng)對學(xué)生舉一反三能力的培訓(xùn)，讓實(shí)踐教學(xué)反哺理論教學(xué)，使學(xué)生對理論有更深層次的理解。培養(yǎng)學(xué)生良好的程序編寫習(xí)慣和風(fēng)格，注重程序注解。

4.開展課外講座。在課外，邀請已學(xué)過這門課程的學(xué)生和正在學(xué)習(xí)的學(xué)生進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)交流。尤其是一些已經(jīng)參加工作的學(xué)生，他們可以帶來更多的實(shí)際案例，這些案例比教材中提供的更新穎、更具體，涉及到更全面知識的融會貫通，而且他們可以提供工作中有關(guān)《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法》這門課程的經(jīng)驗(yàn)，可以讓學(xué)生們了解與社會接軌的知識，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

四、總結(jié)

近年畢業(yè)生就業(yè)問題日趨嚴(yán)重，通過上述討論發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法課程的教學(xué)形式已不能滿足現(xiàn)階段實(shí)際要求，地方高等院校如何進(jìn)行應(yīng)用型人才培養(yǎng)改革，培養(yǎng)出適應(yīng)社會需求的應(yīng)用型人才成為研究重點(diǎn)。本文以地方院校信息與計(jì)算科學(xué)專業(yè)的《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法》課程為例，探討一系列的教學(xué)改革措施，以達(dá)到應(yīng)用型人才培養(yǎng)的目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)：

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A Study on "Data Structure and Algorithm" Curriculum Reformation

LI Ting，XU Hong-ru

（School of Mathematics，Jiaying University，Meizhou，Guangdong 514015，China）

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法范文第2篇

【關(guān)鍵詞】數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法 實(shí)驗(yàn)改革 平臺建設(shè)

【中圖分類號】 G 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A

【文章編號】0450-9889（2014）07C-0132-03

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法實(shí)驗(yàn)是計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生必修基礎(chǔ)課數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法的配套實(shí)驗(yàn)課程，是培養(yǎng)學(xué)生程序設(shè)計(jì)技能必不可少的重要環(huán)節(jié)。其目標(biāo)之一是培養(yǎng)學(xué)生能運(yùn)用理論知識與算法技術(shù)分析解決實(shí)際問題，能運(yùn)用高級程序設(shè)計(jì)語言編程實(shí)現(xiàn)算法。從近年實(shí)驗(yàn)情況來看，在上機(jī)編寫程序?qū)崿F(xiàn)具體算法時(shí)遇到的種種問題，效果不容樂觀，學(xué)生很難按時(shí)完成實(shí)驗(yàn)所要求的內(nèi)容。

一、實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問題與分析

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法實(shí)驗(yàn)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的技術(shù)基礎(chǔ)課，經(jīng)過多年實(shí)驗(yàn)教學(xué)分析，發(fā)現(xiàn)普遍存在如下主要問題：

（一）課程抽象，實(shí)驗(yàn)難度大

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)具有一定的抽象性，學(xué)生面對抽象概念在學(xué)習(xí)過程中常會遇到困難，基本每本理論教材在呈現(xiàn)概念時(shí)都會受到多方面限制，比如篇幅的限制，省略了算法細(xì)節(jié)部分或只給出偽代碼，由學(xué)生自己補(bǔ)充，學(xué)生需要將算法用程序設(shè)計(jì)方法實(shí)現(xiàn)，完成有一定難度和技巧的程序設(shè)計(jì)并上機(jī)調(diào)試運(yùn)行。對編程基礎(chǔ)稍微薄弱的學(xué)生來說，就會出現(xiàn)不小的困難。

（二）實(shí)驗(yàn)相關(guān)資料偏少

由于學(xué)生基礎(chǔ)薄弱，實(shí)驗(yàn)前又沒有更多的相關(guān)實(shí)驗(yàn)資料進(jìn)行預(yù)習(xí)，僅靠看課本理論和實(shí)驗(yàn)時(shí)的幾個(gè)學(xué)時(shí)難以完成實(shí)驗(yàn)所要求的任務(wù)，也就談不上創(chuàng)新人才的培養(yǎng)。

（三）學(xué)生程序設(shè)計(jì)語言課程基礎(chǔ)薄弱

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法課程是第四學(xué)期開設(shè)，對于很多先修課程要求高，高級程序設(shè)計(jì)語言是大學(xué)生進(jìn)校第一、二學(xué)期學(xué)習(xí)，第一學(xué)期學(xué)習(xí)過程序設(shè)計(jì)思想，第二學(xué)期學(xué)習(xí)面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)思想，由于大部分同學(xué)高中沒接觸過計(jì)算機(jī)語言學(xué)習(xí)，對過程程序設(shè)計(jì)思想還沒掌握透，第二學(xué)期的面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)學(xué)習(xí)又開始，學(xué)習(xí)非常吃力；導(dǎo)致常用的一些語法結(jié)構(gòu)，如指針和結(jié)構(gòu)體等內(nèi)容難于理解。而這些語法恰恰是程序設(shè)計(jì)語言教學(xué)時(shí)的難點(diǎn)，也正好是學(xué)生完成數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)必須掌握的內(nèi)容，這給部分學(xué)生學(xué)習(xí)帶來了一定困難。

（四）編程語言難

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法編程語言描述主要用到C++語言，并大量用到了指針、鏈表和結(jié)構(gòu)體等運(yùn)算，這部分內(nèi)容正好是大多數(shù)學(xué)生掌握知識點(diǎn)薄弱的環(huán)節(jié)，導(dǎo)致學(xué)生很難用高級語言將教材中的算法描述出來，由于問題的堆積、實(shí)驗(yàn)的欠賬，容易使學(xué)生喪失學(xué)習(xí)興趣和信心，導(dǎo)致學(xué)生間抄襲程序或?qū)嶒?yàn)報(bào)告的現(xiàn)象。

（五）編程技巧差

普通學(xué)生在低年級只編寫過功能單一、結(jié)構(gòu)簡單的程序；而從功能單一的簡單程序向涉及算法和稍復(fù)雜程序的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)編寫過渡學(xué)習(xí)時(shí)，需循序漸進(jìn)的方式和細(xì)致的引導(dǎo)，緊密結(jié)合理論教學(xué)。學(xué)生一下從簡單編程直接到復(fù)雜的程序設(shè)計(jì)，不僅不適應(yīng)，且設(shè)計(jì)技巧性較差。

二、實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革目標(biāo)的提出

根據(jù)以上學(xué)生實(shí)驗(yàn)時(shí)出現(xiàn)的諸多問題，特提出該課程的實(shí)驗(yàn)改革目標(biāo)：

一是緊密配合理論教學(xué)，通過相關(guān)實(shí)驗(yàn)，幫助學(xué)生加深對數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)、存儲結(jié)構(gòu)、算法思想和具體實(shí)現(xiàn)等各個(gè)環(huán)節(jié)的整體理解，強(qiáng)化學(xué)生“結(jié)構(gòu)――算法――編程”三者密切相關(guān)的意識，讓學(xué)生思考和發(fā)現(xiàn)利用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)解決實(shí)際應(yīng)用問題的有效方法，從而使學(xué)生分析和解決問題的能力得到鍛煉和提高。

二是因材施教，讓原本不同水平和能力起點(diǎn)的學(xué)生通過數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)，能力和水平都有所提高，并且有興趣有信心學(xué)好數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程。

三是培養(yǎng)學(xué)生多方面能力，比如團(tuán)隊(duì)精神，口頭表達(dá)能力，對學(xué)生全方面發(fā)展起到較好的推動(dòng)作用。

三、調(diào)整實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目內(nèi)容，使其更加符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法實(shí)驗(yàn)內(nèi)容主要是編程實(shí)驗(yàn)，提高學(xué)生的實(shí)踐編程能力，鞏固和強(qiáng)化理論課的教學(xué)效果。為了保證和提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量，加深對課堂知識的理解，培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力和思維能力，嘗試對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，主要內(nèi)容有：

針對編程基礎(chǔ)較薄弱的學(xué)生，我們開發(fā)了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺，學(xué)生在該平臺上可獲知實(shí)驗(yàn)相關(guān)的更多內(nèi)容，通過平臺引導(dǎo)學(xué)生重點(diǎn)回顧程序設(shè)計(jì)語言的基礎(chǔ)知識，特別是數(shù)組和指針等有關(guān)操作。通過這些輔助手段，使學(xué)生對將要編寫程序的一些語法和程序規(guī)則有所復(fù)習(xí)和掌握。還可通過平臺對實(shí)驗(yàn)原理的動(dòng)畫演示，得到幫助和啟發(fā)，從而更好更快地完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。

每個(gè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容以章節(jié)為單位安排，依據(jù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)目的，針對計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)所要達(dá)到的不同實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)，以及考慮學(xué)生個(gè)體差異，每個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目都設(shè)置基礎(chǔ)必做題和附加選做題兩部分內(nèi)容。這兩類實(shí)驗(yàn)都需要緊密結(jié)合理論教學(xué)。必做題相對簡單，目的在于幫助學(xué)生掌握基礎(chǔ)知識。對于該部分題目，學(xué)生容易完成，能提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性并增強(qiáng)學(xué)習(xí)信心；選做題針對學(xué)有余力的學(xué)生，各個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中的必做題均設(shè)計(jì)詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備內(nèi)容，用于引導(dǎo)學(xué)生更好地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)前預(yù)習(xí)準(zhǔn)備工作；主要在于培養(yǎng)和鼓勵(lì)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和擴(kuò)大知識面，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用能力和創(chuàng)新意識，保證基礎(chǔ)弱的同學(xué)學(xué)習(xí)興趣，也提高了編程能力強(qiáng)的同學(xué)動(dòng)手能力。例如，與線性表一章理論教學(xué)相配合的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目是多項(xiàng)式加減法，這個(gè)實(shí)驗(yàn)是對線性鏈表的建立、插入、刪除、遍歷等進(jìn)行綜合運(yùn)算，對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法第一實(shí)驗(yàn)內(nèi)容來說稍有難度，可作為選作題或增加實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)。在與棧一章理論教學(xué)相配合的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目是迷宮，這部分實(shí)驗(yàn)內(nèi)容要求掌握回溯法和棧的基本運(yùn)算等知識，有一定難度；用括號匹配作為必做題，能培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立鉆研，有助于學(xué)生解決問題能力的訓(xùn)練。

四、實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法探究

實(shí)驗(yàn)前學(xué)生必須先預(yù)習(xí)和熟悉實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺，了解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的目的和要求，理解算法，描述語言的語法，查看相關(guān)資料，寫預(yù)習(xí)報(bào)告。

通過多年實(shí)驗(yàn)教學(xué)中實(shí)驗(yàn)完成情況分析，軟件工程專業(yè)的學(xué)生語言掌握較好，大部分學(xué)生能按時(shí)完成實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，其它專業(yè)的學(xué)生實(shí)驗(yàn)完成情況較差；由此，實(shí)驗(yàn)編程語言可以因?qū)W生而異，除軟件工程專業(yè)的學(xué)生采用面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)C++外，其它專業(yè)主要采用C語言描述，并且可增加前期語言學(xué)習(xí)時(shí)間。只有編程語言掌握扎實(shí)，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法實(shí)驗(yàn)才能很好地完成。

開發(fā)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺系統(tǒng)，該平臺主要包含有課程介紹、在線課程、互動(dòng)學(xué)習(xí)、下載資料等模塊。有針對性地對每一個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行詳細(xì)講解和實(shí)驗(yàn)原理分析的動(dòng)畫演示，將抽象的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)問題制作為教學(xué)動(dòng)畫，借助形象的案例理解抽象的概念。教學(xué)內(nèi)容利用Web頁面為基本元素出現(xiàn)在站點(diǎn)中，學(xué)生通過訪問站點(diǎn)來進(jìn)行交互式學(xué)習(xí)。以輔助學(xué)生自主學(xué)習(xí)為主要目的，解決學(xué)生實(shí)驗(yàn)時(shí)無從下手的局面，啟發(fā)學(xué)生思維，促進(jìn)學(xué)生程序設(shè)計(jì)能力的提高。平臺系統(tǒng)流程圖如圖1所示。

在線課程是教學(xué)平臺核心部分，也是學(xué)生對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法實(shí)驗(yàn)加深理解的重要環(huán)節(jié)，該平臺從實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)，到實(shí)驗(yàn)原理算法的演示，再通過在線課堂的視頻教學(xué)、在線測試題訓(xùn)練及各種原理進(jìn)行拓展教學(xué)。為了方便學(xué)生學(xué)習(xí)較抽象的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法，能順利進(jìn)行程序編寫，該教學(xué)平臺還包含有18個(gè)flas用于原理算法演示，主要包括棧和隊(duì)列、線性表、遞歸、查找與排序、樹、圖等內(nèi)容，每個(gè)flas都有實(shí)驗(yàn)原理及主要代碼實(shí)現(xiàn)過程，能更加形象展示數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的原理。例如：棧是一種先進(jìn)后出的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，在對棧原理進(jìn)行動(dòng)畫設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)用數(shù)組實(shí)現(xiàn)棧的特點(diǎn)，采取對棧先進(jìn)行初始化的代碼模塊來對棧進(jìn)行初始化，之后運(yùn)行相應(yīng)代碼模塊觀察壓棧出棧過程，同時(shí)還能觀察到棧中數(shù)據(jù)的變化。在大部分flas演示過程中，flash頁面左側(cè)是代碼部分，能體現(xiàn)當(dāng)前執(zhí)行的代碼，并與右側(cè)的動(dòng)畫演示及講解分析一一對應(yīng)。演示過程中如用戶需要重新開始，還可點(diǎn)擊“重新開始”按鈕。這些flas演示將代碼與動(dòng)畫有機(jī)的結(jié)合在一起，將抽象的代碼轉(zhuǎn)換為有形的動(dòng)畫，大大方便學(xué)生學(xué)習(xí)和對實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的理解。

如對棧原理進(jìn)行動(dòng)畫演示的flash點(diǎn)擊界面中壓棧代碼動(dòng)畫效果，該動(dòng)畫效果包括等待入棧的數(shù)字入棧的動(dòng)畫效果和位于等待區(qū)域的數(shù)字前移的動(dòng)畫效果。等待入棧的數(shù)字、入棧的動(dòng)畫效果和位于等待區(qū)域的數(shù)字前移的動(dòng)畫效果如圖3所示。

圖3 壓棧的動(dòng)畫效果圖

該平臺互動(dòng)學(xué)習(xí)是一個(gè)教師和學(xué)生互動(dòng)的場所，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)交互的功能，教師能添加、更改、刪除各種資源，學(xué)生、教師可以查看各種資源庫里的資源。同時(shí)，學(xué)生可從平臺上下載練習(xí)題和測試練習(xí)題資料，練習(xí)題有主要算法描述，可幫助學(xué)生進(jìn)一步理解每個(gè)章節(jié)的算法原理，測試練習(xí)題有自動(dòng)報(bào)錯(cuò)功能。

五、改革數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)考核方式

讓學(xué)生對以前所做實(shí)驗(yàn)作一個(gè)分析和總結(jié)。具體操作方案如下：首先將學(xué)生自由分組，小組成員共同從以前做過的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目選做題中選擇一個(gè)進(jìn)行程序的分析設(shè)計(jì)和編碼實(shí)現(xiàn)，要求考慮程序的編寫規(guī)范，程序的執(zhí)行效率等方面。考核時(shí)，由實(shí)驗(yàn)教師從該小組隨機(jī)抽取學(xué)生到講臺進(jìn)行講解和演示，根據(jù)程序完成情況和學(xué)生演示情況，決定該小組成員的平均得分，而每位學(xué)生的具體得分由小組成員內(nèi)部根據(jù)該學(xué)生在該程序?qū)崿F(xiàn)中的工作情況決定。通過這種方式，能培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)意識，達(dá)到互學(xué)互助的效果，同時(shí)也鍛煉了學(xué)生的表達(dá)能力。

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)教學(xué)改革的創(chuàng)新之處在于依托一門編程語言以及所開發(fā)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺，因材施教，根據(jù)不同專業(yè)實(shí)際情況，綜合考慮進(jìn)行實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備的合理設(shè)置，幫助學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課上找到自己的最好學(xué)習(xí)方式，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量。

【參考文獻(xiàn)】

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[2]朱洪浩.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程“工程化”實(shí)踐教學(xué)模式研究[J].赤峰學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)），2013（15）

[3]馬曉波，王翠茹.《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》實(shí)踐教學(xué)改革探討[J].內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（社會科學(xué)版），2010（02）

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法范文第3篇

關(guān)鍵詞：算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；案例教學(xué)；算法可視化；能力培養(yǎng)

作者簡介：鄭恭明（1980-），男，重慶人，長江大學(xué)電信學(xué)院，講師。（湖北荊州434023）

中圖分類號：G642.0     文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A     文章編號：1007-0079（2012）08-0083-01

“算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”是計(jì)算機(jī)軟件編程技術(shù)的核心課程，也是電子信息類專業(yè)的軟件基礎(chǔ)課程。該課程不僅要注重提高學(xué)生對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)理論的理解，鍛煉學(xué)生抽象思維和研究創(chuàng)新能力，更要注重培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力，使學(xué)生熟練掌握組織、存儲和處理數(shù)據(jù)的方法，并編寫出正確、清晰和高效的算法程序。本文從本院大類招生以來“算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程教學(xué)的實(shí)際出發(fā)對理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)進(jìn)行了相關(guān)探索。

一、該課程存在的問題

“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程比較突出的特點(diǎn)是：[1]概念較多、理論性強(qiáng)、內(nèi)容抽象、邏輯性強(qiáng)、程序復(fù)雜。教學(xué)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，學(xué)生中普遍存在概念不清的問題，學(xué)完課程后對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的本質(zhì)不能有清晰的認(rèn)識和準(zhǔn)確理解。主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：覺得算法理論太抽象，邏輯性太強(qiáng)，難理解、難掌握、有畏懼感；內(nèi)容多，概念多，學(xué)習(xí)中難以把握整體內(nèi)容，學(xué)完后不知道到底學(xué)了些什么、感覺在課堂上思路跟不上，難以消化；上課算法理論聽得懂，上機(jī)實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)算法時(shí)覺得無從下手，當(dāng)編程解決實(shí)際問題就感覺更難了；不知道學(xué)習(xí)算法在實(shí)際中有什么用，逐漸失去了學(xué)習(xí)興趣；教材上的算法多，難以全部上機(jī)實(shí)現(xiàn)；不重視上機(jī)實(shí)驗(yàn)，覺得能讀懂算法和書面編寫算法就可以了。

以下是幾個(gè)較為典型的例子：鏈?zhǔn)酱鎯Y(jié)構(gòu)中的指針，定義上是指向相關(guān)類型節(jié)點(diǎn)的變量，在存儲結(jié)構(gòu)上則對應(yīng)存儲對象的地址；數(shù)組結(jié)構(gòu)與計(jì)算機(jī)語言中的數(shù)組相混淆，數(shù)組結(jié)構(gòu)是一種邏輯結(jié)構(gòu)，與計(jì)算機(jī)內(nèi)的表示方法無關(guān)，而計(jì)算機(jī)語言中的數(shù)組則只是一種順序存儲方法；排序中的穩(wěn)定問題，不能掌握其實(shí)質(zhì)，在不同比較公式（大于，大于等于或小于、小于等于）下等值關(guān)鍵字在排序過程中是否交換順序。因此，在備課時(shí)就應(yīng)對諸如此類易于模糊的概念和細(xì)節(jié)高度重視；講授時(shí)要清晰地闡述和辨別，消除學(xué)生的畏懼；精心選擇上機(jī)題目，讓學(xué)生正確地理解概念并能在實(shí)踐中靈活運(yùn)用。

二、理論教學(xué)探索――結(jié)合專業(yè)特點(diǎn)整合課堂內(nèi)容

在理論教學(xué)中，引入跟專業(yè)背景相關(guān)的實(shí)際和經(jīng)典案例打破以抽象和枯燥知識點(diǎn)為界線的授課模式，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣；在授課形式上采用多種表達(dá)方式，特別是制作了直觀的核心算法Flas和動(dòng)態(tài)演示軟件，使學(xué)生較好地理解抽象、邏輯性強(qiáng)的復(fù)雜程序。

1.案例教學(xué)

以前“算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”教學(xué)是按章節(jié)安排的。首先講解本章節(jié)的基本理論知識，然后介紹各種算法的基本實(shí)現(xiàn)（在不同存儲形式下算法的實(shí)現(xiàn)形式），再分析各個(gè)算法的優(yōu)缺點(diǎn)等。這種填鴨式的方法只注重了“教”，而忽略了“學(xué)”的方面；癥結(jié)就在于學(xué)生并沒有真正地參與到教學(xué)中來，教學(xué)效果不理想。

為了改善這一情況，在教學(xué)中引入案例教學(xué)法，[2，3]其核心在于：在講授某一知識理論之前，以實(shí)際的案例作為切入點(diǎn)，教師圍繞所提供的案例，引導(dǎo)學(xué)生積極思考、分析、討論和實(shí)踐，從而深刻理解問題的原理和本質(zhì)?！八惴ㄅc數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”以案例為核心的教學(xué)基本思想是：按照邏輯結(jié)構(gòu)給出其相應(yīng)的案例及相關(guān)預(yù)備知識；教師解釋案例并引導(dǎo)學(xué)生理解案例；學(xué)生根據(jù)案例學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)知識并解決案例。

比如：線性表中引入多項(xiàng)式加法和約瑟夫（Joseph）問題等案例；棧與隊(duì)列引入渡船調(diào)度和農(nóng)夫過河案例；樹和二叉樹引入通信編碼壓縮案例；圖引入學(xué)習(xí)課程的拓?fù)渑判虬咐取＿@些案例既能把理論知識寓于其中，又跟電子信息類的專業(yè)特點(diǎn)相結(jié)合，從而調(diào)動(dòng)學(xué)生的主動(dòng)性并培養(yǎng)其探究性的學(xué)習(xí)態(tài)度，切實(shí)地參與到課堂中來積極思考，以真正地掌握所學(xué)的科學(xué)技術(shù)知識，提高分析問題和解決問題的能力。

2.可視化演示關(guān)鍵算法

對于抽象的算法特別是關(guān)鍵算法演示采用Flas和動(dòng)態(tài)演示軟件等可視化教學(xué)手段?？梢暬虒W(xué)是指在計(jì)算機(jī)軟件與多媒體技術(shù)的幫助下，將被感知、被想象、被推理的事物及其發(fā)展變化的形式與過程，用仿真化、模擬化、形象化、現(xiàn)實(shí)化的方式，在教學(xué)過程中盡量表現(xiàn)出來?？梢暬虒W(xué)可以使學(xué)生直觀地觀察、體驗(yàn)、發(fā)現(xiàn)、干預(yù)，利用這些生動(dòng)的信息化了的知識模型，培養(yǎng)和造就學(xué)生的認(rèn)知能力與創(chuàng)新能力。可視化教學(xué)在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)算法教學(xué)過程中所表現(xiàn)出的優(yōu)點(diǎn)有：[4，5]可改變傳統(tǒng)教學(xué)方法中的枯燥乏味局面，吸引學(xué)生的注意力；它可將文字、數(shù)據(jù)、圖片、影片等多種媒體動(dòng)態(tài)地整合在一起；它可以讓學(xué)生體會在大量不同的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)下，算法執(zhí)行效率的差異；學(xué)生可課后利用實(shí)現(xiàn)算法的可視化教學(xué)軟件探索算法的執(zhí)行過程，培養(yǎng)學(xué)生個(gè)別化學(xué)習(xí)與自學(xué)的能力。

例如：講解二叉樹的查找、遍歷、線索化、哈夫曼樹及編碼、圖的拓?fù)渑判颉㈥P(guān)鍵路徑及排序算法時(shí)，制作了Flash的算法動(dòng)畫演示系統(tǒng)和動(dòng)態(tài)顯示軟件，通過動(dòng)畫演示，學(xué)生對各抽象的邏輯操作過程有了清晰直觀的理解，達(dá)到了很好的教學(xué)效果，增強(qiáng)了學(xué)生對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中各算法的理解和掌握，從而克服了學(xué)生學(xué)習(xí)過程中的畏懼情緒，促進(jìn)了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的提高，達(dá)到教學(xué)目的。

三、實(shí)踐教學(xué)改革

實(shí)踐教學(xué)是理論教學(xué)的延續(xù)和擴(kuò)展，更是培養(yǎng)學(xué)生分析、解決問題能力的重要手段，并培養(yǎng)學(xué)生具有一定的編程能力以及解決實(shí)際問題的能力。課程中涉及大量C語言中的指針運(yùn)算，這又是C語言學(xué)習(xí)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，大部分學(xué)生對這部分知識點(diǎn)掌握不是很牢固，用起來也比較生疏。課本上的例證又有很多類C代碼的描述語句，這加大了學(xué)生理解和編寫程序的難度，導(dǎo)致很多學(xué)生對算法的思路是清晰的，但也難以用C語言將算法描述出來。

在實(shí)驗(yàn)上機(jī)這個(gè)實(shí)踐環(huán)節(jié)老師就要幫助學(xué)生解決兩個(gè)問題：用案例引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用所學(xué)知識來給出切實(shí)可行的解決方案；提高學(xué)生編寫程序的能力，特別是類C代碼轉(zhuǎn)化為C語言的能力。

要解決這兩個(gè)問題，在理論教學(xué)時(shí)就開始著手。首先是案例的引入，除了調(diào)動(dòng)學(xué)生的興趣和積極性之外，更重要的是提高學(xué)生分析、解決問題的能力――給出的問題提出可行的解決方案；其次是在算法的可視化教學(xué)中，所有算法用C語言來描述，并跟類C代碼進(jìn)行比較提高學(xué)生編寫程序的能力；最后在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和設(shè)置上緊跟理論教學(xué)的案例并進(jìn)行適當(dāng)?shù)臄U(kuò)展和提高，讓學(xué)生能更好地理解知識點(diǎn)并能加以運(yùn)用來解決實(shí)際的問題，提高編程能力。

四、過程的動(dòng)態(tài)跟蹤

在整個(gè)教學(xué)活動(dòng)中，答疑、作業(yè)和實(shí)驗(yàn)上機(jī)是掌握學(xué)生學(xué)習(xí)狀態(tài)的重要手段。除了每周固定的答疑外，還有課程的學(xué)習(xí)網(wǎng)站留言和交流，這既是課堂的有益補(bǔ)充與延伸，也是了解學(xué)生學(xué)習(xí)狀態(tài)和收集課堂反饋信息的主要手段，有助于教師及時(shí)地調(diào)整教學(xué)的進(jìn)度和方法，以達(dá)到更好的教學(xué)效果；作業(yè)既可以發(fā)現(xiàn)普遍存在的問題，也可以了解一些學(xué)生的獨(dú)到思維方法，然后一起提出來共同討論、理清思路、加深理解，從而督促學(xué)生獨(dú)立學(xué)習(xí)，有利于學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的提高和良好學(xué)風(fēng)的形成；上機(jī)實(shí)驗(yàn)不僅可以發(fā)現(xiàn)學(xué)生編程上的不足，同時(shí)還有助于發(fā)現(xiàn)一些平時(shí)能寫出比較好的程序或能在課余時(shí)間自己編寫一些優(yōu)秀的應(yīng)用程序的學(xué)生，因材施教，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)和競爭力。

五、總結(jié)

筆者從“算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”的課程體系和專業(yè)的特點(diǎn)出發(fā)，把知識體系傳授和提高學(xué)生以工程實(shí)踐能力為主的綜合素質(zhì)緊密結(jié)合，以案例引入打開思路，結(jié)合教學(xué)內(nèi)容培養(yǎng)學(xué)生對問題的分析能力和實(shí)踐應(yīng)用能力，從而達(dá)到提高該課程的教學(xué)效果的目的，并取得了良好的效果。

參考文獻(xiàn)：

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數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法范文第4篇

關(guān)鍵詞：案例教學(xué)；數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；教學(xué)法

0.引言

當(dāng)前高校教學(xué)改革的主要目標(biāo)之一，是改變傳統(tǒng)的以教師為中心的教學(xué)模式，構(gòu)建一種既能發(fā)揮教師的指導(dǎo)作用，又能充分體現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)主體作用和個(gè)性化學(xué)習(xí)的新型教學(xué)模式。為實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，教師應(yīng)積極利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行教學(xué)活動(dòng)，并在此基礎(chǔ)上逐步實(shí)現(xiàn)教學(xué)模式、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法的改革。同時(shí)，多媒體和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為構(gòu)建新型的教學(xué)模式及實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中“以問題為中心”的教學(xué)模式提供了基礎(chǔ)。另外，以問題為中心的案例教學(xué)是目前比較流行的一種教學(xué)方法，即學(xué)生利用所學(xué)的知識和技能解決一系列實(shí)際問題，從而達(dá)到建構(gòu)經(jīng)驗(yàn)的目的。案例教學(xué)強(qiáng)調(diào)把學(xué)習(xí)設(shè)置到有意義的問題情境中，通過學(xué)習(xí)者的相互協(xié)作來解決真正的問題，從而有效地學(xué)習(xí)隱含在問題背后的科學(xué)知識，增強(qiáng)解決問題的技能和自主學(xué)習(xí)的能力。

1.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法課程知識體系

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法是程序設(shè)計(jì)、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫原理與設(shè)計(jì)等課程的重要基礎(chǔ)，在計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)課程體系中占據(jù)非常重要的地位，是一門理論與實(shí)踐并重的課程。該課程內(nèi)容豐富、概念多、高度抽象、綜合性和實(shí)踐性強(qiáng)，這些因素給教學(xué)帶來了較大難度，教學(xué)效果是否良好將直接影響學(xué)生數(shù)據(jù)抽象能力和程序設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)。以問題為中心的教學(xué)法，綜合了自主學(xué)習(xí)、發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)、協(xié)作學(xué)習(xí)、綜合學(xué)習(xí)等多種學(xué)習(xí)方式的優(yōu)勢，對激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、學(xué)習(xí)自主性和創(chuàng)造性，培養(yǎng)學(xué)生的協(xié)作精神與自學(xué)能力均有較好的效果。為了幫助學(xué)生在掌握課程知識的同時(shí)獲得探究式學(xué)習(xí)和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，提高教學(xué)效果，我們在此課程中開展了以問題為中心的案例教學(xué)研究。

該課程的教學(xué)體系以數(shù)據(jù)元素之間的邏輯關(guān)系為主線，以線性表、樹、圖等為分支，以不同邏輯關(guān)系的邏輯結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、存儲結(jié)構(gòu)以及操作算法和算法實(shí)現(xiàn)作為基本知識點(diǎn)，每種邏輯結(jié)構(gòu)都有其實(shí)際應(yīng)用，知識體系結(jié)構(gòu)層次清晰，示例豐富，適合開展以問題為中心的案例教學(xué)。因此，我們從中選取了“?！薄瓣?duì)列”“二叉樹”及“圖”的應(yīng)用等內(nèi)容作為教學(xué)單元開展教學(xué)研究。

2.以問題為中心的案例教學(xué)實(shí)施過程

我們在教學(xué)過程中選取適合以問題為中心的案例教學(xué)單元進(jìn)行方案設(shè)計(jì)，針對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法課程創(chuàng)設(shè)教學(xué)環(huán)境，借助網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺實(shí)施案例教學(xué)，最后進(jìn)行教學(xué)效果的評測與總結(jié)。在具體的工作過程中，我們按照探究未知知識領(lǐng)域的途徑，通過提出問題、分析問題、創(chuàng)造性地解決問題、知識遷移等步驟對該教學(xué)方式予以實(shí)施，如圖1所示。該課題已于2011年9月至2011年12月、2012年9月至2012年12月分別開展了2個(gè)學(xué)期、4個(gè)班的教學(xué)實(shí)踐。

下面以“哈夫曼算法的應(yīng)用”為例闡述以問題為中心的案例教學(xué)過程。

（1）明確學(xué)習(xí)目標(biāo)與要求。本單元的教學(xué)要求為掌握樹的帶權(quán)外部路徑長度的計(jì)算，掌握哈夫曼算法的主要思想及哈夫曼樹的構(gòu)造，掌握哈夫曼編碼。

（2）創(chuàng)設(shè)情境，提出問題。問題情境指學(xué)生在問題教學(xué)中所面臨的一種“有目的但不知如何達(dá)到”的心理困境。問題情境就是一種心理狀態(tài)，即學(xué)生接觸到的學(xué)習(xí)內(nèi)容與原有認(rèn)知水平不和諧、不平衡時(shí)，學(xué)生急需解決疑難問題的心理狀態(tài)。例如，教師提出在電文發(fā)送系統(tǒng)中，如何設(shè)計(jì)電文編碼，使發(fā)送的碼長最短？發(fā)送郵件附件的時(shí)候，經(jīng)常進(jìn)行文件壓縮，如何實(shí)現(xiàn)文件壓縮？

（3）分析問題。學(xué)生明確要探究的問題之后，在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺上學(xué)習(xí)“哈夫曼算法”相關(guān)知識，如二叉樹、樹的帶權(quán)外部路徑長度、哈夫曼算法思想、哈夫曼編碼等，擬訂出問題的解決方案。

（4）解決問題。學(xué)生通過自主學(xué)習(xí)，明確哈夫曼樹是帶權(quán)路徑長度最短的二叉樹，并作哈夫曼編碼，得到的碼長最短。因此，在電文發(fā)送系統(tǒng)中，利用哈夫曼算法設(shè)計(jì)電文編碼，使發(fā)送的碼長最短。同理，也可以使用哈夫曼算法對文件進(jìn)行壓縮。

（5）知識的遷移。哈夫曼編碼在數(shù)據(jù)編碼中的應(yīng)用是哈夫曼算法應(yīng)用于各項(xiàng)技術(shù)中的典型實(shí)例。此外，由于哈夫曼樹具有帶權(quán)路徑長度最小的特性，它還能應(yīng)用于其他具體的事物決策中。

①圖像壓縮問題。大數(shù)據(jù)量的圖像信息會給存儲器的存儲容量、通信干線信道的帶寬、計(jì)算機(jī)的處理速度帶來極大的壓力。單純靠增加存儲器容量、提高信道帶寬和計(jì)算機(jī)的處理速度等方法來解決這個(gè)問題是不現(xiàn)實(shí)的。此時(shí)需要考慮壓縮，壓縮的關(guān)鍵在于編碼。對于數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼時(shí)出現(xiàn)頻率較高的數(shù)據(jù)，編碼器輸出較短的碼字，而對于出現(xiàn)頻率較低的數(shù)據(jù)，則用較長的碼字表示，從而實(shí)現(xiàn)壓縮。通過對哈夫曼樹的原理及應(yīng)用的研究，我們可以在遇到某些具體應(yīng)用問題時(shí)獲得啟示和解決思路。

②二叉查找樹。例如，成績表有10000個(gè)分?jǐn)?shù)，學(xué)生成績在5個(gè)等級的分布如表1所示，要求設(shè)計(jì)查找樹。

根據(jù)分?jǐn)?shù)比例（當(dāng)做權(quán)值）設(shè)計(jì)出哈夫曼樹，如圖2所示，即為二叉查找樹，靠近根的結(jié)點(diǎn)表示大比例分?jǐn)?shù)段。通過計(jì)算，在查找成績時(shí)時(shí)間性能上有很大的提高，類似的問題可以通過二叉樹對此進(jìn)行更深入的研究。

（6）教學(xué)實(shí)驗(yàn)。教學(xué)實(shí)驗(yàn)是對學(xué)生綜合素質(zhì)進(jìn)行訓(xùn)練的一種基本方法，是課堂教學(xué)的一種延伸，是必不可少的一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)。編程中的問題往往比平時(shí)的習(xí)題復(fù)雜得多，也更接近實(shí)際。編程能使學(xué)生所學(xué)的知識“活”起來，達(dá)到深化理解和靈活掌握教學(xué)內(nèi)容的目的。同時(shí)，編程也是對學(xué)生軟件設(shè)計(jì)綜合能力的訓(xùn)練。本單元教學(xué)任務(wù)完成后，學(xué)生以小組為單位進(jìn)行綜合實(shí)驗(yàn)。

①實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私夤蚵鼧涞膽?yīng)用，掌握哈夫曼樹的構(gòu)造方法及哈夫曼編碼的應(yīng)用。

②實(shí)驗(yàn)步驟：

a）輸入一串字符，模擬電文發(fā)送系統(tǒng)中的發(fā)送字符，統(tǒng)計(jì)其中所有的不同字符及其個(gè)數(shù)，得出每個(gè)不同字符在文中出現(xiàn)的頻率。

b）根據(jù)每個(gè)字符頻率建立哈夫曼樹，輸出字符的編碼，模擬電文系統(tǒng)中的編碼系統(tǒng)。

c）輸入一個(gè)0.1字串，得出其譯碼，模擬電文系統(tǒng)中的譯碼系統(tǒng)。

③實(shí)驗(yàn)要求：按組完成實(shí)驗(yàn)，填寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告，匯報(bào)程序運(yùn)行過程、結(jié)果等。

（7）對本次案例教學(xué)結(jié)果進(jìn)行檢驗(yàn)。教師完成一個(gè)階段的教學(xué)任務(wù)后，應(yīng)重點(diǎn)檢查學(xué)生對知識點(diǎn)的掌握情況。另外，教師還應(yīng)該定期檢查每個(gè)小組的團(tuán)隊(duì)學(xué)習(xí)情況并打分，對協(xié)作效率較高的小組給予肯定和表揚(yáng)。

教師在收集、整理分析教學(xué)結(jié)果的基礎(chǔ)上，要對本單元專題的教學(xué)試驗(yàn)進(jìn)行反思，肯定成功的經(jīng)驗(yàn)并推廣；對存在的問題認(rèn)真分析原因，并提出改進(jìn)措施和解決辦法；依據(jù)反思結(jié)果，及時(shí)調(diào)整和修改后續(xù)學(xué)習(xí)單元的教學(xué)方案和教學(xué)策略，以期在下次教學(xué)試驗(yàn)中取得更好的教學(xué)效果。

3.教學(xué)效果測評

在課題的實(shí)踐中，我們對案例教學(xué)效果的評價(jià)包含兩個(gè)方面：對學(xué)生而言，主要從知識點(diǎn)的掌握程度、理解程度和是否能獨(dú)立地應(yīng)用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法解決實(shí)際問題，以及能否動(dòng)手實(shí)現(xiàn)具體的應(yīng)用等指標(biāo)來進(jìn)行評價(jià)；對教師而言，主要從教學(xué)效果方面進(jìn)行評價(jià)，綜合評價(jià)各個(gè)因素。因此，提高對案例教學(xué)重要性的認(rèn)識，客觀準(zhǔn)確地評估案例教學(xué)的效果，培養(yǎng)學(xué)生綜合能力，促進(jìn)案例教學(xué)質(zhì)量的提高，具有十分重要的意義。

在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法課程中開展以問題為中心的案例教學(xué)方式深受學(xué)生歡迎，也獲得教師們的好評。

1）學(xué)生成績評價(jià)。

（1）總結(jié)性評價(jià)——期末考試情況。圖3是2008-2010級計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)學(xué)生數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法期末考試成績的比較圖。

從圖3可以看出，采用以問題為中心案例教學(xué)法的2010級學(xué)生總體考試成績比2008級和2009級要好，及格率及平均分普遍都高。

（2）形成性評價(jià)——實(shí)驗(yàn)作業(yè)及分組匯報(bào)情況。圖4是2008-2011級計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)學(xué)生數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法課程實(shí)驗(yàn)作業(yè)及匯報(bào)情況比較圖。

從圖4可以看出，采用以問題為中心的案例教學(xué)的2010和2011級學(xué)生平時(shí)學(xué)習(xí)表現(xiàn)總體比2008和2009級要好，優(yōu)秀率及良好率占的比例都較高。

2）教師表現(xiàn)評價(jià)。

經(jīng)過課題研究組成員的多次探討，教師們編寫了許多有代表性的教學(xué)案例，并在課堂上加以實(shí)施。學(xué)生在網(wǎng)上評教時(shí)給相關(guān)任課教師的評價(jià)達(dá)到優(yōu)秀等級，課題研究組教師授課表現(xiàn)也得到上級領(lǐng)導(dǎo)及教學(xué)專家的好評。例如，2010年，案例教學(xué)“二叉樹”獲得學(xué)院講課比賽第一名；2011年，以問題為中心的案例教學(xué)“圖的應(yīng)用”獲得學(xué)院講課比賽第二名；2012年，課題組一位老師以問題為中心的案例教學(xué)“Kinect的應(yīng)用”在學(xué)校講課比賽中獲得全校第二名。

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法范文第5篇

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；算法；軟件設(shè)計(jì)

【中圖分類號】TP311.12-4；G642

一、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法概述

1.1數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是一門研究數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和存儲結(jié)構(gòu)（物理結(jié)構(gòu)）以及它們之間的關(guān)系的學(xué)科，且為該結(jié)構(gòu)定義相應(yīng)的運(yùn)算設(shè)計(jì)相應(yīng)的算法。這里的數(shù)據(jù)是指可輸入到計(jì)算機(jī)能被程序處理的符號的集合。其中，數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)是指數(shù)據(jù)之間邏輯關(guān)系的描述，邏輯結(jié)構(gòu)的分類有線性結(jié)構(gòu)、樹形結(jié)構(gòu)和圖結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)的存儲結(jié)構(gòu)是指數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中存儲結(jié)構(gòu)，也稱為物理結(jié)構(gòu)，在程序設(shè)計(jì)語言中，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)直接反映在數(shù)據(jù)類型上，比如一個(gè)整型變量就是一個(gè)節(jié)點(diǎn)，根據(jù)類型給他分配內(nèi)存單元。

1.2算法

1.2.1算法是由基本運(yùn)算及規(guī)定的運(yùn)算順序所構(gòu)成的完整的解題步驟。計(jì)算機(jī)算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系，算法最終依附于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)直接影響算法的選擇和運(yùn)行效率。運(yùn)算是計(jì)算機(jī)完成的，這就要設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)在操作時(shí)對相的一些操作模式，如插入、刪除和修改的算法。也就是說，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)還需要給出每種結(jié)構(gòu)類型所定義的各種運(yùn)算的算法。

1.2.2算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)研究的目的簡單地說就是優(yōu)化代碼，提高程序執(zhí)行效率。比如，把一堆無順的數(shù)據(jù)通過一個(gè)算法實(shí)現(xiàn)順序排列實(shí)現(xiàn)方法太多太多，但是也許運(yùn)行速率最快的占用的存儲空間很大也許運(yùn)行速率不是很快的占用的存儲空間卻很小，所以要通過算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)分析。

二、數(shù)據(jù)機(jī)構(gòu)經(jīng)典算法的選擇

選擇經(jīng)典算法的重要性，PASCAL語言的創(chuàng)始人、著名的計(jì)算機(jī)科學(xué)家N.沃思說得好“程序=數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)+算法”，足以見得算法在程序設(shè)計(jì)中的重要地位。在合理的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，算法是對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的操作（運(yùn)算），是數(shù)據(jù)處理的核心。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中所講的基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)有線性表、堆棧、隊(duì)列、數(shù)組、樹、二叉樹、圖以及相應(yīng)的算法。一個(gè)算法是建立在某種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，一個(gè)算法不可能脫離數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)而孤立存在。只有通過分析算法，才能真正掌握某種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。一個(gè)經(jīng)典算法往往能起到以一當(dāng)十、以點(diǎn)帶面的關(guān)鍵作用。選擇好經(jīng)典算法后下一步就是要對其展開綜合分析，下面以具體的算法為例進(jìn)行討論。

三、利用經(jīng)典算法說明基本原理

3.1經(jīng)典算法應(yīng)能體現(xiàn)某個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基本特征

我們知道線性表順序存儲時(shí)其優(yōu)點(diǎn)是能夠?qū)γ總€(gè)數(shù)據(jù)元素隨機(jī)訪問，存儲密度高，其缺點(diǎn)是插入、刪除操作時(shí)需要移動(dòng)大量的數(shù)據(jù)元素，操作效率低?！跋蛴行颍ㄓ尚〉酱蠡蛴纱蟮叫。┑木€性表（順序存儲）插入一個(gè)新的數(shù)據(jù)元素”，這一經(jīng)典算法集中反映了線性表順序存儲的這些特點(diǎn)。

分析：將一個(gè)值為X的數(shù)據(jù)元素插入到有序（由小到大或由大到?。┑木€性表（順序存儲）中，可以分兩步進(jìn)行，首先查找到值為X的數(shù)據(jù)元素在線性表中應(yīng)有的位置，采用從頭到尾循環(huán)比較的方法確定其位置I，然后，將第I個(gè)以后的全部數(shù)據(jù)元素向后移動(dòng)一個(gè)存儲單元，最后將值為X的數(shù)據(jù)元素存放到第I個(gè)位置上，線性表元素個(gè)數(shù)增1。

【算法1】

PROCEDUREINSERT（V，m，n，X）

//將值為X的數(shù)據(jù)元素插入到V數(shù)組中，（線性表順序存貯在V中）m為最多元素個(gè)數(shù)，n為當(dāng)前實(shí)際元素個(gè)數(shù)IF（m=n）THEN{“OVERFLOW”；RETURN}FORI=1TOnDO

IF（X〈V（I））THENBREAK

FORJ=nTOIBY-1DOV（J+1）=V（J）V（I）=X

n=n+1

RETURN

分析：【算法1】的優(yōu)點(diǎn)是簡單，便于理解，缺點(diǎn)是：①循環(huán)體內(nèi)有提前退出語句，不利于結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)；②確定新數(shù)據(jù)元素位置和移動(dòng)數(shù)據(jù)元素分兩步進(jìn)行，有重復(fù)操作，可以改進(jìn)之，將兩步合并一步完成，即將循環(huán)比較與移動(dòng)數(shù)據(jù)元素同時(shí)進(jìn)行。從線性表的尾部開始向前循環(huán)比較，比新數(shù)據(jù)元素大者后移，直到小于等于時(shí)停止。

【算法2】

PROCEDUREINSERT（V，m，n，X）

IF（m=n）THEN{“OVERFLOW”；RETURN}

I=n

WHILE（I〉=1）AND（V（I）〉X）DO{V（I+1）=V（I）；I=I-1}V（I+1）=X

n=n+1

RETURN

分析：注意【算法2】中循環(huán)條件，當(dāng)循環(huán)結(jié)束后I=0或V（I）〈=X，新數(shù)據(jù)元素的位置為I+1，【算法1】的時(shí)間復(fù)雜度為0（2n），而【算法2】的時(shí)間復(fù)雜度為0（n），效率提高一倍。循環(huán)結(jié)構(gòu)是結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)中最基本最核心的部分，歸納循環(huán)條件是關(guān)鍵?！舅惴?】能進(jìn)一步推廣。

3.2利用經(jīng)典算法學(xué)習(xí)算法設(shè)計(jì)

經(jīng)典算法能給學(xué)習(xí)者以啟示、示范作用。分析：可以將【算法2】用于對線性表（順序存儲）排序算法中。在直接插入排序算法中，其算法思想是從第2個(gè)數(shù)據(jù)元素開始直到第n個(gè)數(shù)據(jù)元素，逐一插入到已有序的子線性表中。【算法3】

PROCEDURESORT（V，n）

FORI=2TOnDO

{Y=V（I）

J=I-1

WHILE（J〉=1）AND（V（J）〉Y）DO{V（J+1）=V（J）；J=J-1}V（J+1）=Y}

RETURN

分析：【算示3】其結(jié)構(gòu)分為雙重循環(huán)，外循環(huán)完成逐一取數(shù)據(jù)元素，即取第I個(gè)數(shù)據(jù)元素，內(nèi)循環(huán)完成將第I個(gè)數(shù)據(jù)元素插入到前I-1個(gè)已有序的子線性表中。內(nèi)循環(huán)完成的功能可以獨(dú)立成為一個(gè)子函數(shù)（子過程），可以借用【算法2】。這正是結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)思想的體現(xiàn)，即主程序完成任務(wù)的劃分，說明“做什么”，子函數(shù)（子過程）完成任務(wù)的具體實(shí)現(xiàn)，說明“如何做”。結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)方法采取“分解”的手段來控制系統(tǒng)的復(fù)雜性，將大系統(tǒng)劃分為若干個(gè)相對獨(dú)立的、功能單一的子模塊。一方面子函數(shù)（子過程）可以實(shí)現(xiàn)軟件的重用性，在不同的程序段有相同的處理過程時(shí)調(diào)用子函數(shù)（子過程），減少軟件開發(fā)的工作量；另一方面子函數(shù)（子過程）對具體的實(shí)現(xiàn)技術(shù)細(xì)節(jié)進(jìn)行隱藏，便于開發(fā)人員集中精力把握軟件開發(fā)的核心和主要問題，降低了軟件開發(fā)難度，從而保證軟件質(zhì)量。

四、結(jié)束語

對于計(jì)算機(jī)科學(xué)來說，算法的概念至關(guān)重要。通俗的講，算法是指解決問題的一種方法或一個(gè)過程，在眾多的算法中選擇好少量的經(jīng)典算法對于研究數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以及解決實(shí)際問題至關(guān)重要。掌握好經(jīng)典算法的原理和規(guī)律，將對計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)開發(fā)起到事半功倍的作用。

參考文獻(xiàn)：