数据结构与算法课程教学实施方案

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1、中国大学教学2011年第3期数据结构与算法课程教学实施方案张铭耿国华陈卫卫胡学钢摘要：介绍了《高等学校计算机科学与技术专业核心课程教学实施方案》中“数据结构与算法”课程的设计理念。该课程方案以问题求解为导向，贯穿数据结构理论、抽象和设计的三个形态，强调围绕抽象数据类型（ADT）的有效表述，建立数据结构的逻辑结构、存储结构和运算的有机联系，并配备扎实的实践训练。分层次培养创新的科张铭耿国华学型人才、综合的工程型人才、技术的应用型人才。关键词：数据结构；算法；计算机科学与技术；核心课程；问题求解；实践教学；课程建设[1,2]作为计算机学科一个重要的分

2、支，数据结构与算法Curricula）和我国教育部CCC2006学科规范，分析的研究涉及构筑计算机求解问题过程的两大基石：刻画当前IT技术发展需求，结合各位作者在高校长期开设的[3]实际问题中信息及其关系的数据结构，描述问题解决方“数据结构与算法”教学成果，编写了“数据结构与算[4]案的算法。法”教学实施方案。本文详细介绍该实施方案的基本人们利用计算机的目的是解决实际的应用问题。在定位、理论知识体系、实践应用方案等内容。明确所要解决问题的基础上，经过对问题的深入分析和抽象，为其建立一个逻辑模型并分析基本的运算，然后一、课程的基本定位确定恰当的数据

3、结构表示该模型，在此基础上设计合适1．课程的定位数据存储及相关算法，最后完成具体的程序来模拟和解决实际问题。作为一门重要的专业核心必修课程，“数据结构与计算机求解问题的核心是算法设计，而算法设计又算法”课程既是对以往课程的深入和扩展，也为深入地高度依赖于数据结构，数据结构的选择则取决于问题本学习其他专业课程打下基础。课程中排序问题算法以及身的需求。可以说“数据结构与算法”是计算机专业课基本的树、图等数据结构，是计算机科学的基本功。程的核心。B+树、散列（Hash）等高级数据结构，也是数据库、在“高等学校计算机科学与技术专业核心课程教学操作系统、编

4、译原理、计算机网络等重要专业课程的基实施方案”研究项目的支持下，本课程项目小组跟踪研础。本课程在计算机学科中与其他课程的关系如图1究美国IEEE/ACMCC2001-2005课程体系（Computing所示。Web信息处理：人工智能：数据库概论：操作系统：编译原理：图形图像：图、字符、散列、广义表、集合、线性表、多链表、队列、存储管理表、字符串、栈、队列栈、图、矩阵、排序、索引、检索有向图、搜索树排序、B+索引树排序、目录树散列表、语法树空间索引、检索算法分析与设计数据结构与算法计算复杂性理论概率统计计算概论集合论与图论图1“数据结构与算法”课程

5、在计算机学科中的重要地位理数据元素的表示及相关操作，涉及数据的逻辑结构、数据2．知识体系的存储结构和数据的运算。算法是程序的逻辑抽象，是解决数据结构描述的是按照一定逻辑关系组织起来的待处某类客观问题的处理步骤。数据结构与算法呈相互依赖的关张铭，北京大学信息科学技术学院教授；耿国华，西北大学信息科学与技术学院教授，第四届高等学校教学名师奖获得者；陈卫卫，解放军理工大学指挥自动化学院教授。56系，只有恰当地确立了问题的模型结构，才能选择和设计合适的解决方法。数据结构与算法的知识体系如图2所示。前沿应用：后缀树、XMLDOM树、搜索引擎⋯⋯抽象数据类型

6、（ADT）算法分析时空折衷基础逻辑运算存储嗥理论线性（表、栈、队列、排序：插入、分治、快顺序、链接、散列、索串）排、堆排、基数引抽象树（二叉树、检索：二分、散列内存、外存森林）设计外排序、图（有向、无向、DAG）索引：BST、B+B+树、倒排扩展研究：：外排序，广义表，稀疏矩阵，字符树，Patricia树，AVL，红黑树，伸展树⋯⋯图2“数据结构与算法”知识体系图常见逻辑关系有：线性结构、树形结构、图结构和高级二叉搜索树等。Patricia树、后缀树是目前热点研究文件结构。常见的存储方法有：顺序方法、链接方法、的字符树，伸展树、红黑树是比平衡二叉

7、树（AVL）更索引方法、散列方法。建立在数据结构之上的有效运算为实用的二叉搜索树（BST）。向学生介绍这些学科前沿是问题求解的核心。排序、检索是最经典的运算，为了的数据结构，加强课程的深度和广度，有助于拓宽学生加快检索速度往往需要预先建立索引。的知识面，提高解决实际问题的能力。整个数据结构与算法的知识结构可以划归为基础篇、数据结构篇和运算篇三大体系。二、课程的分层次教学基本定位和设计思路基础篇的核心内容是数据结构与算法的基本概念，在大学计算机专业教育背景下，分层次教学的定对后续内容起到导引作用。内容包括数据结构与算法定[2]位是培养科学型、工程型

8、、应用型三类人才。本教义、抽象数据类型（AbstractDataType，简称ADT）、学实施方案，以学生为本，因材施教，进行多元化、算