《数据结构B》教学大纲

《数据结构B》教学大纲适用范围：202X版本科人才培养方案课程代码：06141141课程性质：专业必修课学分：3学分学时：48学时（理论32学时，实验16学时）先修课程：C程序设计B后续课程：数据库原理及应用适用专业：医学信息工程开课单位：电子信息工程学院一、课程说明《数据结构B》是医学信息工程专业的一门专业必修课程。本课程的主要任务是使学生体会“算法的设计建立于逻辑结构，算法的实现依赖于物理（存储）结构”，并能根据实际情况选择相应的数据结构和算法，学习如何合理地组织数据、有效地存储和处理数据，正确地对算法进行分析和评价，为今后在与本专业相关的程序设计方面打下基础。二、课程目标通过本课程的学习，使学生达到如下目标：课程目标1：能够清楚表述数据结构和算法的基本概念，并能判断计算机处理不同数据时所采用的组织方法、操作原理和实现方法。能够针对具体问题，运用数据结构课程相关知识和批判思维，分析计算机处理对象的结构特征，选择合适的数据存储结构，设计高效的操作算法。课程目标2：能够综合运用数据结构的基本原理和设计方法，研究复杂问题的特征，自主设计可行的求解方案，并能运用高级语言编写实现问题求解的应用程序，再验证其正确性。课程目标3：培养学生收集、传递和处理数据的技能；能关注科技和社会发展中的问题，培养科学的世界观、价值观和辩证唯物主义的观点；有良好的心理素质，良好的品格和顽强的意志，不断学习，以便从容地应对未来社会的挑战。课程目标4：引导学生树立和践行社会主义核心价值观，鼓励并激励学生迎难而上、不畏艰险、挑战自己。不断培养学生探索未知、追求真理、勇攀科学高峰的勇气以及精益求精的大国工匠精神，树立强烈的文化自信，提升综合素质，增强作为中国青年的责任之心，努力奋斗，勇于担当作为。三、课程目标与毕业要求《数据结构B》课程教学目标对医学信息工程专业毕业要求的支撑见表1。表1课程教学目标与毕业要求关系毕业要求指标点课程目标支撑强度4.研究4.3能够分析和解释实验数据，并通过信息综合得到合理有效的结论。课程目标1：能够清楚表述数据结构和算法的基本概念，并能判断计算机处理不同数据时所采用的组织方法、操作原理和实现方法。能够针对具体问题，运用数据结构课程相关知识和批判思维，分析计算机处理对象的结构特征，选择合适的数据存储结构，设计高效的操作算法。M5.使用现代工具5.2能够开发和利用现代工程工具、信息技术工具对复杂医学信息工程问题进行辅助设计、预测和模拟。课程目标2：能够综合运用数据结构的基本原理和设计方法，研究复杂问题的特征，自主设计可行的求解方案，并能运用高级语言编写实现问题求解的应用程序，再验证其正确性。课程目标4：引导学生树立和践行社会主义核心价值观，鼓励并激励学生迎难而上、不畏艰险、挑战自己。不断培养学生探索未知、追求真理、勇攀科学高峰的勇气以及精益求精的大国工匠精神，树立强烈的文化自信，提升综合素质，增强作为中国青年的责任之心，努力奋斗，勇于担当作为。H12.终身学习12.1能认识不断探索和学习的必要性，具备终身学习的意识，掌握自主学习的方法。课程目标3：培养学生收集、传递和处理数据的技能；能关注科技和社会发展中的问题，培养科学的世界观、价值观和辩证唯物主义的观点；有良好的心理素质，良好的品格和顽强的意志，不断学习，以便从容地应对未来社会的挑战。M注：表中“H（高）、M（中）”表示课程与相关毕业要求的关联度。四、教学内容、基本要求与学时分配1.理论部分理论部分的教学内容、基本要求与学时分配见表2。表2教学内容、基本要求与学时分配教学内容教学要求，教学重点难点理论学时实验学时对应的课程目标1.绪论1.1数据结构的研究内容1.2数据结构的基本概念和术语1.3抽象数据类型的表示与实现1.4算法和算法分析1.5小结教学要求：了解为什么学习数据结构，数据结构的主要内容是什么；掌握本门课的基本学习方法；理解各种基本概念和术语；会估算算法的时间复杂度。重点：了解数据结构主要研究内容及学习方法；熟悉基本概念和术语；掌握算法时间复杂度的计算。难点：算法时间复杂度的计算。41、2、32.线性表2.1线性表的定义和特点2.2案例引入2.3线性表的类型定义2.4线性表的顺序表示和实现2.5线性表的链式表示和实现2.6顺序表和链表的比较2.7小结教学要求：理解线性表的定义和特点；理解线性表的顺序表示和实现；理解线性表的链式表示和实现；掌握线性表的基本操作和应用。重点：顺序表和单链表的插入、删除和查找。难点：顺序表和单链表的基本操作的实现。641、2、3、43.栈和队列3.1栈和队列的定义和特点3.2案例引入3.3栈的表示和操作的实现3.4队列的表示和操作的实现3.5小结教学要求：掌握栈和队列的定义、特点、逻辑结构及其基本运算；了解栈和队列在实际编程中的基本应用。重点：栈和队列的定义、特点、基本操作。难点：循环队列的表示和实现。641、2、3、44.树和二叉树4.1树和二叉树的定义4.2案例引入4.3树和二叉树的抽象数据类型定义4.4二叉树的性质和存储结构4.5遍历二叉树4.6哈夫曼树及其应用4.7小结教学要求：了解树和二叉树的定义和特点；掌握二叉树的存储方法和遍历方法；理解哈夫曼树的构造方法，能用哈夫曼树解决实际问题。重点：二叉树的定义、性质、存储、遍历、应用。难点：二叉树的遍历。841、2、3、45.图5.1图的定义和基本术语5.2案例引入5.3图的类型定义5.4图的存储结构5.5图的遍历5.6小结教学要求：了解图的定义和基本术语；掌握邻接矩阵和邻接表这两种图的存储结构；掌握图的遍历方法。重点：邻接矩阵和邻接表。难点：图的存储结构。841、2、3、4合计32162.实验部分实验部分的教学内容、基本要求与学时分配见表3。表3实验项目、实验内容与学时实验项目实验内容和要求实验学时对应的课程目标1.线性表实验内容：顺序表和链表的初始化、插入和删除等操作。实验要求：掌握线性表的顺序存储表示和链式存储表示；掌握顺序表和链表的基本操作，包括创建、查找、插入和删除等操作。41、22.栈和队列实验内容：栈和队列的基本操作。实验要求：掌握栈和队列的初始化以及进栈、进队列、出栈、出队列等基本操作的算法实现。41、23.二叉树实验内容：二叉树的定义和存储结构。实验要求：掌握二叉树存储表示和遍历等基本算法；哈夫曼树以及哈夫曼编码的构造算法。41、24.图实验内容：图的定义和存储结构。实验要求：了解图的定义，掌握图的邻接矩阵表示法。41、2合计16五、教学方法及手段本课程以课堂讲授为主，采用启发式、讨论式教学和案例教学等，促进学生积极思考，开发学生的潜能，培养学生思考问题、分析问题和解决问题的能力；精选教学内容，使学生掌握数据组织、存储和运算的基本原理和方法，培养学生设计数据结构和算法以及分析问题的能力，为后续课程的学习打下良好基础；安排习题课，巩固课堂所学知识；通过在线课程平台，为学生提供灵活的自主学习平台。在实验教学环节中，介绍常用软件以及实验内容的思路和方案设计等。通过启发式教学、讨论式教学使学生掌握数据结构的基本理论、基本知识和基本技能。在实验前学生应复习和掌握与本实验有关的教学内容、认真阅读实验指导书；实验结束后，要认真完成实验报告。六、课程资源1.推荐教材：（1）严蔚敏，李冬梅，吴伟民.数据结构（C语言版第2版）[M].北京:人民邮电出版社,2022.01.2.参考书：（1）程杰.大话数据结构[M].北京:清华大学出版社,2020.12（2）刘畅，姚学峰.数据结构（C语言版）[M].上海:上海交通大学出版社,2016.09（3）王红梅，胡明，王涛.数据结构（C++版）[M].北京:清华大学出版社,2011.06（4）陈锐，马军霞，张建伟.数据结构（C语言实现）[M].北京:机械工业出版社,2020.083.期刊：（1）计算机学报.中国计算机学会;中国科学院计算技术研究所（2）计算机应用研究.四川省计算机研究院（3）数据分析与知识发现.现代图书情报技术;计算机与图书馆（4）计算机研究与发展.中国科学院计算技术研究所;中国计算机学会（5）ScientificData.SpringerNature（6）G.VK,ChrisL,EleniV,etal.Granule-Based-Classifier(GbC):ALatticeComputingSchemeAppliedonTreeDataStructures[J].Mathematics,2021,9(22).4.网络资源：（1）数据结构./course/zju-93001（2）VISUALGO./zh（3）CSDN./七、课程考核对课程目标的支撑课程成绩由过程性考核成绩和期末考核成绩两部分构成，具体考核/评价细则及对课程目标的支撑关系见表4。表4课程考核对课程目标的支撑考核环节占比考核/评价细则课程目标1234过程性考核课堂表现10（1）根据课堂出勤情况和课堂回答问题情况进行考核，满分100分。（2）以平时考核成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。√√√√4222实验20（1）根据每个实验的实验操作完成情况和实验报告质量单独评分，满分100分。（2）每次实验单独评分，取各次实验成绩的平均值作为此环节的最终成绩。（3）以实验成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。√√√155作业10（1）主要考核学生对各章节知识点的复习、理解和掌握程度，满分100分。（2）每次作业单独评分，取各次成绩的平均值作为此环节的最终成绩。（3）以作业成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。√√√√4321期末考核60（1）卷面成绩100分，以卷面成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。（2）主要考核数据结构的基础概念和术语；线性表、栈、队列等线性结构和树、图等非线性结构的数据组织形式等内容。（3）考试题型为：填空题、选择题、判断题、简答题、计算分析题等。√√√√20151510合计：100分43251913八、考核与成绩评定1.考核方式及成绩评定考核方式：本课程主要以课堂表现、实验、作业、期末考试等方式对学生进行考核评价。考核基本要求：考核总成绩由期末试卷成绩和过程性考核成绩组成。其中：期末试卷成绩为100分（权重60%），试题类型为填空题、选择题、判断题、简答题、计算分析题等类型，试卷中基本知识、基本理论、基本技能的试题分值不超过50%，综合应用题、分析题不低于50%；课堂表现、实验、作业等过程性考核成绩为100分（权重40%）；考试试题分值分配应与教学大纲各章节的学时基本成比例。2.过程性考核成绩的标准过程性考核方式重点考核内容、评价标准、所占比重见表5。表5过程性考核方式评价标准考核方式所占比重(%)100≥x≥9090>x≥8080>x≥7070>x≥60x<60课堂表现25积极参与教学活动，踊跃回答问题，准确率大于90%。认真参与教学活动，回答问题准确率大于80%。偶尔参与教学活动，回答问题准确率大于70%。上课不认真，偶尔参与教学活动。上课不认真，不参与教学活动。作业25作业完整，思路清晰，准确率大于90%，字迹工整。作业完整，准确率大于80%，字迹工整。作业平均准确率大于70%。作业平均准确率大于60%。作业平均准确