数据结构（Python语言描述）｜课程教学大纲

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课程大纲

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课程性质与任务

1.课程性质

数据结构是计算机类相关专业的一门专业必修课。数据结构不仅是一般程序设计的基础，而且是设计和实现操作系统、数据库系统、编译程序及其它系统程序和大型应用程序的重要基础。另一方面，本课程的学习过程也是复杂程序设计的训练过程，要求学生编写的程序结构清楚和正确易读，符合软件工程的规范。

2.课程任务

本课程讨论数据的逻辑结构、存储结构以及有关操作的算法。目的是使学生学会分析研究计算机所要加工处理的数据的特征，掌握组织数据、存储数据和处理数据的基本方法，并加强在实际应用中选择合适的数据结构和设计相应算法的训练。通过数据结构课程的学习，学生应具有一定的数据抽象的能力，学会数据类型的使用，为将来在大型应用程序设计中将涉及到的数据选择适当的逻辑结构、存储结构及相应的算法，并初步掌握算法的时间分析和空间分析的技术。

课程目标

1. 知识目标

（1）理解数据的四种逻辑结构；理解四种存储结构；理解数据结构的三要素；掌握算法的五个性质；理解并熟练掌握算法的时间复杂度和空间复杂度的概念以及分析方法，并具有对算法优劣进行性能分析的基本能力。

（2）理解并掌握线性表、栈、队列、数组和广义表的两种存储结构，以及在这些存储结构上的算法设计与实现。

（3）理解和掌握树、二叉树、二叉线索树的概念和存储结构，以及在存储结构上生成、遍历算法；理解和掌握哈夫曼树的生成算法；理解各种常见的树。

（4）理解和掌握图的基本概念、存储结构、遍历算法（深度优先和广度优先）、最小生成树算法（Prim和Kruskal）、最短路径算法（Dijkstra和Floyd）、拓扑排序和最短路径算法。

（5）理解静态表查找和动态表查找算法。熟悉静态表查找中的顺序查找和二分查找。熟悉动态查找中二叉排序树、平衡二叉树的操作，熟悉哈希表的算法。

（6）理解几种常用的排序算法。熟悉内排序的插入、折半插入、希尔、冒泡、快速、选择、堆、两路归并和基数排序等排序方法的思想，操作方法，算法设计与实现等内容。

（7）理解文件的几种常见逻辑组织形式。

2. 能力目标

（1）掌握算法的时间复杂度和空间复杂度的概念以及分析方法，并具有对算法优劣进行性能分析的基本能力。

（2）掌握主要的数据结构，及其存储结构，以及在这些存储结构上的算法思想，培养计算思维的能力

（3）具有对主要数据结构，及其存储结构，以及在这些存储结构上的算法进行程序设计和调试能力，培养较强的应用能力。

（4）通过对本课程的学习，实现1500行代码的编程，积累编程经验。具备解决工程实际问题进行算法设计与分析的能力。

（5）具有参加计算机类专业升学考试中关于数据结构课程的相关能力。

3. 素质目标

（1）通过本课程的学习，初步理解计算机专业的学科特点，学习方法，学习初步计算思维方法，培养初步的计算思维习惯。

（2）具有与第1和第2点相对应的知识、能力素质。

（3）具有对主要数据结构，及其存储结构，以及在这些存储结构上的算法进行程序设计和调试能力项对应的专业素质，为后续课程打下坚实的基础。

（4）培养严谨的治学习惯，通过独立学习，不断获取新的知识和技能，能够在工作中寻求发现问题、解决问题的途径。

4. 课程思政

结合数据结构在计算机类专业课程体系中的地位与作用，积极鼓励学生学好该课程，为成为合格计算机专业人才奠定坚实的基础，毕业后能够为从事IT行业的工作，为IT技术推广和应用发挥作用。

数据结构中各种算法体现出的孜孜以求的科学精神、精益求精的工匠精神、刻苦钻研的求实态度，是计算机类专业学生学习的思政元素。

数据结构是计算机类专业考研的必考科目，鼓励学生积极提升自身专业能力，学好该课程，为考研做准备，给自己一个提高深造的机会，为IT技术推广和应用做更多的事。

课程内容

1. 理论教学

2. 实验教学

学时安排

1. 理论教学学时

2. 实验教学学时

教学基本条件

1．师资要求

具有较强编程能力；具有良好的计算思维；熟练掌握C语言语法规则；能够将所有数据结构算法编写程序实现。

2．仪器设备要求

普通机房；使用微软公司的Visual Studio编程环境或蓝桥杯提供的DevCpp。

3．实验实训场所要求

能访问局域网。

课程实施建议

1．课程模式建议

数据结构是计算机专业十分重要的核心课程，教学以培养学生熟悉和理解计算机领域常用的数据结构（包括逻辑结构和存储结构）、基于存储结构的算法设计能力为目标，通过讲练结合，理解和掌握线性表、栈、队列、字符串、广义表、二叉树、图、查找、排序和文件等数据结构的基本算法，并培养算法编程和上机调试能力。为培养良好的编程能力奠定坚实的基础。

采用黑板、雨课堂、MOOC、SPOC等教学资源进行授课。实践环节采取算法编程和上机调试。

2．教学建议

此课程实验学时18学时，要充分利用实验课，完成学生编程训练。

（1）每个实验的行代码量约100~200行，合计1500多行。

（2）作业不再提交纸质文本，作业的编程量要求达到约为500行代码，以上机调试通过为评判标准，并要求学生讲清做题的思路。

（3）结合《数据结构课程设计》，安排每个学生独立完成一个编程量~200行的综合设计训练，撰写设计文档，并进行答辩。

3．教学方法与教学手段

理论课引入雨课堂，让学生参与到整个理论学习与讨论过程中来；实验课通过大量专题练习，掌握相关知识。

4.其他

充分利用晚自习时间，让所有学生进行大量的程序设计实践。

考核与评价

期末综合成绩构成：平时20%，期中考试20%，综合实践20%，期末考试40%。

考核方式：闭卷考试。

参考教材

1.教材

王震江.数据结构（Python语言描述）微课视频版[M].北京：清华大学出版社，2022.

2.参考书

[1] 严蔚敏.数据结构[M]. 北京：清华大学出版社，2007.

[2] 王震江.数据结构（第2版）[M]. 北京：清华大学出版社，2013.

教材配套资源

22小时教学视频，约350道习题和多个实训（见教材各章），PPT课件，教学大纲，实例源码，思政元素，全部习题答案。

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参考书籍

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《数据结构（Python语言描述）微课视频版》

ISBN：9787302601418