演講人：日期：中南大學數(shù)據(jù)結構課程目錄CONTENTS02.04.05.01.03.06.課程概述數(shù)組與稀疏矩陣數(shù)據(jù)結構基礎課程思政與教學案例線性表課程建設與改革01課程概述計算機科學與技術專業(yè)及相關專業(yè)的本科生。授課對象該課程是計算機科學與技術專業(yè)的重要核心課程之一。課程性質01020304中南大學數(shù)據(jù)結構課程。課程名稱需要具備一定的數(shù)學基礎和計算機程序設計基礎。前置課程課程簡介2014課程目標理解數(shù)據(jù)結構的基本概念、原理和方法。掌握常用數(shù)據(jù)結構（如線性表、棧、隊列、樹、圖等）的存儲和實現(xiàn)方法。熟練運用數(shù)據(jù)結構解決實際問題，提高算法設計和分析能力。培養(yǎng)學生的邏輯思維能力和抽象思維能力。04010203課程結構理論教學講解數(shù)據(jù)結構的基本概念和原理，介紹各種數(shù)據(jù)結構的存儲和實現(xiàn)方法。實踐教學通過實驗和課程設計，讓學生親自動手實現(xiàn)數(shù)據(jù)結構，加深理解。綜合應用通過案例分析、算法設計和編程實現(xiàn)，培養(yǎng)學生的綜合應用能力。02數(shù)據(jù)結構基礎數(shù)據(jù)是描述現(xiàn)實世界中事物的符號記錄，是計算機加工的對象。數(shù)據(jù)項是數(shù)據(jù)的最小單位，有時也稱為字段或域。數(shù)據(jù)對象是性質相同的數(shù)據(jù)元素的集合，是數(shù)據(jù)的一個子集。數(shù)據(jù)結構是相互之間存在一種或多種特定關系的數(shù)據(jù)元素的集合?；靖拍詈托g語01030504數(shù)據(jù)元素是數(shù)據(jù)的基本單位，通常稱為記錄。02數(shù)據(jù)結構的定義邏輯結構指數(shù)據(jù)元素之間的邏輯關系，它分為線性結構和非線性結構。線性結構非線性結構數(shù)據(jù)元素之間是一對一的關系。數(shù)據(jù)元素之間不是一對一的關系，可能是多對多。123數(shù)據(jù)元素存放在地址連續(xù)的存儲單元中。順序存儲數(shù)據(jù)元素存放在任意存儲單元中，通過指針連接。鏈式存儲01020304指數(shù)據(jù)在計算機中的存儲結構，有順序存儲、鏈式存儲等。物理結構包括插入、刪除、查找、排序、遍歷等操作。數(shù)據(jù)的運算數(shù)據(jù)結構的定義算法的概念及描述算法的定義算法是指解題方案的準確而完整的描述，是一系列解決問題的清晰指令。有窮性一個算法必須在執(zhí)行有限個步驟后終止。確定性算法的每一步都必須有確切的含義，不能含糊不清。算法的概念及描述可行性一個算法有0個或多個輸入，以刻畫運算對象的初始情況。輸入輸出一個算法有1個或多個輸出，以反映對輸入數(shù)據(jù)加工后的結果。算法的執(zhí)行步驟必須是可行的，能夠在有限時間內(nèi)完成。算法的概念及描述通常包括問題分析、算法設計、算法實現(xiàn)和算法評價等步驟。算法的設計主要通過時間復雜度和空間復雜度來衡量算法的性能。算法的評價算法的概念及描述03線性表線性表的定義及基本操作線性表的定義線性表是n個具有相同特性的數(shù)據(jù)元素的有限序列，是數(shù)據(jù)結構的一種。線性表的特點線性表的基本操作數(shù)據(jù)元素之間是一對一的關系，除了第一個和最后一個數(shù)據(jù)元素之外，其它數(shù)據(jù)元素都是首尾相接的。主要包括插入、刪除、查找和遍歷等操作。123線性表的順序存儲結構順序存儲的定義線性表的順序存儲是用一段地址連續(xù)的存儲單元依次存儲線性表的數(shù)據(jù)元素。順序存儲的特點邏輯上相鄰的元素在物理位置上也相鄰，因此可以隨機訪問線性表中的任意元素。順序存儲的優(yōu)缺點優(yōu)點是存儲密度高，其訪問元素的時間復雜度為O(1)；缺點是插入和刪除操作需要移動大量元素，時間復雜度為O(n)。線性表的鏈式存儲結構鏈式存儲的定義線性表的鏈式存儲是用一組任意的存儲單元存放線性表的元素，鏈表中每個元素稱為一個結點，每個結點除包含元素本身的信息外，還包括指向其后繼元素的指針。鏈式存儲的特點邏輯上相鄰的元素在物理位置上不一定相鄰，通過指針鏈接起來，因此可以靈活地進行插入和刪除操作。鏈式存儲的優(yōu)缺點優(yōu)點是插入和刪除操作不需要移動元素，只需修改指針，時間復雜度為O(1)；缺點是存儲密度低，訪問元素需要從頭結點開始遍歷，時間復雜度為O(n)。同時，鏈式存儲需要額外的指針空間。線性表的鏈式存儲結構鏈表的種類根據(jù)指針的不同，鏈表可以分為單鏈表、雙鏈表、循環(huán)鏈表等。單鏈表每個結點只包含一個指針，指向其后繼元素；雙鏈表每個結點包含兩個指針，分別指向前驅和后繼元素；循環(huán)鏈表則將最后一個結點的指針指向頭結點，形成一個環(huán)狀結構。04數(shù)組與稀疏矩陣數(shù)組的定義數(shù)組是相同類型數(shù)據(jù)元素的有限集合數(shù)組由相同類型的數(shù)據(jù)元素組成，這些元素在內(nèi)存中連續(xù)存儲。030201數(shù)組元素通過索引訪問每個數(shù)組元素都有一個唯一的索引，用于標識元素在數(shù)組中的位置。數(shù)組具有固定的大小和形狀數(shù)組的大小和形狀在創(chuàng)建時確定，并在整個生命周期內(nèi)保持不變。用連續(xù)的內(nèi)存單元存儲數(shù)組元素，通過計算元素存儲地址實現(xiàn)快速訪問。數(shù)組的順序表示和實現(xiàn)數(shù)組的順序表示在C/C等語言中，數(shù)組通過指針實現(xiàn)；在Java等語言中，數(shù)組是對象，通過引用進行訪問。數(shù)組的實現(xiàn)方式數(shù)組支持隨機訪問，時間復雜度為O(1)；但插入和刪除操作需要移動大量元素，時間復雜度為O(n)。數(shù)組操作的效率和復雜度稀疏矩陣的基本概念稀疏矩陣的定義矩陣中大部分元素為零的矩陣稱為稀疏矩陣。稀疏矩陣的存儲方式稀疏矩陣的運算為了節(jié)省存儲空間，稀疏矩陣通常采用壓縮存儲方式，如三元組表、十字鏈表等。稀疏矩陣的加法、乘法等運算需要特殊算法，以提高運算效率。例如，稀疏矩陣乘法通常采用基于行或列的快速算法。12305課程思政與教學案例課程思政教學案例介紹數(shù)組與內(nèi)存管理通過講解數(shù)組在內(nèi)存中的存儲方式，引導學生理解內(nèi)存管理的重要性，培養(yǎng)學生的責任感和嚴謹作風。鏈表與遞歸通過鏈表和遞歸的實例，培養(yǎng)學生的抽象思維能力和邏輯思維能力，同時強調(diào)遞歸思想在實際問題中的應用。圖論與算法在圖論算法中融入誠信、責任等思政元素，引導學生理解算法背后的數(shù)學原理，培養(yǎng)學生的學術誠信和團隊合作精神。學生成績提升通過課程思政的融入，學生成績顯著提升，對數(shù)據(jù)結構課程的掌握更加深入。教學成果與獎項教學競賽獲獎本課程團隊在全國高校數(shù)據(jù)結構競賽中屢獲佳績，展示了優(yōu)秀的教學成果。發(fā)表高水平論文課程團隊在相關領域發(fā)表多篇高水平學術論文，為課程改革提供了有力支撐。目標學生本課程面向計算機科學與技術、軟件工程等專業(yè)的學生，旨在培養(yǎng)其數(shù)據(jù)結構和算法設計能力。教學方法采用案例教學、小組討論、實踐編程等多種教學方法，激發(fā)學生的學習興趣和主動性，提高學生的分析問題和解決問題的能力。目標學生與教學方法06課程建設與改革本科課程建設項目數(shù)據(jù)結構與算法基礎課程建設優(yōu)化課程內(nèi)容，強化算法設計與分析能力，提高編程實踐能力。030201數(shù)據(jù)結構實驗課程建設設計多層次、多類型的實驗項目，提高學生的動手能力和創(chuàng)新能力。課程教材建設編寫高質量、具有特色的數(shù)據(jù)結構教材，滿足不同層次學生的學習需求。學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)引進和培養(yǎng)高水平教師，建立優(yōu)秀的教學團隊，提高課程的教學質量。師資隊伍建設教學方法與手段改革采用啟發(fā)式、討論式、案例式等多種教學方法，激發(fā)學生的學習興趣和主動性。加強對學生創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，鼓勵學生參加各類競賽和科研項目。教學成果建設重點培育項目研究生教育教學改革研