《数据结构与算法》课程教学大纲
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《数据结构与算法》课程教学大纲
课程代码：SS1005
学 分：4
学 时：72（理论学时：36，实验学时：36）
先修课程：面向过程程序设计(SS1030) 或 Linux环境C程序设计(SK1001) 或 C语言程序设计(EI1004) 或 C语言程序设计I(CC1004) 或 C++面向对象编程(CC1002) 或 C++语言(GG1001) 或 c语言程序设计 I(NN1008) 或 C程序设计基础(GF1003) 或 嵌入式C程序设计(SU1001) 或 C语言程序设计(LL1007)
适用专业：软件工程专业
课程性质：必修
开课单位：软件工程系
一、课程的性质和任务
《数据结构与算法》是软件类相关专业的一门重要专业基础课程，是软件工程专业、专业的专业必修课程。
通过本课程的学习，使学生了解基本的数据结构与常用的算法，理解数据在计算机内存中的存储方式以及相应的处理方法，掌握各类数据结构与各类算法的计算机程序实现，能设计合适的数据结构与优化的算法以解决实际问题，为学生后续的专业课程学习或从事软件开发相关工作打好基础。
二、课程教学目标
（一）知识目标
目标1：理解数据结构与算法的基本概念，掌握各类常用数据结构与各类常用算法的计算机程序实现。
（二）能力目标
目标2： 能够针对实际问题，分析问题涉及的数据的特性，选用合适的逻辑结构和存储结构，设计高效的算法以解决具体应用问题。
（三）素质目标
目标3：能够综合运用数据结构与算法的基本原理和设计方法，研究复杂问题的特性，设计较优的解决方法，并使用程序设计语言编写程序验证其正确性。
课程目标对毕业要求的支撑关系
毕业要求
毕业要求指标点
课程目标
毕业要求1. 工程知识：熟练运用本专业所需的数学、自然科学、工程基础和软件工程的专业知识解决复杂软件工程问题。
1-2：能够对复杂软件工程问题建立恰当的模型，满足工程设计的实际要求。
目标1：理解数据结构与算法的基本概念，掌握各类常用数据结构与各类常用算法的计算机程序实现。
毕业要求2. 问题分析：能够应用数学、自然科学、工程科学的基本原理和软件工程的专业知识，识别、表达复杂软件工程问题，并通过文献研究对其进行分析，以获得有效结论。
2-2：能够基于数学、自然科学、工程科学的基本原理和模型方法，正确表达复杂软件工程问题。
目标2： 能够针对实际问题，分析问题涉及的数据的特性，选用合适的逻辑结构和存储结构，设计高效的算法以解决具体应用问题。
毕业要求3. 设计/开发解决方案：能够针对复杂软件工程问题提出解决方案，设计满足特定需求的系统和模块，并能够在设计环节中体现创新意识，能够综合考虑其对社会、健康、安全、法律、文化以及环境的影响。
3-2：能够针对特定需求，完成模块设计并提出解决方案。
目标3：能够综合运用数据结构与算法的基本原理和设计方法，研究复杂问题的特性，设计较优的解决方法，并使用程序设计语言编写程序验证其正确性。
三、课程思政目标及安排
课程思政目标与课程教学目标相辅相成，融为一体。充分发掘课程的专业知识点与育人目标的内在联系，并以贴切的案例进行类比与分析，从而达到润物无声的效果。课程从知识、能力、价值观三个方面进行教学设计，通过在课程学习具体知识点的同时，培养学生的科学素养、职业素养和集体认同感，引导学生勇于担当社会责任，树立创新精神和工匠精神，在科技领域为国家的建设和发展贡献一份力量。
四、课程教学内容、要求及学时分配
（一）教学内容与学时分配
教学内容
推荐学时
讲授学时
实验学时
支撑课程目标
第1单元 绪论
4
2
2
目标1
第2单元 线性表
8
4
4
目标1,2,3
第3单元 栈和队列
8
4
4
目标1,2,3
扩展：线性表的应用与扩展
4
2
2
目标2,3
第4单元 递归
4
2
2
目标1,2
第5单元 树和二叉树
12
6
6
目标1,2,3
第6单元 图
8
4
4
目标1,2
第7单元 查找
12
6
6
目标1,2
第8单元 排序
8
4
4
目标1,2
复习与总结
4
2
2
目标1,2,3
总计
72
36
36
（二）教学内容与要求
第1章 绪论
教学目标：
了解数据结构研究的内容；
理解数据结构与算法的定义；
掌握算法时间复杂度的判断方法。
教学内容：
数据结构研究的内容；
数据结构的定义；
逻辑结构与存储结构；
抽象数据类型；
算法的定义与特性；
时间复杂度。
教学重点：
数据结构的定义；
逻辑结构与存储结构；
算法的定义与特性。
教学难点：
逻辑结构与存储结构；
时间复杂度。
第2章 线性表的顺序存储
教学目标：
了解线性表的顺序存储结构（顺序表）；
理解顺序表在内存中的存储方式；
掌握顺序表的基本操作的实现。
教学内容：
线性表的定义；
线性表的逻辑结构；
线性表的抽象数据类型；
线性表的顺序存储结构（顺序表）；
顺序表的查找、插入、删除等基本操作的实现。
教学重点：
顺序表在内存中的存储方式；
顺序表的基本操作的实现。
教学难点：
顺序表的插入操作的实现；
顺序表的删除操作的实现。
第3章 线性表的链式存储
教学目标：
了解线性表的链式存储结构；
理解链式存储结构的特点；
掌握单链表的基本操作的实现。
教学内容：
线性表的链式存储结构；
单链表的查找操作；
单链表的插入操作；
单链表的删除操作；
链式存储结构的特点。
教学重点：
线性表的链式存储结构；
链式存储结构的特点。
教学难点：
单链表的插入操作；
单链表的删除操作。
第4章 栈
教学目标：
了解栈的定义；
理解栈的抽象数据类型；
掌握栈的基本操作的实现。
教学内容：
栈的定义；
栈的抽象数据类型；
栈的顺序存储结构与基本操作的实现；
栈的链式存储结构与基本操作的实现；
栈的应用。
教学重点：
栈的顺序存储结构与基本运算的实现；
栈的链式存储结构与基本运算的实现。
教学难点：
栈的应用：数制转换；
栈的应用：表达式求值。
第5章 队列
教学目标：
了解队列的定义；
理解队列的抽象数据类型；
掌握队列的基本操作的实现。
教学内容：
队列的定义；
队列的抽象数据类型；
队列的链式存储结构与基本操作的实现；
队列的顺序存储结构与基本操作的实现。
教学重点：
队列的链式存储结构与基本操作的实现；
队列的顺序存储结构与基本操作的实现。
教学难点：
顺序队列（循环队列）的基本操作的实现；
顺序队列（循环队列）队空与队满的判断。
扩展：线性表的应用与扩展
教学目标：
了解线性表的删除操作；
理解线性表删除操作的需求；
掌握在线性表中删除所有指定值的方法。
教学内容：
顺序表删除操作的应用与扩展；
单链表删除操作的应用与扩展。
教学重点：
顺序表删除操作的应用与扩展；
单链表删除操作的应用与扩展。
教学难点：
顺序表删除操作的应用与扩展；
单链表删除操作的应用与扩展。
第6章 递归
教学目标：
了解递归的定义；
理解递归的执行过程；
掌握递归的设计方法。
教学内容：
递归的定义；
递归的执行过程；
递归的实现；
递归的设计方法；
递归算法到非递归算法的转换。
教学重点：
递归的实现；
递归的设计方法。
教学难点：
递归的执行过程；
递归的设计方法。
第7章 树与二叉树
教学目标：
了解树与二叉树的定义与概念；
理解二叉树的相关性质；
掌握二叉树存储结构的设计。
教学内容：
树的定义与相关概念；
二叉树的定义；
满二叉树与完全二叉树；
二叉树的性质；
二叉树的顺序存储结构；
二叉树的链式存储结构。
教学重点：
二叉树的定义；
二叉树的链式存储结构。
教学难点：
满二叉树与完全二叉树；
二叉树的性质。
第8章 二叉树的遍历及应用
教学目标：
了解二叉树的遍历顺序；
理解二叉树的遍历算法；
掌握二叉树遍历的多种应用。
教学内容：
二叉树的遍历顺序；
二叉树的遍历算法；
二叉树的创建；
二叉树遍历的应用。
教学重点：
二叉树的遍历算法；
二叉树遍历的应用。
教学难点：
二叉树的创建；
二叉树遍历的应用。
第9章 线索二叉树与哈夫曼树
教学目标：
了解线索二叉树、哈夫曼树的定义；
理解线索二叉树、哈夫曼树的用途；
掌握线索二叉树、哈夫曼树的创建方法。
教学内容：
线索二叉树的定义；
线索二叉树的创建与相关操作；
哈夫曼树的定义；
哈夫曼树的创建与哈夫曼编码。
教学重点：
线索二叉树的定义；
哈夫曼树的定义。
教学难点：
线索二叉树的创建与相关操作；
哈夫曼树的创建与哈夫曼编码。
第10章 图的存储与遍历
教学目标：
了解图的定义和表示；
理解图的相关概念；
掌握图的深度优先、广度优先遍历方法。
教学内容：
图的定义和表示；
图的相关概念；
图的存储结构与实现；
图的遍历方法。
教学重点：
图的相关概念；
图的存储结构与实现。
教学难点：
图的深度优先遍历；
图的广度优先遍历。
第11章 图的应用
教学目标：
了解图的相关应用；
理解图的应用的相关算法；
掌握构造最小生成树的两种算法。
教学内容：
最小生成树的概念；
普里姆(Prim)算法构造最小生成树；
克鲁斯卡尔(Kruskal)算法构造最小生成树；
最短路径(单源点最短路径)；
拓扑排序。
教学重点：
普里姆(Prim)算法构造最小生成树；
克鲁斯卡尔(Kruskal)算法构造最小生成树。
教学难点：
普里姆(Prim)算法构造最小生成树；
最短路径(单源点最短路径)。
第12章 线性表查找
教学目标：
了解查找的概念；
理解查找的效率；
掌握线性表查找的三种方法。
教学内容：
查找的概念与效率；
顺序表查找；
有序表查找；
索引表查找；
查找方法的比较。
教学重点：
查找的概念与效率；
有序表查找。
教学难点：
有序表查找；
索引表查找。
第13章 二叉排序树
教学目标：
了解二叉排序树的定义；
理解在二叉排序树中进行查找的过程；
掌握创建二叉排序树的方法。
教学内容：
二叉排序树的定义；
结点的插入与二叉排序树的创建；
二叉排序树中进行查找；
结点的删除：叶子、单某某、双分支结点。
教学重点：
结点的插入与二叉排序树的创建；
二叉排序树中进行查找。
教学难点：
二叉排序树中单某某结点的删除；
二叉排序树中双分支结点的删除。
第14章 哈希表查找
教学目标：
了解哈希查找的概念；
理解哈希函数的构造方法；
掌握进行哈希查找的过程。
教学内容：
哈希查找的概念；
哈希函数的构造方法；
处理冲突的方法；
哈希查找的过程。
教学重点：
哈希函数的构造方法；
处理冲突的方法；
教学难点：
处理冲突的方法；
哈希查找的过程。
第15章 插入排序与选择排序
教学目标：
了解排序的基本概念；
理解排序算法的性能指标；
掌握直接插入排序和简单选择排序的实现。
教学内容：
排序的基本概念；
排序的分类；
排序算法的性能指标；
直接插入排序；
简单选择排序。
教学重点：
排序的基本概念；
排序算法的性能指标；
直接插入排序的思想；
简单选择排序的思想。
教学难点：
直接插入排序算法的实现；
简单选择排序算法的实现。
第16章 交换排序与归并排序
教学目标：
了解交换排序与归并排序的基本概念；
理解交换排序与归并排序的设计思想；
掌握快速排序和二路归并排序算法的实现。
教学内容：
交换排序：冒泡排序、快速排序；
归并排序：二路归并排序；
各种排序算法的比较。
教学重点：
交换排序的思想；
归并排序的思想。
教学难点：
快速排序算法的实现；
二路归并排序算法的实现。
五、课程实验内容及要求
（一）实验安排
实验名称
实验类型
实验要求
实验学时
实验1：程序设计基础知识、抽象数据类型设计
验证性
课内必做
2
实验2：线性表的顺序存储结构实现
验证性
课内必做
2
实验3：线性表的链式存储结构实现
验证性
课内必做
2
实验4：栈的实现与应用
验证性
课内必做
2
实验5：队列的实现
验证性
课内必做
2
课余实验：线性表的应用与扩展
设计性
课余必做
2
实验6：递归调用
验证性
课内必做
2
实验7：二叉树的链式存储结构、性质
验证性
课内必做
2
实验8：二叉树构造及遍历
验证性
课内必做
2
实验9：线索二叉树和哈夫曼树
验证性
课内必做
2
实验10：图的存储结构与遍历
验证性
课内必做
2
实验11：图的应用
验证性
课内必做
2
实验12：线性表查找
验证性
课内必做
2
实验13：二叉排序树
验证性
课内必做
2
实验14：哈希表查找
验证性
课内必做
2
实验15：插入排序与选择排序
验证性
课内必做
2
实验16：交换排序与归并排序
验证性
课内必做
2
（二）实验内容与要求
实验1 程序设计基础知识、抽象数据类型设计
实验目的：
了解函数的使用；
理解结构体、指针的使用方法；
掌握抽象数据类型的设计方法及实现；
掌握使用Visual Studio开发应用程序的方法。
实验内容：
结构体的使用；
参数传递方法的比较；
抽象数据类型的设计。
实验要求：
（1）实验分组人数：1人；
（2）实验环境要求：Visual Studio开发环境；
（3）实验过程、现象或数据记录等要求：参照实验文档
实验报告要求：
实验报告内容需包括：实验目的、实验设备、实验内容与要求、实验过程和实验结果。
实验2 线性表的顺序存储结构实现
实验目的：
了解Visual Studio项目的文件组织方式；
理解线性表中数据元素间的关系及其顺序存储结构方式表示方法；
掌握顺序表的操作方法与接口函数的设计方法。
实验内容：
顺序表的设计；
顺序表的操作；
顺序表的合并。
实验要求：
（1）实验分组人数：1人；
（2）实验环境要求：Visual Studio开发环境；
（3）实验过程、现象或数据记录等要求：参照实验文档
实验报告要求：
实验报告内容需包括：实验目的、实验设备、实验内容与要求、实验过程和实验结果。
实验3 线性表的链式存储结构实现
实验目的：
了解线性表的链式存储结构的定义；
理解链式存储结构结点的访问方法；
掌握链表的基本操作。
实验内容：
链表的操作；
链表的简单应用；
链表的扩展应用。
实验要求：
（1）实验分组人数：1人；
（2）实验环境要求：Visual Studio开发环境；
（3）实验过程、现象或数据记录等要求：参照实验文档
实验报告要求：
实验报告内容需包括：实验目的、实验设备、实验内容与要求、实验过程和实验结果。
实验4 栈的实现与应用
实验目的：
了解栈的后进先出的特性；
理解栈的顺序存储结构的实现；
理解栈的链式存储结构的实现；
掌握使用栈解决实际问题的方法。
实验内容：
顺序栈的基本操作；
链栈的基本操作；
栈的应用。
实验要求：
（1）实验分组人数：1人；
（2）实验环境要求：Visual Studio开发环境；
（3）实验过程、现象或数据记录等要求：参照实验文档
实验报告要求：
实验报告内容需包括：实验目的、实验设备、实验内容与要求、实验过程和实验结果。
实验5 队列的实现
实验目的：
了解队列的后进先出的特性；
理解队列的链式存储结构的实现；
理解队列的顺序存储结构的实现；
掌握使用队列解决实际问题的方法。
实验内容：
链式队列的基本操作；
顺序队列的基本操作；
队列的应用。
实验要求：
（1）实验分组人数：1人；
（2）实验环境要求：Visual Studio开发环境；
（3）实验过程、现象或数据记录等要求：参照实验文档
实验报告要求：
实验报告内容需包括：实验目的、实验设备、实验内容与要求、实验过程和实验结果。
课余实验 线性表的应用与扩展
实验目的：
了解线性表的删除操作；
理解线性表删除操作的需求；
掌握在线性表中删除所有指定值的方法。
实验内容：
顺序表删除操作的应用与扩展；
单链表删除操作的应用与扩展。
实验要求：
（1）实验分组人数：1人；
（2）实验环境要求：Visual Studio开发环境；
（3）实验过程、现象或数据记录等要求：参照实验文档
实验报告要求：
实验报告内容需包括：实验目的、实验设备、实验内容与要求、实验过程和实验结果。
实验6 递归调用
实验目的：
了解递归的基本概念；
理解递归调用的实现原理；
掌握递归算法的设计；
掌握递归转换成非递归的方法。
实验内容：
递归的执行过程；
汉诺塔问题；
递归转换成非递归。
实验要求：
（1）实验分组人数：1人；
（2）实验环境要求：Visual Studio开发环境；
（3）实验过程、现象或数据记录等要求：参照实验文档
实验报告要求：
实验报告内容需包括：实验目的、实验设备、实验内容与要求、实验过程和实验结果。
实验7 二叉树的链式存储结构、性质
实验目的：
了解二叉树的存储结构；
理解二叉树链式存储结构的设计方法；
掌握二叉树的相关性质。
实验内容：
二叉树相关性质的运用；
二叉树的链式存储结构。
二叉树相关性质的验证。
实验要求：
（1）实验分组人数：1人；
（2）实验环境要求：Visual Studio开发环境；
（3）实验过程、现象或数据记录等要求：参照实验文档
实验报告要求：
实验报告内容需包括：实验目的、实验设备、实验内容与要求、实验过程和实验结果。
实验8 二叉树构造及遍历
实验目的：
了解树形结构中结点和结点间关系的基本概念；
理解二叉树的链式存储结构；
掌握二叉树结点的递归访问方法；
掌握二叉树的遍历方法。
实验内容：
二叉树的遍历；
计算二叉树的深度；
二叉树遍历的应用。
实验要求：
（1）实验分组人数：1人；
（2）实验环境要求：Visual Studio开发环境；
（3）实验过程、现象或数据记录等要求：参照实验文档
实验报告要求：
实验报告内容需包括：实验目的、实验设备、实验内容与要求、实验过程和实验结果。
实验9 线索二叉树和哈夫曼树
实验目的：
了解线索二叉树和哈夫曼树的基本概念；
理解线索二叉树和哈夫曼树的用途；
掌握二叉树的线索化及其应用；
掌握哈夫曼树的构造和哈夫曼编码的设计。
实验内容：
线索二叉树的设计；
线索二叉树的算法实现；
哈夫曼树的设计；
哈夫曼树的算法实现。
实验要求：
（1）实验分组人数：1人；
（2）实验环境要求：Visual Studio开发环境；
（3）实验过程、现象或数据记录等要求：参照实验文档
实验报告要求：
实验报告内容需包括：实验目的、实验设备、实验内容与要求、实验过程和实验结果。
实验10 图的存储结构与遍历
实验目的：
了解图的邻接矩阵表示方法；
了解图的邻接表表示方法；
理解图的遍历的思想；
掌握基于邻接矩阵的深度优先、广度优先遍历方法的实现；
掌握基于邻接表的深度优先、广度优先遍历方法的实现。
实验内容：
图的邻接矩阵；
图的邻接表；
深度优先遍历方法；
广度优先遍历方法。
实验要求：
（1）实验分组人数：1 内容过长，仅展示头部和尾部部分文字预览，全文请查看图片预览。 达成度评价方式
课程目标1达成度 = 课程目标1成绩组成项的平均分之和 / 课程目标1成绩组成项的总和
课程目标2达成度 = 课程目标2成绩组成项的平均分之和 / 课程目标2成绩组成项的总和
课程目标3达成度 = 课程目标3成绩组成项的平均分之和 / 课程目标3成绩组成项的总和
课程达成度 =（课程目标1达成度 + 课程目标2达成度 + 课程目标3达成度）
八、推荐教材与参考书目
（一）推荐教材
严某某，李某某，吴某某. 数据结构（C语言版）（第2版）. 人民邮电出版社，2017年8月.
（二）参考书目
（1）李某某. 数据结构教程（第5版）. 清华大学出版社，2017年5月.
（2）毛某某. 数据结构实验指导教程（第1版）. 清华大学出版社，2014年10月.
（三）其他参考资源
（1）《数据结构与算法》精品资源共享课. 网址：http://172.16.31.53/course/sjjgysf/
九、其他说明
本教学大纲制订（修订）于2021年8月，适用于2021年修订的本科人才培养方案。
制订人：（教学团队/课程负责人）钟某某
审定人：（专业负责人）
批准人：（系主任）
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