《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及數(shù)據(jù)庫》課程教學(xué)大綱

《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及數(shù)據(jù)庫》課程教學(xué)大綱一、課程名稱（中英文）中文名稱：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及數(shù)據(jù)庫英文名稱：DataStructureandDatabase二、課程編碼及性質(zhì)課程編碼：0828171課程性質(zhì)：學(xué)科大類基礎(chǔ)課程，必修課三、學(xué)時與學(xué)分總學(xué)時：32（講課24+上機(jī)8）學(xué)分：2.0四、先修課程計算機(jī)基礎(chǔ)、計算機(jī)編程語言五、授課對象本課程面向材料成型及控制工程專業(yè)學(xué)生開設(shè)，也可以供材料科學(xué)與工程專業(yè)和電子封裝技術(shù)專業(yè)學(xué)生選修。六、課程教學(xué)目的（對學(xué)生知識、能力、素質(zhì)培養(yǎng)的貢獻(xiàn)和作用）本課程是本專業(yè)的基礎(chǔ)課程之一，其教學(xué)目的主要包括：1.掌握數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)類型的關(guān)系、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法的關(guān)系，熟悉各種基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的概念和特點；2.了解各種基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的運算方法，培養(yǎng)算法設(shè)計能力，能根據(jù)實際問題建立模型、選擇或設(shè)計合適的算法；3．熟悉數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)理論，掌握數(shù)據(jù)庫開發(fā)、設(shè)計、管理與維護(hù)方面的知識；4.能根據(jù)實際需求，設(shè)計相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫及其操作，培養(yǎng)學(xué)生理論與實踐相結(jié)合、利用理論知識分析解決問題及創(chuàng)新的能力。表1課程目標(biāo)對畢業(yè)要求的支撐關(guān)系畢業(yè)要求及其指標(biāo)點本課程目標(biāo)對畢業(yè)要求的支撐關(guān)系畢業(yè)要求指標(biāo)點畢業(yè)要求1：工程知識能夠?qū)?shù)學(xué)、自然科學(xué)、工程基礎(chǔ)和專業(yè)知識用于解決復(fù)雜工程問題。1.1掌握了用于解決材料成型及控制工程復(fù)雜問題的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識。1.2掌握了用于解決材料成型及控制工程復(fù)雜問題的物理、化學(xué)等自然科學(xué)基礎(chǔ)知識。1.3掌握了用于解決材料成型及控制工程復(fù)雜問題的工程力學(xué)基礎(chǔ)知識。1.4掌握了用于解決材料成型及控制工程復(fù)雜問題的工程檢測與控制基礎(chǔ)知識。課程目標(biāo)11.5系統(tǒng)掌握了專業(yè)知識，能夠?qū)⑺鶎W(xué)知識用于解決材料成型及控制工程復(fù)雜問題。畢業(yè)要求2：問題分析能夠應(yīng)用數(shù)學(xué)、自然科學(xué)和工程科學(xué)的基本原理，識別、表達(dá)、并通過文獻(xiàn)研究分析復(fù)雜工程問題，以獲得有效結(jié)論。2.1能夠應(yīng)用工程數(shù)學(xué)基本原理，識別、表達(dá)、并通過文獻(xiàn)研究分析復(fù)雜工程問題，以獲得有效結(jié)論。如：復(fù)雜的模具設(shè)計。2.2能夠應(yīng)用物理、化學(xué)基本原理，識別、表達(dá)、并通過文獻(xiàn)研究分析復(fù)雜工程問題，獲得有效結(jié)論。如：物理綜合實驗。2.3能夠應(yīng)用力學(xué)基本原理，識別、表達(dá)、并通過文獻(xiàn)研究分析復(fù)雜工程問題，獲得有效結(jié)論。如：工程力學(xué)綜合實驗。2.4能夠應(yīng)用工程科學(xué)基本原理，識別、表達(dá)、并通過文獻(xiàn)研究分析復(fù)雜工程問題，獲得有效結(jié)論。如：工程控制實驗中的建模與分析。課程目標(biāo)2課程目標(biāo)4畢業(yè)要求3：設(shè)計/開發(fā)解決方案能夠設(shè)計針對復(fù)雜工程問題的解決方案，設(shè)計滿足特定需求的系統(tǒng)、單元（部件）或工藝流程，并能夠在設(shè)計環(huán)節(jié)中體現(xiàn)創(chuàng)新意識，考慮法律、健康、安全、文化、社會以及環(huán)境等因素。3.1了解機(jī)械工程、材料成型及控制工程問題特征，掌握解決復(fù)雜工程問題的設(shè)計方法。課程目標(biāo)2課程目標(biāo)43.2在考慮法律、健康、安全、文化、社會以及環(huán)境等制約因素的前提下，能夠設(shè)計（開發(fā)）針對復(fù)雜材料成型及控制工程問題的解決方案，具備設(shè)計（開發(fā)）滿足特定材料成型及控制工程需求的系統(tǒng)、單元（部件）或工藝流程的能力。3.3在設(shè)計（開發(fā)）過程中，具有追求材料成型及控制工程復(fù)雜問題創(chuàng)新解決的態(tài)度和意識，掌握了基本的創(chuàng)新方法，清楚創(chuàng)新方向及領(lǐng)域。畢業(yè)要求4：研究能夠基于科學(xué)原理并采用科學(xué)方法對復(fù)雜工程問題進(jìn)行研究，包括設(shè)計實驗、分析與解釋數(shù)據(jù)、并通過信息綜合得到合理有效的結(jié)論。4.1掌握材料熱加工成形原理及特點，能夠采用科學(xué)方法，具備合理設(shè)計材料成型及控制工程（模具）復(fù)雜實驗、開展科學(xué)研究的能力。4.2掌握材料成型及控制工程原理及主要工藝，能夠采用科學(xué)方法，正確構(gòu)建并實施材料成型及控制工程綜合實驗，得出正確結(jié)果的能力。4.3能正確使用和處理實驗數(shù)據(jù)，通過信息綜合處理，具備對復(fù)雜的材料成型及控制工程實驗結(jié)果進(jìn)行正確分析能力。4.4了解常見的材料成型及控制工程常用設(shè)備、實驗儀器及實驗方法，具備調(diào)控設(shè)備及儀器參數(shù)，進(jìn)行測控和維護(hù)的能力。畢業(yè)要求5：使用現(xiàn)代工具能夠針對復(fù)雜工程問題，開發(fā)、選擇與使用恰當(dāng)?shù)募夹g(shù)、資源、現(xiàn)代工程工具和信息技術(shù)工具，包括對復(fù)雜工程問題的預(yù)測與模擬，并能夠理解其局限性。5.1掌握文獻(xiàn)檢索、資料查詢、現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)搜索工具的使用方法。5.2了解材料成型及控制工程專業(yè)重要資料來源及獲取方法。5.3具備應(yīng)用各類文獻(xiàn)、信息及資料進(jìn)行復(fù)雜材料成型及控制工程實踐的能力。5.4掌握復(fù)雜材料成型及控制工程問題的預(yù)測與模擬方法，理解其局限性。畢業(yè)要求6：工程與社會能夠基于工程相關(guān)背景知識進(jìn)行合理分析，評價專業(yè)工程實踐和復(fù)雜工程問題解決方案對社會、健康、安全、法律以及文化的影響，并理解應(yīng)承擔(dān)的責(zé)任。6.1了解與工程相關(guān)的國家方針、政策與法律法規(guī)，能夠評價工程實踐對社會、健康、安全、法律以及文化的影響。6.2了解材料成型及控制工程專業(yè)特點及其對社會、健康、安全、法律以及文化的影響，能夠正確評價復(fù)雜成型及控制工程問題解決方案的優(yōu)劣。6.3能正確認(rèn)識材料成型及控制工程各種復(fù)雜工藝對于客觀世界和社會的影響，理解并能夠承擔(dān)的相應(yīng)工程和社會責(zé)任。畢業(yè)要求7：環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展能夠理解和評價針對復(fù)雜工程問題的工程實踐對環(huán)境、社會可持續(xù)發(fā)展的影響。7.1了解材料成型及控制工程的專業(yè)特征、學(xué)科前沿和發(fā)展趨勢，正確認(rèn)識本專業(yè)對于社會發(fā)展的重要性。7.2能正確理解和評價材料成型及控制工程復(fù)雜問題實施對環(huán)境保護(hù)及社會可持續(xù)發(fā)展等的影響。7.3在解決復(fù)雜的材料成型及控制工程的實際問題中，能夠正確理解并考慮工程實踐對環(huán)境、社會可持續(xù)發(fā)展的影響。畢業(yè)要求8：職業(yè)規(guī)范具有人文社會科學(xué)素養(yǎng)、社會責(zé)任感，能夠在工程實踐中理解并遵守工程職業(yè)道德和規(guī)范，履行責(zé)任。8.1具有人文社會科學(xué)素養(yǎng)，理解世界觀、人生觀的基本意義及其影響。8.2了解中國國情，理解中國可持續(xù)科學(xué)發(fā)展道路以及個人的做人規(guī)范，具有較高的社會責(zé)任感。8.3在工程實踐中，理解工程師的職業(yè)性質(zhì)、職業(yè)責(zé)任,具備工程師的職業(yè)道德8.4具有健康的體質(zhì)和良好的心理素質(zhì)，能較好地履行責(zé)任。畢業(yè)要求9：個人和團(tuán)隊能夠在多學(xué)科背景下的團(tuán)隊中承擔(dān)個體、團(tuán)隊成員以及負(fù)責(zé)人的角色。9.1具備較寬廣的本學(xué)科基礎(chǔ)知識和較高的個人素質(zhì)，能夠在多學(xué)科背景下，承擔(dān)個人及團(tuán)隊成員的作用。9.2具備良好的團(tuán)隊協(xié)作精神，善于和團(tuán)隊其它成員協(xié)作、互補(bǔ)、交往。9.3能夠承擔(dān)團(tuán)隊負(fù)責(zé)人角色，具備綜合團(tuán)隊成員意見和建議，進(jìn)行合理決策之領(lǐng)導(dǎo)能力。畢業(yè)要求10：溝通能夠就復(fù)雜工程問題與業(yè)界同行及社會公眾進(jìn)行有效溝通和交流，包括撰寫報告和設(shè)計文稿、陳述發(fā)言、清晰表達(dá)或回應(yīng)指令。并具備一定的國際視野，能夠在跨文化背景下進(jìn)行溝通和交流。10.1較好地掌握了一門外語，了解不同文化的差異，具有一定的跨文化交流能力。10.2了解本專業(yè)領(lǐng)域及其相關(guān)行業(yè)的國內(nèi)外的技術(shù)現(xiàn)狀，具有較強(qiáng)的業(yè)務(wù)溝通能力與競爭能力。10.3能夠應(yīng)用現(xiàn)代工具撰寫報告、設(shè)計文稿、陳述發(fā)言、清晰表達(dá)或回應(yīng)指令，就復(fù)雜的專業(yè)工程問題進(jìn)行有效溝通和交流。畢業(yè)要求11：項目管理理解并掌握工程管理原理與經(jīng)濟(jì)決策方法，并能在多學(xué)科環(huán)境中應(yīng)用。11.1了解機(jī)械及材料工程管理和經(jīng)濟(jì)決策的基本知識，理解并掌握工程管理原理與經(jīng)濟(jì)決策方法。11.2具備應(yīng)用工程管理和經(jīng)濟(jì)決策知識實踐的工作能力，具有一定的組織、管理及領(lǐng)導(dǎo)能力，能夠較好地通過口頭或書面方式表達(dá)自己的想法。11.3具有較強(qiáng)的綜合歸納能力，能在多學(xué)科環(huán)境中加于應(yīng)用。畢業(yè)要求12：終身學(xué)習(xí)具有自主學(xué)習(xí)和終身學(xué)習(xí)的意識，有不斷學(xué)習(xí)和適應(yīng)發(fā)展的能力。12.1對終身學(xué)習(xí)的重要性，有自覺的意識和正確的認(rèn)識。12.2能夠采用合適的方法，自我學(xué)習(xí)、提高的能力。12.3能夠適應(yīng)社會進(jìn)步與發(fā)展，與時代同步。七、教學(xué)重點與難點：教學(xué)重點：1）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與數(shù)據(jù)庫有極強(qiáng)的概念性，將基本概念與實際問題相結(jié)合是本課程的教學(xué)重點；2）在全面掌握數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)基本概念的基礎(chǔ)上，重點學(xué)習(xí)線性表、棧和隊列、樹等常用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；3）在全面掌握數(shù)據(jù)庫基本概念的基礎(chǔ)上，重點學(xué)習(xí)關(guān)系數(shù)據(jù)庫設(shè)計方法及常用的結(jié)構(gòu)化查詢語言SQL；4）重點學(xué)習(xí)的章節(jié)內(nèi)容包括：第2章“算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基本概念”（2學(xué)時）、第6章“查找與排序”（2學(xué)時）、第8章“關(guān)系數(shù)據(jù)庫的設(shè)計”（3學(xué)時）、第9章“結(jié)構(gòu)化查詢語言SQL”（5學(xué)時）。教學(xué)難點：1）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及數(shù)據(jù)庫是實踐性極強(qiáng)的課程，而其又有很強(qiáng)的概念性，如何將基本概念與實際情況相結(jié)合是本課程的一個難點，因此本課程將引入大量實例，并采用課堂授課與上機(jī)實練相結(jié)合的形式；2）通過本課程的學(xué)習(xí)，要求了解常見的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與數(shù)據(jù)庫概念與形式，掌握實際問題的建模方法，具備合理選擇、設(shè)計及使用算法和數(shù)據(jù)庫的能力八、教學(xué)方法與手段：教學(xué)方法：（1）采用現(xiàn)代化教學(xué)方法（含PPT演示，設(shè)備照片，影像資料等），講授各類成型裝備的工作原理、結(jié)構(gòu)組成及應(yīng)用特點，以提高教學(xué)效果及效率；（2）采用課堂教學(xué)與學(xué)生PPT匯報、交流討論等方式，進(jìn)行課堂互動，吸引學(xué)生的注意力、激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。（3）采用課堂教學(xué)與實驗教學(xué)相結(jié)合的方法，幫助學(xué)生將基本概念與實際問題結(jié)合起來。教學(xué)手段：（1）以常見的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與數(shù)據(jù)庫為講解對象，結(jié)合典型的實例，分析常見數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)庫的使用方法，深入分析算法與數(shù)據(jù)庫的設(shè)計方法，使學(xué)生具備一定設(shè)計開發(fā)的能力；（2）在課堂講解過程中引入大量實例，使基本概念更為形象化，將課堂教學(xué)與上機(jī)實驗相結(jié)合，引導(dǎo)學(xué)生將基本概念運用到實際問題中，激發(fā)學(xué)生興趣的同時讓學(xué)生對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與數(shù)據(jù)庫有更為感性、深刻的認(rèn)識；（3）盡量采用小班教學(xué)，要求每一位學(xué)生根據(jù)自己的興趣，完成PPT展示匯報（大班教學(xué)時采用抽簽等形式確定匯報的學(xué)生）；匯報展示后，全體學(xué)生進(jìn)行討論交流，提高課堂互動頻率與水平。九、教學(xué)內(nèi)容與學(xué)時安排（1）總體安排教學(xué)內(nèi)容與學(xué)時的總體安排，如表2所示。表2基本教學(xué)內(nèi)容與學(xué)時安排序號課程內(nèi)容課堂（學(xué)習(xí)、討論）學(xué)時課外（準(zhǔn)備、復(fù)試、實踐）學(xué)時1數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與數(shù)據(jù)庫緒論222算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)基本概念223線性表及其存儲結(jié)構(gòu)224棧和隊列225樹與二叉樹226查找與排序227數(shù)據(jù)庫的基本概念448關(guān)系數(shù)據(jù)庫的設(shè)計339結(jié)構(gòu)化查詢語言SQL5510上機(jī)實驗88（2）具體內(nèi)容各章節(jié)的具體內(nèi)容如下：課堂教學(xué)內(nèi)容(24學(xué)時)第1章數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與數(shù)據(jù)庫術(shù)緒論（2學(xué)時） 1.1數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與數(shù)據(jù)庫學(xué)習(xí)目標(biāo)及方法概述1.2數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與數(shù)據(jù)庫應(yīng)用概述第2章算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)基本概念（2學(xué)時）2.1算法的基本概念2.2算法的復(fù)雜度及算法的描述方式2.3什么是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)2.4數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的圖形表示2.5線性結(jié)構(gòu)與非線性結(jié)構(gòu)第3章線性表及其存儲結(jié)構(gòu)（2學(xué)時）3.1線性表的基本概念3.2線性表的順序存儲及其運算3.3線性鏈表及其運算第4章棧和隊列（2學(xué)時）4.1棧及其基本運算4.2隊列及其基本運算第5章樹與二叉樹（2學(xué)時）5.1樹的基本概念5.2二叉樹5.3樹的存儲結(jié)構(gòu)5.4森林與二叉樹的轉(zhuǎn)換5.5哈夫曼樹及其應(yīng)用第6章查找與排序（2學(xué)時）6.1查找及其方法6.2排序及其方法第7章數(shù)據(jù)庫的基本概念（4學(xué)時）7.1信息與數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)處理與數(shù)據(jù)管理7.2數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展7.3數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)7.4數(shù)據(jù)模型7.5關(guān)系的規(guī)范化第8章關(guān)系數(shù)據(jù)庫的設(shè)計（3學(xué)時）8.1數(shù)據(jù)庫設(shè)計概述8.2規(guī)劃8.3需求分析8.4概念結(jié)構(gòu)設(shè)計8.5邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計8.6數(shù)據(jù)庫的物理設(shè)計8.7數(shù)據(jù)庫的實施、運行和維護(hù)第9章結(jié)構(gòu)化查詢語言SQL（5學(xué)時）9.1概述9.2數(shù)據(jù)定義9.3查詢9.4數(shù)據(jù)更新9.5視圖實驗教學(xué)內(nèi)容（8學(xué)時）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計與程序?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)庫的設(shè)計與實現(xiàn)（3）各章節(jié)的課后思考題（作業(yè)）及討論要求思考題（課后作業(yè)）：第2章思考題：1、下列問題不能用算法描述的是（）A、所有自然數(shù)之和B、將四位十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)C、將100個實數(shù)按升序排列D、求100個整數(shù)中的最大值和最小值2、判斷下列關(guān)于算法的說法是否正確：A、求解某一類問題的算法是唯一的B、算法必須在有限步操作之后停止C、算法的每一步必須是明確的不能有歧義或者模糊D、算法執(zhí)行后一定產(chǎn)生一樣的結(jié)果3、對于算法的要求不包括：A、寫出的算法必須能解決一類問題B、需使算法盡量簡單C、所寫的算法不能重復(fù)使用D、要保證算法正確卻計算機(jī)能夠執(zhí)行第3章思考題：1、分別編寫在順序表和鏈表中統(tǒng)計出值為x的元素個數(shù)的函數(shù)，統(tǒng)計結(jié)果由函數(shù)值返回。2、編寫在單鏈表中刪除具有重復(fù)值的多余節(jié)點，使每個節(jié)點的值均不同的函數(shù)。第4章思考題：1、寫出下面算法的結(jié)果（1）Voidexem1(SeqStack&s){inti,a[4]={15,24,38,44};InitStack(s);//初始化s棧Push(s,20);//向s壓入20Push(s,36);//向s壓入36for(i=0;i<4;i++)Push(s,a[i]);//a數(shù)組各元素入棧cout<<Pop(s)<<“”;//輸出棧頂元素Push(s,a[2]-6);While(!StackEmpty(s))cout<<Pop(s)<<“”;//依次出棧cout<<endl;}（2）Voidexem2(SeqQueue&q){inti,a[4]={5,8,12,15};InitQueue(q);//初始化隊列qfor(i=0;i<4;i++)EnQueue(q,a[i]);//a數(shù)組各元素入隊EnQueue(q,DeQueue(q));//入隊元素是出隊元素EnQueue(q,30);//30入隊EnQueue(q,DeQueue(q)+10);While(!QueueEmpty(q))cout<<DeQueue(q)<<“”;//依次出隊cout<<endl;}第5章思考題：1、設(shè)以二叉樹的存儲結(jié)構(gòu)，結(jié)點的結(jié)構(gòu)如下圖所示，其中data為整數(shù)。試設(shè)計一個算法voidchange(BiTreer)，使當(dāng)節(jié)點的左孩子的值域時，則交換其左、右子樹。lchilddatarchild2、設(shè)計一個算法intcount(BiTreer,datatypex)，統(tǒng)計出二叉樹中大于給定值x的節(jié)點個數(shù)，該統(tǒng)計值由函數(shù)返回。第6章思考題：1、假設(shè)線性表中元素的鍵值為整型并按順序存放在數(shù)組a[]中，表中有n個元素，k是要查找的元素的鍵值，試寫一順序查找算法，用a[n]做監(jiān)哨存放給定值k。2、設(shè)一個線性表中的元素為正整數(shù)或負(fù)整數(shù)。設(shè)計一個算法，將正整數(shù)和負(fù)整數(shù)分開，使線性表的前面為負(fù)整數(shù)，后面為正整數(shù)，不要求對他們排序，但要求盡量減少交換次數(shù)。第7章思考題：1、改造下面給出的數(shù)據(jù)集，使其能夠作為關(guān)系數(shù)據(jù)庫中的關(guān)系的形式。系名課程名教師名計算機(jī)系A(chǔ)01程城，李天通信工程A02王學(xué)金電子系A(chǔ)03劉璐微電子系A(chǔ)04高小芬，王實學(xué)第8章思考題：1、下面關(guān)系R中課程名為主鍵，確定R為第幾范式，將其分解為高一級的范式，分解后的關(guān)系可以避免什么操作異常。課程名教師名職稱A01程城副教授A02王學(xué)金講師A03劉璐教授A04程城副教授2、假定一個部門的數(shù)據(jù)庫包括如下信息：員工信息：員工號、姓名、性別、所在部門部門信息：部門名稱、部門主管、服務(wù)客戶、部門所有員工客戶信息：客戶號、客戶姓名、客戶地址 畫出這個數(shù)據(jù)庫的E-R圖。第9章思考題：1、列出‘計算機(jī)系’沒有選修‘?dāng)?shù)據(jù)庫’課程或雖選修但考試沒有及格的男生名單。2、列出人均成績低于70分的課程代號，以及人均分?jǐn)?shù)。人均分?jǐn)?shù)低的列在前面。3、表:狀元榜(年度,姓名,總分)記錄著各年的高考狀元的姓名及其高考總分，2004年度考生總分記載在表T2004(考號,姓名,總分)中。試將2004年度的高考狀元記入到狀元榜中。討論（思考題及作業(yè)）要求：1、每章節(jié)學(xué)習(xí)結(jié)束后，學(xué)生都要按上課教師的具