《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)B》教學(xué)大綱

《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)B》教學(xué)大綱適用范圍：202X版本科人才培養(yǎng)方案課程代碼：06141141課程性質(zhì)：專業(yè)必修課學(xué)分：3學(xué)分學(xué)時：48學(xué)時（理論32學(xué)時，實驗16學(xué)時）先修課程：C程序設(shè)計B后續(xù)課程：數(shù)據(jù)庫原理及應(yīng)用適用專業(yè)：醫(yī)學(xué)信息工程開課單位：電子信息工程學(xué)院一、課程說明《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)B》是醫(yī)學(xué)信息工程專業(yè)的一門專業(yè)必修課程。本課程的主要任務(wù)是使學(xué)生體會“算法的設(shè)計建立于邏輯結(jié)構(gòu)，算法的實現(xiàn)依賴于物理（存儲）結(jié)構(gòu)”，并能根據(jù)實際情況選擇相應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，學(xué)習(xí)如何合理地組織數(shù)據(jù)、有效地存儲和處理數(shù)據(jù)，正確地對算法進行分析和評價，為今后在與本專業(yè)相關(guān)的程序設(shè)計方面打下基礎(chǔ)。二、課程目標(biāo)通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生達到如下目標(biāo)：課程目標(biāo)1：能夠清楚表述數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法的基本概念，并能判斷計算機處理不同數(shù)據(jù)時所采用的組織方法、操作原理和實現(xiàn)方法。能夠針對具體問題，運用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程相關(guān)知識和批判思維，分析計算機處理對象的結(jié)構(gòu)特征，選擇合適的數(shù)據(jù)存儲結(jié)構(gòu)，設(shè)計高效的操作算法。課程目標(biāo)2：能夠綜合運用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基本原理和設(shè)計方法，研究復(fù)雜問題的特征，自主設(shè)計可行的求解方案，并能運用高級語言編寫實現(xiàn)問題求解的應(yīng)用程序，再驗證其正確性。課程目標(biāo)3：培養(yǎng)學(xué)生收集、傳遞和處理數(shù)據(jù)的技能；能關(guān)注科技和社會發(fā)展中的問題，培養(yǎng)科學(xué)的世界觀、價值觀和辯證唯物主義的觀點；有良好的心理素質(zhì)，良好的品格和頑強的意志，不斷學(xué)習(xí)，以便從容地應(yīng)對未來社會的挑戰(zhàn)。課程目標(biāo)4：引導(dǎo)學(xué)生樹立和踐行社會主義核心價值觀，鼓勵并激勵學(xué)生迎難而上、不畏艱險、挑戰(zhàn)自己。不斷培養(yǎng)學(xué)生探索未知、追求真理、勇攀科學(xué)高峰的勇氣以及精益求精的大國工匠精神，樹立強烈的文化自信，提升綜合素質(zhì)，增強作為中國青年的責(zé)任之心，努力奮斗，勇于擔(dān)當(dāng)作為。三、課程目標(biāo)與畢業(yè)要求《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)B》課程教學(xué)目標(biāo)對醫(yī)學(xué)信息工程專業(yè)畢業(yè)要求的支撐見表1。表1課程教學(xué)目標(biāo)與畢業(yè)要求關(guān)系畢業(yè)要求指標(biāo)點課程目標(biāo)支撐強度4.研究4.3能夠分析和解釋實驗數(shù)據(jù)，并通過信息綜合得到合理有效的結(jié)論。課程目標(biāo)1：能夠清楚表述數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法的基本概念，并能判斷計算機處理不同數(shù)據(jù)時所采用的組織方法、操作原理和實現(xiàn)方法。能夠針對具體問題，運用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程相關(guān)知識和批判思維，分析計算機處理對象的結(jié)構(gòu)特征，選擇合適的數(shù)據(jù)存儲結(jié)構(gòu)，設(shè)計高效的操作算法。M5.使用現(xiàn)代工具5.2能夠開發(fā)和利用現(xiàn)代工程工具、信息技術(shù)工具對復(fù)雜醫(yī)學(xué)信息工程問題進行輔助設(shè)計、預(yù)測和模擬。課程目標(biāo)2：能夠綜合運用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基本原理和設(shè)計方法，研究復(fù)雜問題的特征，自主設(shè)計可行的求解方案，并能運用高級語言編寫實現(xiàn)問題求解的應(yīng)用程序，再驗證其正確性。課程目標(biāo)4：引導(dǎo)學(xué)生樹立和踐行社會主義核心價值觀，鼓勵并激勵學(xué)生迎難而上、不畏艱險、挑戰(zhàn)自己。不斷培養(yǎng)學(xué)生探索未知、追求真理、勇攀科學(xué)高峰的勇氣以及精益求精的大國工匠精神，樹立強烈的文化自信，提升綜合素質(zhì)，增強作為中國青年的責(zé)任之心，努力奮斗，勇于擔(dān)當(dāng)作為。H12.終身學(xué)習(xí)12.1能認(rèn)識不斷探索和學(xué)習(xí)的必要性，具備終身學(xué)習(xí)的意識，掌握自主學(xué)習(xí)的方法。課程目標(biāo)3：培養(yǎng)學(xué)生收集、傳遞和處理數(shù)據(jù)的技能；能關(guān)注科技和社會發(fā)展中的問題，培養(yǎng)科學(xué)的世界觀、價值觀和辯證唯物主義的觀點；有良好的心理素質(zhì)，良好的品格和頑強的意志，不斷學(xué)習(xí)，以便從容地應(yīng)對未來社會的挑戰(zhàn)。M注：表中“H（高）、M（中）”表示課程與相關(guān)畢業(yè)要求的關(guān)聯(lián)度。四、教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時分配1.理論部分理論部分的教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時分配見表2。表2教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時分配教學(xué)內(nèi)容教學(xué)要求，教學(xué)重點難點理論學(xué)時實驗學(xué)時對應(yīng)的課程目標(biāo)1.緒論1.1數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的研究內(nèi)容1.2數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基本概念和術(shù)語1.3抽象數(shù)據(jù)類型的表示與實現(xiàn)1.4算法和算法分析1.5小結(jié)教學(xué)要求：了解為什么學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的主要內(nèi)容是什么；掌握本門課的基本學(xué)習(xí)方法；理解各種基本概念和術(shù)語；會估算算法的時間復(fù)雜度。重點：了解數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)主要研究內(nèi)容及學(xué)習(xí)方法；熟悉基本概念和術(shù)語；掌握算法時間復(fù)雜度的計算。難點：算法時間復(fù)雜度的計算。41、2、32.線性表2.1線性表的定義和特點2.2案例引入2.3線性表的類型定義2.4線性表的順序表示和實現(xiàn)2.5線性表的鏈?zhǔn)奖硎竞蛯崿F(xiàn)2.6順序表和鏈表的比較2.7小結(jié)教學(xué)要求：理解線性表的定義和特點；理解線性表的順序表示和實現(xiàn)；理解線性表的鏈?zhǔn)奖硎竞蛯崿F(xiàn)；掌握線性表的基本操作和應(yīng)用。重點：順序表和單鏈表的插入、刪除和查找。難點：順序表和單鏈表的基本操作的實現(xiàn)。641、2、3、43.棧和隊列3.1棧和隊列的定義和特點3.2案例引入3.3棧的表示和操作的實現(xiàn)3.4隊列的表示和操作的實現(xiàn)3.5小結(jié)教學(xué)要求：掌握棧和隊列的定義、特點、邏輯結(jié)構(gòu)及其基本運算；了解棧和隊列在實際編程中的基本應(yīng)用。重點：棧和隊列的定義、特點、基本操作。難點：循環(huán)隊列的表示和實現(xiàn)。641、2、3、44.樹和二叉樹4.1樹和二叉樹的定義4.2案例引入4.3樹和二叉樹的抽象數(shù)據(jù)類型定義4.4二叉樹的性質(zhì)和存儲結(jié)構(gòu)4.5遍歷二叉樹4.6哈夫曼樹及其應(yīng)用4.7小結(jié)教學(xué)要求：了解樹和二叉樹的定義和特點；掌握二叉樹的存儲方法和遍歷方法；理解哈夫曼樹的構(gòu)造方法，能用哈夫曼樹解決實際問題。重點：二叉樹的定義、性質(zhì)、存儲、遍歷、應(yīng)用。難點：二叉樹的遍歷。841、2、3、45.圖5.1圖的定義和基本術(shù)語5.2案例引入5.3圖的類型定義5.4圖的存儲結(jié)構(gòu)5.5圖的遍歷5.6小結(jié)教學(xué)要求：了解圖的定義和基本術(shù)語；掌握鄰接矩陣和鄰接表這兩種圖的存儲結(jié)構(gòu)；掌握圖的遍歷方法。重點：鄰接矩陣和鄰接表。難點：圖的存儲結(jié)構(gòu)。841、2、3、4合計32162.實驗部分實驗部分的教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時分配見表3。表3實驗項目、實驗內(nèi)容與學(xué)時實驗項目實驗內(nèi)容和要求實驗學(xué)時對應(yīng)的課程目標(biāo)1.線性表實驗內(nèi)容：順序表和鏈表的初始化、插入和刪除等操作。實驗要求：掌握線性表的順序存儲表示和鏈?zhǔn)酱鎯Ρ硎?；掌握順序表和鏈表的基本操作，包括?chuàng)建、查找、插入和刪除等操作。41、22.棧和隊列實驗內(nèi)容：棧和隊列的基本操作。實驗要求：掌握棧和隊列的初始化以及進棧、進隊列、出棧、出隊列等基本操作的算法實現(xiàn)。41、23.二叉樹實驗內(nèi)容：二叉樹的定義和存儲結(jié)構(gòu)。實驗要求：掌握二叉樹存儲表示和遍歷等基本算法；哈夫曼樹以及哈夫曼編碼的構(gòu)造算法。41、24.圖實驗內(nèi)容：圖的定義和存儲結(jié)構(gòu)。實驗要求：了解圖的定義，掌握圖的鄰接矩陣表示法。41、2合計16五、教學(xué)方法及手段本課程以課堂講授為主，采用啟發(fā)式、討論式教學(xué)和案例教學(xué)等，促進學(xué)生積極思考，開發(fā)學(xué)生的潛能，培養(yǎng)學(xué)生思考問題、分析問題和解決問題的能力；精選教學(xué)內(nèi)容，使學(xué)生掌握數(shù)據(jù)組織、存儲和運算的基本原理和方法，培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法以及分析問題的能力，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)打下良好基礎(chǔ)；安排習(xí)題課，鞏固課堂所學(xué)知識；通過在線課程平臺，為學(xué)生提供靈活的自主學(xué)習(xí)平臺。在實驗教學(xué)環(huán)節(jié)中，介紹常用軟件以及實驗內(nèi)容的思路和方案設(shè)計等。通過啟發(fā)式教學(xué)、討論式教學(xué)使學(xué)生掌握數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基本理論、基本知識和基本技能。在實驗前學(xué)生應(yīng)復(fù)習(xí)和掌握與本實驗有關(guān)的教學(xué)內(nèi)容、認(rèn)真閱讀實驗指導(dǎo)書；實驗結(jié)束后，要認(rèn)真完成實驗報告。六、課程資源1.推薦教材：（1）嚴(yán)蔚敏，李冬梅，吳偉民.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（C語言版第2版）[M].北京:人民郵電出版社,2022.01.2.參考書：（1）程杰.大話數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)[M].北京:清華大學(xué)出版社,2020.12（2）劉暢，姚學(xué)峰.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（C語言版）[M].上海:上海交通大學(xué)出版社,2016.09（3）王紅梅，胡明，王濤.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（C++版）[M].北京:清華大學(xué)出版社,2011.06（4）陳銳，馬軍霞，張建偉.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（C語言實現(xiàn)）[M].北京:機械工業(yè)出版社,2020.083.期刊：（1）計算機學(xué)報.中國計算機學(xué)會;中國科學(xué)院計算技術(shù)研究所（2）計算機應(yīng)用研究.四川省計算機研究院（3）數(shù)據(jù)分析與知識發(fā)現(xiàn).現(xiàn)代圖書情報技術(shù);計算機與圖書館（4）計算機研究與發(fā)展.中國科學(xué)院計算技術(shù)研究所;中國計算機學(xué)會（5）ScientificData.SpringerNature（6）G.VK,ChrisL,EleniV,etal.Granule-Based-Classifier(GbC):ALatticeComputingSchemeAppliedonTreeDataStructures[J].Mathematics,2021,9(22).4.網(wǎng)絡(luò)資源：（1）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)./course/zju-93001（2）VISUALGO./zh（3）CSDN./七、課程考核對課程目標(biāo)的支撐課程成績由過程性考核成績和期末考核成績兩部分構(gòu)成，具體考核/評價細(xì)則及對課程目標(biāo)的支撐關(guān)系見表4。表4課程考核對課程目標(biāo)的支撐考核環(huán)節(jié)占比考核/評價細(xì)則課程目標(biāo)1234過程性考核課堂表現(xiàn)10（1）根據(jù)課堂出勤情況和課堂回答問題情況進行考核，滿分100分。（2）以平時考核成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績。√√√√4222實驗20（1）根據(jù)每個實驗的實驗操作完成情況和實驗報告質(zhì)量單獨評分，滿分100分。（2）每次實驗單獨評分，取各次實驗成績的平均值作為此環(huán)節(jié)的最終成績。（3）以實驗成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績?！獭獭?55作業(yè)10（1）主要考核學(xué)生對各章節(jié)知識點的復(fù)習(xí)、理解和掌握程度，滿分100分。（2）每次作業(yè)單獨評分，取各次成績的平均值作為此環(huán)節(jié)的最終成績。（3）以作業(yè)成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績?！獭獭獭?321期末考核60（1）卷面成績100分，以卷面成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績。（2）主要考核數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)概念和術(shù)語；線性表、棧、隊列等線性結(jié)構(gòu)和樹、圖等非線性結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)組織形式等內(nèi)容。（3）考試題型為：填空題、選擇題、判斷題、簡答題、計算分析題等?！獭獭獭?0151510合計：100分43251913八、考核與成績評定1.考核方式及成績評定考核方式：本課程主要以課堂表現(xiàn)、實驗、作業(yè)、期末考試等方式對學(xué)生進行考核評價?？己嘶疽螅嚎己丝偝煽冇善谀┰嚲沓煽兒瓦^程性考核成績組成。其中：期末試卷成績?yōu)?00分（權(quán)重60%），試題類型為填空題、選擇題、判斷題、簡答題、計算分析題等類型，試卷中基本知識、基本理論、基本技能的試題分值不超過50%，綜合應(yīng)用題、分析題不低于50%；課堂表現(xiàn)、實驗、作業(yè)等過程性考核成績?yōu)?00分（權(quán)重40%）；考試試題分值分配應(yīng)與教學(xué)大綱各章節(jié)的學(xué)時基本成比例。2.過程性考核成績的標(biāo)準(zhǔn)過程性考核方式重點考核內(nèi)容、評價標(biāo)準(zhǔn)、所占比重見表5。表5過程性考核方式評價標(biāo)準(zhǔn)考核方式所占比重(%)100≥x≥9090>x≥8080>x≥7070>x≥60x<60課堂表現(xiàn)25積極參與教學(xué)活動，踴躍回答問題，準(zhǔn)確率大于90%。認(rèn)真參與教學(xué)活動，回答問題準(zhǔn)確率大于80%。偶爾參與教學(xué)活動，回答問題準(zhǔn)確率大于70%。上課不認(rèn)真，偶爾參與教學(xué)活動。上課不認(rèn)真，不參與教學(xué)活動。作業(yè)25作業(yè)完整，思路清晰，準(zhǔn)確率大于90%，字跡工整。作業(yè)完整，準(zhǔn)確率大于80%，字跡工整。作業(yè)平均準(zhǔn)確率大于70%。作業(yè)平均準(zhǔn)確率大于60%。作業(yè)平均準(zhǔn)確