数据结构(Java语言版)教学大纲.docx
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1、成都东软学院数据结构(Java)教学大纲一、前言1 .课程简介数据结构(Java)课程是面向软件工程及相关专业学生开设的专业主干课。 本课程是软件工程专业软件开发知识与技能相关培养规格达成的重要保障。通过 线性表,栈和队列,串和数组、树,图,排序,查找等理论学习与实验、项目训 练相结合的方式、采取讲练结合的方法,使学生具备利用计算机编程解决问题的 基本知识,能够对软件设计中遇到的问题归纳到基本的数据结构,掌握基本的算 法,同时具有全方位思维,能阅读理解相关领域英文文献;具备软件工程师的角 色责任,熟悉行业规范,能力阅读理解专业领域文献,拥有软件行业道德,培养 专业学习的使命、荣誉感等方面的技能
2、。课程基于追踪五新趋势由知识、能力、素养一体化培养目标,开展课内课外 全方位学习,落实立德树人的根本任务。2 .课程设计(开发)的基本理念、方法与思路 课程项目为引导,培养专业能力。 思政融入课程,从科学强国和家国情怀、政治认同和全球化视野、文化自信 和民族自豪、法制意识和公民品格四方面进行课程思政元素建设。 以学生为主体注重反馈:课堂反馈、期中答辩、问卷调查、网上作业。 全程化+多元化考核:注重过称化考核,一对一答辩;注重学生个性化标准; 注重第三方评价,引入在线作业系统。 强调知行合一:运用所学数据结构知识解决开发中遇到的各种运算问题。理 论教学中交互进行实践操作。 培养国际化视野:英文参
3、考读物,使学生熟悉专业词汇。 强调自主学习。4.教学实施建议1)教学策略:采用任务导入一尝试探究一知识讲解一实践练习一总结 回顾的整体策略2)教学活动课前:预习 课中:讲授、动画演示、抓包、对比讲解、角色扮演、师生合作 学习项目、任务驱动式、虚拟实验先行教学法引导式、翻转课堂、总结式、探究式教学课后:复习,实践,在线作业,项目3)重难点学习建议抽象知识生动化、将虚拟数据和现实生活相联系,复习带动新知 识使用模拟软件增加学生动手时间,通过任务效果驱动教学。4)单元考核形式包括课堂表现、课后作业、在线测试、实验报告。 课堂表现包括课堂问答、学习态度与习惯。 课后作业形式为配套文档和对应项目任务。
4、在线测试为在线章节考试(教师可根据实际授课情况酌情安排)。 实验:串实验1 )学习支持课件、在线课程、在线作业、实验指导书、项目引导资料。第五单元递归(4学时)2 .教学内容(1)递归的定义;(2)递归模型;(3)递归的应用;3 .教学要求理解递归概念;掌握建递归模型;灵活应用递归解决复杂问题。4 .教学重点与难点递归模型;递归的应用;递归实验。5 .教学实施建议1)教学策略:采用任务导入一尝试探究一知识讲解一实践练习一总结 回顾的整体策略2)教学活动课前:预习 课中:讲授、动画演示、抓包、对比讲解、角色扮演、师生合作 学习项目、任务驱动式、虚拟实验先行教学法引导式、翻转课堂、总结式、探究式教
5、学课后:复习,实践,在线作业,项目3)重难点学习建议 抽象知识生动化、将虚拟数据和现实生活相联系,复习带动新知 识 使用模拟软件增加学生动手时间,通过任务效果驱动教学。4)单元考核形式包括课堂表现、课后作业、在线测试、实验报告。 课堂表现包括课堂问答、学习态度与习惯。 课后作业形式为配套文档和对应项目任务。 在线测试为在线章节考试(教师可根据实际授课情况酌情安排)。 实验:递归实验5)学习支持课件、在线课程、在线作业、实验指导书、项目引导资料。第六单元数组和特殊矩阵(4学时)1 .教学内容(1)数组的定义;(2)数组的存储结构和基本操作;(3)特殊矩阵概念;(4)特殊矩阵压缩算法;(5)数组和
6、特殊矩阵应用。2 .教学要求理解数组和特殊矩阵的概念;掌握数组的存储结构和基本操作算法;理解特殊矩阵的压缩存储算法;灵活应用数组;了解特殊矩阵的应用。3 .教学重点与难点数组的基本操作算法;数组的应用;特殊矩阵压缩算法。4 .教学实施建议1)教学策略:采用任务导入一尝试探究一知识讲解一实践练习一总结 回顾的整体策略2)教学活动 课前:预习 课中:讲授、动画演示、抓包、对比讲解、角色扮演、师生合作 学习项目、任务驱动式、虚拟实验先行教学法引导式、翻转课堂、总结式、探究式教学 课后:复习,实践,在线作业,项目3)重难点学习建议 抽象知识生动化、将虚拟数据和现实生活相联系,复习带动新知 识 使用模拟
7、软件增加学生动手时间,通过任务效果驱动教学。4)单元考核形式包括课堂表现、课后作业、在线测试、实验报告。 课堂表现包括课堂问答、学习态度与习惯。 课后作业形式为配套文档和对应项目任务。 在线测试为在线章节考试(教师可根据实际授课情况酌情安排)。5)学习支持课件、在线课程、在线作业、实验指导书、项目引导资料。第七单元树和二叉树(10学时)1 .教学内容(1)树的定义,基本术语及基本运算;(2)二叉树(二叉树的链式存储、二叉树的遍历、二叉树的建立);(3)树的应用(线索二叉树、平衡二叉树、堆和哈夫曼树及哈夫曼编码)。2 .教学要求了解树及相关术语的意义;了解二叉树的概念、特点;理解二叉树的二叉链表
8、的表示法;运用二叉树的建立算法;分析三种二叉树的遍历算法(前序、中序、后序)。了解线索二叉树,理解并掌握平衡二叉树、堆、哈夫曼树及哈夫曼编码。3 .教学重点与难点二叉树的链表的表示法;二叉树的建立算法;三种二叉树的遍历算法(前序、中序、后序);哈夫曼树的创建及哈夫曼编码。4 .教学实施建议1)教学策略:采用任务导入一尝试探究一知识讲解一实践练习一总结 回顾的整体策略2)教学活动 课前:预习 课中:讲授、动画演示、对比讲解、角色扮演、师生合作学习项目、任务驱动式、虚拟实验先行教学法 引导式、翻转课堂、总结式、探究式教学 课后:复习,实践,在线作业,项目3)重难点学习建议 抽象知识生动化、将虚拟数
9、据和现实生活相联系,复习带动新知 识 使用模拟软件增加学生动手时间,通过任务效果驱动教学。4)单元考核形式包括课堂表现、课后作业、在线测试、实验报告。 课堂表现包括课堂问答、学习态度与习惯。 课后作业形式为配套文档和对应项目任务。 在线测试为在线章节考试(教师可根据实际授课情况酌情安排)。 实验:树和二叉树实验。1 )学习支持课件、在线课程、在线作业、实验指导书、项目引导资料。第八单元图(10学时)2 .教学内容(1)图的基本概念;(2)图的存储结构;(3)图的遍历;(4)生成树和最小生成树;(5)最短路径;(6)拓扑排序;(7)关键路径。3 .教学要求理解图的基本概念;掌握图的存储结构;掌握
10、图的遍历;掌握最小生成树相关的Prim算法和Kruskal算法;掌握求最短路径相关的Dijkstra算法和Floyd算法;理解拓扑排序;灵活应用图。4 .教学重点与难点图的存储结构;图的遍历;最小生成树;最短路径;图的应用;图实验。5 .教学实施建议1)教学策略:采用任务导入一尝试探究一知识讲解一实践练习一总结 回顾的整体策略2)教学活动 课前:预习 课中:讲授、动画演示、抓包、对比讲解、角色扮演、师生合作 学习项目、任务驱动式、虚拟实验先行教学法引导式、翻转课堂、总结式、探究式教学 课后:复习,实践,在线作业,项目3)重难点学习建议 抽象知识生动化、将虚拟数据和现实生活相联系,复习带动新知
11、识 使用模拟软件增加学生动手时间,通过任务效果驱动教学。4)单元考核形式包括课堂表现、课后作业、在线测试、实验报告。 课堂表现包括课堂问答、学习态度与习惯。 课后作业形式为配套文档和对应项目任务。 在线测试为在线章节考试(教师可根据实际授课情况酌情安排)。 实验:图实验5)学习支持课件、在线课程、在线作业、实验指导书、项目引导资料。第九单元排序(6学时)1 . 教学内容(1)排序的基本概念;(2)内部排序法 插入排序;(3)内部排序法一一交换排序;(4)内部排序法一一选择排序;(5)内部排序法 快速排序;(6)内部排序法 归并排序、基数排序。2 . 教学要求了解排序的意义;了解排序的稳定性和不
12、稳定性;了解排序的分类;运用交换式排序法(冒泡排序法和快速排序法);运用选择排序法(选择排序法和堆排序);运用插入式排序法(插入排序法和希尔排序);了解归并排序法和基数排序;了解各种排序法的效率。3 .教学重点与难点交换式排序法(快速排序法);选择式排序法(堆排序法);插入式排序法(希尔排序);归并排序法和基数排序。4 .教学实施建议1)教学策略:采用任务导入一尝试探究一知识讲解一实践练习一总结 回顾的整体策略2)教学活动 课前:预习 课中:讲授、动画演示、对比讲解、角色扮演、师生合作学习项目、任务驱动式、虚拟实验先行教学法引导式、翻转课堂、总结式、探究式教学 课后:复习,实践,在线作业,项目
13、3)重难点学习建议抽象知识生动化、将虚拟数据和现实生活相联系,复习带动新知 识使用模拟软件增加学生动手时间,通过任务效果驱动教学。4)单元考核形式包括课堂表现、课后作业、在线测试、实验报告。课堂表现包括课堂问答、学习态度与习惯。 课后作业形式为配套文档和对应项目任务。在线测试为在线章节考试(教师可根据实际授课情况酌情安排)。实验:排序实验。5)学习支持课件、在线课程、在线作业、实验指导书、项目引导资料。第十单元查找(6学时)1.教学内容(1)查找的基本概念;(2)常用的查找算法;(3)二叉排序树;(4)散列函数的构造方法;(5)处理冲突的方法。2.教学要求了解查找的意义;理解并掌握常用的查找算
14、法;理解线性查找算法和折半查找算法;了解二叉排序树、散列函数的构造方法和处理冲突的方法;了解查找算法的效率分析。3.教学重点与难点线性查找算法;折半查找算法;散列查找算法。4.教学实施建议1)教学策略:采用任务导入一尝试探究一知识讲解一实践练习一总结 回顾的整体策略2)教学活动 课前:预习 课中:讲授、动画演示、对比讲解、角色扮演、师生合作学习 项目、任务驱动式、虚拟实验先行教学法引导式、翻转课堂、总结式、探究式教学 课后:复习,实践,在线作业,项目3)重难点学习建议 抽象知识生动化、将虚拟数据和现实生活相联系,复习带动新知 识 使用模拟软件增加学生动手时间,通过任务效果驱动教学。4)单元考核
15、形式包括课堂表现、课后作业、在线测试、实验报告。 课堂表现包括课堂问答、学习态度与习惯。 课后作业形式为配套文档和对应项目任务。 在线测试为在线章节考试(教师可根据实际授课情况酌情安排)。 实验:排序实验。5)学习支持课件、在线课程、在线作业、实验指导书、项目引导资料。五、各单元学时分配表单元标题节标题各教学环节学时分配理论授课实践教学课内小计讲课习 题测 验其 他课外随 堂实验 室其 他绪论数据结构22算法概念算法分析单元标题节标题各教学环节学时分配理论授课实践教学课内小计讲 课习 题测 验其 他课外随堂实验 室其 他线性表线性表基本概念6210顺序表单链表双链表循环链表线性表应用栈和队列栈
16、基本概念628顺序栈链栈栈应用队列基本概念顺序队列链队列循环队列和优先队列队列应用串串基本概念426顺序串链串串的模式匹配品匕用递归递归概念和原理224递归模型递归算法应用数组和特殊矩阵数组基本概念44数组存储结构数组基本操作数组应用特殊矩阵基本概念特殊矩阵压缩存储特殊矩阵应用树和二叉树树8210二叉树二叉树遍历二叉树构造二、课程基本信息1 .课程代码:22001027402 .课程名称:数据结构(Java)3 .课程英文名称:Data Structure (Java)4 .课程类别:必修课5 .授课对象:2021级软件工程、2021级医学信息工程专业(本科)6 .开课单位:计算机与软件学院软
17、件工程系7 .先修课程:面向对象程序设计(Java)8 .学分、学时安排:学分课内学时理论授课课内实践实验室上课课外学时464481600三、课程预期学习效果 1.课程总体教学目标党的十八大以来,我国计算机行业快速发展,信息化工作扎实推 进。国家富强民主需要更多软件设计人才,根据国家行业需求,走访 相关公司、调研当前软件设计的关键技术以及人才需求特点,结合国 家软件行业发展趋势,立足于十九大报告国家未来经济发展方向,形 成了课程培养的知识目标和技能目标。本课程主要讲授:数据结构的体系结构、基本概念、算法效率,顺序表和链表的算法和应用、栈和队列的基本算法和应用、树形结构单元标题节标题各教学环节学
18、时分配理论授课实践教学课内小计讲 课习 题测 验其 他课 外随 堂实验 室其 他线索二叉树哈夫曼树二叉树与树、森林之间转换树和二叉树应用图图基本概念8210图存储结构图遍历生成树和最小生成树最短路径拓扑排序关键路径图应用排序排序基本概念426插入排序交换排序选择排序归并排序分配排序排序应用查找查找基本概念426静态表查找动态表查找哈希表查找查找应用合计481664六、实践教学项目实施计划表项目 代码项目名称项目类 别1项目类 别2项目内容项目成果课内学时实践场所1线性表实 验应用型三级(1) 用顺序表存储,实现一个 简单学生成绩管理系统。(2) 用链表存储,实现2个多 项式相加运算。实验报告2
19、随堂项目 代码项目名称项目类 别1项目类 别2项目内容项目成果课内学时实践场所2栈和队列 实验应用型三级(1) 用栈实现将中缀表达式转换为后缀表达式,并计算结果。(2) 用循环队列求解约瑟夫问题。实验报告2随堂3串实验应用型三级(1) 求字符串s中出现的最 长的可重叠的重复子串。例如S二 “ ababababa ,输出结果为 “abababa”。(2) 求字符串s中出现的最 长的不重叠的重复子串。例如s二“ ababababa v ,输出结果为 “abab”。实验报告2随堂4递归实验应用型三级(1) 求楼梯走法数问题:1个 楼梯有n个台阶,可以1步上1个 台阶,也可以1步上2个台阶,求 上楼梯
20、共有多少种不同的走法。(2) 求解皇后问题:在的方 格棋盘上放置n个皇后,要求每个 皇后不同行、不同列、不同左右对 角线,求n皇后的所有解。实验报告2随堂5树和二叉 树实验应用型三级(1) 将1棵二叉树bt的左右 子树进行交换,并用相关数据测 试。(2) 已知1个后缀表达式字 符串 str= “10 7 -3 5 2 /*+二 1)将其转换为1棵二叉树表示(表达式树)。2)采用括号法输出该表达式树。3)利用表达式树求表达式值。4)将该表达式树转换为中缀表 达式输出。实验报告2随堂6图实验应用型三级(1) 如下图所示,从u出发找 出长度为m的所有路径,假设0, m=3o(2) 在无向图中求从顶点
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