淺談《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》教學(xué)

摘 要：“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”是計(jì)算機(jī)專業(yè)基礎(chǔ)課程，具有邏輯性強(qiáng)、抽象性高的特點(diǎn)，學(xué)生在學(xué)習(xí)中往往不得要領(lǐng)。本文針對(duì)當(dāng)前教學(xué)中存在的問題，結(jié)合自身的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，提出了“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程教學(xué)的新思路。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；算法；課程教學(xué)；上機(jī)實(shí)驗(yàn)

“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)” 是計(jì)算機(jī)專業(yè)基礎(chǔ)課程，是程序設(shè)計(jì)的的重要基礎(chǔ)，也是計(jì)算機(jī)專業(yè)碩士研究生入學(xué)必考科目。教學(xué)應(yīng)重在學(xué)生能力、素質(zhì)的培養(yǎng)，尤其是思維能力、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。因此，很多學(xué)校都致力于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的建設(shè)，把課程建設(shè)作為一項(xiàng)系統(tǒng)工程來抓。同樣，這些年來我校在這方面也做出不懈努力，包括從教材選擇、課程體系建設(shè)、師資隊(duì)伍、課程教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)、教學(xué)管理等各個(gè)環(huán)節(jié)不斷實(shí)踐和探索，特別是在課程教學(xué)方面，加強(qiáng)教學(xué)研究和教學(xué)方法、教學(xué)手段的改革，從提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)教學(xué)方面入手，取得了良好的效果。

1 教材選擇

筆者多次講授“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程，所用教材為清華大學(xué)出版社的嚴(yán)蔚敏、吳偉民編著的《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》（C語言版）。該教材內(nèi)容全面，有較高的深度，但在敘述一些基本概念和算法時(shí)過于精練，使學(xué)生在理解上有一定的困難。計(jì)算機(jī)軟件開發(fā)方法是不斷發(fā)展的，目前面向?qū)ο蟮能浖治雠c設(shè)計(jì)技術(shù)已發(fā)展成為軟件開發(fā)的主流方法。因此，用面向?qū)ο蟮乃枷虢M織數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的內(nèi)容，用面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)語言描述數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)問題，就成為數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程內(nèi)容改革的必然。

2 基于問題的教學(xué)方法

在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)過程中，許多概念、算法和思想是抽象的。傳統(tǒng)的教學(xué)模式起不到很好的效果。所以在教學(xué)過程中，采用以學(xué)生為主體、以問題為中心的模式，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的求知欲，才能提高他們的積極性和主動(dòng)性，引導(dǎo)學(xué)生不斷發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、分析問題并最終解決問題，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維。

第一，概述講解中，可引入如下問題：a.[樹]某家族的血統(tǒng)關(guān)系中，各層的關(guān)系是如何的？b.[表結(jié)構(gòu)]學(xué)生成績(jī)表中，各表項(xiàng)之間是什么關(guān)系？c.[圖]田徑賽的時(shí)間安排問題中，如何表示各比賽項(xiàng)目之間的不同時(shí)關(guān)系？通過這些學(xué)生非常熟悉的案例引入數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的概念，讓學(xué)生輕輕松松理解了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的概念及其實(shí)用，能夠提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

第二，在講述每種線性結(jié)構(gòu)和非線性結(jié)構(gòu)之前，我們應(yīng)該提出一個(gè)應(yīng)用的實(shí)例。通過實(shí)例進(jìn)行課前導(dǎo)學(xué)，讓學(xué)生明白為什么要學(xué)習(xí)它，它有什么用處。譬如，在講述隊(duì)列結(jié)構(gòu)前通過超市排隊(duì)結(jié)帳的形象例子引出隊(duì)列理論；在講述樹形結(jié)構(gòu)前，可以引出家族血統(tǒng)關(guān)系的實(shí)例，通過實(shí)例逐步引出理論。用充分的實(shí)例讓學(xué)生真正理解這些常用結(jié)構(gòu)的實(shí)用之處。

第三，在講每一種算法的過程中，我們可以采用分析問題、解決問題的方法。譬如順序表的插入算法，我們首先分析問題：(1)判斷線性表的存儲(chǔ)空間；(2)檢查i值的范圍；(3)將線性表的第i個(gè)元素和它后面的所有元素均后移一個(gè)位置；(4)將新的元素寫入到空出的第i個(gè)元素位置上；(5)線性表的長(zhǎng)度加1。再解決問題：編寫要實(shí)現(xiàn)上述各步驟需要的語言。最終培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力。

3 加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)

有些教師在教學(xué)的過程中，著重講解理論知識(shí)，對(duì)實(shí)驗(yàn)不夠重視，學(xué)生往往動(dòng)手能力不強(qiáng)，久而久之，就不能解決實(shí)際問題，對(duì)這門功課就有聽天書的感覺了。這種教學(xué)方式，勢(shì)必導(dǎo)致多數(shù)學(xué)生在上機(jī)實(shí)驗(yàn)中往往編制不出完整的程序，得不到正確的結(jié)果。

我們?cè)诮虒W(xué)中不僅要教會(huì)學(xué)生各種算法，而且要教會(huì)他們?nèi)绾螌⑺惴ㄞD(zhuǎn)換為具體程序設(shè)計(jì)語言中的函數(shù)以及編寫出運(yùn)行該函數(shù)的主程序。筆者上課除了詳細(xì)講授各種基本運(yùn)算的實(shí)現(xiàn)算法與函數(shù)外，還在課堂上編制出針對(duì)各實(shí)際問題的主程序。例如，在線性表的教學(xué)中，為“將以順序表為存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)的線性表就地逆置”實(shí)例編寫算法設(shè)計(jì)，具體如下：

void ReverseList(Seqlist * L)

{

DataType temp;

//設(shè)置臨時(shí)空間用于存放data

Int i ;

for (i=0 ; i<=l->length/2;i++)

//l->length/2為整除運(yùn)算

{temp=l->data[i];

//交換數(shù)據(jù)

L->data[i]= L->data[l->length-1- i];

L->data[l->length-1- i]=temp;

}

}

通過這種方式，學(xué)生對(duì)程序設(shè)計(jì)有較為直觀的認(rèn)識(shí)，這為“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”實(shí)踐教學(xué)取得較好的效果奠定了基礎(chǔ)。上機(jī)實(shí)踐是對(duì)學(xué)生全面綜合素質(zhì)進(jìn)行訓(xùn)練的一種基本方法，是課堂教學(xué)的一種延伸，是必不可少的一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)。上機(jī)實(shí)踐能使學(xué)生所學(xué)到的書本知識(shí)“活”起來，起到深化理解和靈活掌握教學(xué)內(nèi)容的目的，因此我們要從下面幾方面著手做好這項(xiàng)工作。

精心選擇上機(jī)習(xí)題，著眼于基本知識(shí)的理解和基本編程能力的培養(yǎng)。在程序設(shè)計(jì)習(xí)題選擇時(shí)采取循序漸進(jìn)、逐步積累的方式，引導(dǎo)學(xué)生自己建立可復(fù)用的構(gòu)件，并在以后的練習(xí)中直接使用，提高編程的工程能力和思考能力。譬如：關(guān)于順序表、隊(duì)列、堆棧、樹和二叉樹等基本的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，可以要求學(xué)生實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的類，在實(shí)際的應(yīng)用習(xí)題中拿過來就用。比如關(guān)于樹結(jié)構(gòu)部分可以設(shè)計(jì)如下上機(jī)習(xí)題：(1)二叉樹的建立和遍歷。這個(gè)題目是基于學(xué)生對(duì)二叉樹的基本理解；(2)給定一顆二叉樹，打印指定結(jié)點(diǎn)的雙親和所有的孩子結(jié)點(diǎn)。學(xué)生在完成這個(gè)題目前需完成題目(1)，直接利用(1)中所建立的二叉樹類和結(jié)點(diǎn)類來繼續(xù)進(jìn)行此題目的編程。

明確實(shí)驗(yàn)步驟。為了培養(yǎng)學(xué)生良好的工作作風(fēng)和方法，并且為后續(xù)課程做準(zhǔn)備，書中按軟件工程方法要求學(xué)生遵循相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)步驟，先需求分析，抽象出數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，再明確數(shù)據(jù)類型，詳細(xì)設(shè)計(jì)，最后進(jìn)行編碼及調(diào)試。

明確每個(gè)實(shí)驗(yàn)的具體要求。有了具體要求，學(xué)生實(shí)驗(yàn)時(shí)才有章可循。書中對(duì)每個(gè)實(shí)驗(yàn)都提出了具體要求。開始部分的實(shí)驗(yàn)除給出要求外，還給出問題的需求分析、設(shè)計(jì)以及完整的程序，學(xué)生上機(jī)主要是驗(yàn)證程序，后期的實(shí)驗(yàn)則要求學(xué)生獨(dú)立設(shè)計(jì)算法，編制并調(diào)試程序。整個(gè)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書在難度上有一定的梯度，便于學(xué)生循序漸進(jìn)的學(xué)習(xí)。

學(xué)生在上機(jī)之前，預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書中的內(nèi)容。實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書獨(dú)立于教材，上機(jī)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)又有限，這就要求學(xué)生在上機(jī)實(shí)驗(yàn)之前預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書中的內(nèi)容。在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容之前給出了一些與本實(shí)驗(yàn)有關(guān)的思考題，讓學(xué)生在閱讀中思考，同時(shí)列出相應(yīng)的參考資料或參考書，讓學(xué)生在上機(jī)之前通過查閱參考資料或參考書，加深對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的理解。這種方式還可以鍛煉學(xué)生獨(dú)立解決問題的能力。

總之，我們要重視《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》的教學(xué)，不僅要注重理論教學(xué)，同時(shí)要注重實(shí)踐教學(xué)，在教學(xué)過程中，我們?nèi)匀恍枰粩嗳ヌ剿餮芯浚瑢ふ倚碌?、行之有效的教學(xué)方法。相信只要傾注心力，把《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》的特點(diǎn)和學(xué)生實(shí)際聯(lián)系起來進(jìn)行教學(xué)，就一定會(huì)達(dá)到既定的教學(xué)目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)

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