基于Android的數(shù)據(jù)結構課程教輔演示系統(tǒng)設計

溫春玲

摘 要：基于Android平臺設計并實現(xiàn)了數(shù)據(jù)結構課程教輔演示系統(tǒng)。以動畫的形式在移動終端設備上演示數(shù)據(jù)結構典型算法的執(zhí)行過程，用戶可以與之進行交互，輸入不同的初始數(shù)據(jù)后，系統(tǒng)可以動態(tài)演示算法的具體執(zhí)行過程。該系統(tǒng)提高了數(shù)據(jù)結構課程學習的趣味性和直觀性，并且可以在任何地點進行學習，具有較高的靈活性。

關鍵詞：Android 數(shù)據(jù)結構 課程算法 動畫演示

數(shù)據(jù)結構課程，傳統(tǒng)的教學方法缺少直觀性和動態(tài)性，很難形象地使學生理解相關知識點。基于此，出現(xiàn)了一些數(shù)據(jù)結構算法的動畫演示系統(tǒng)，其輸入一些初始數(shù)據(jù)即能以動畫的形式演示算法的整個執(zhí)行過程，提高了學生的學習效率。但是這些系統(tǒng)都是基于PC機設計實現(xiàn)的，學生學習場地受到了限制。如果將該系統(tǒng)在智能手機或平板電腦上實現(xiàn)，將極大地提高該系統(tǒng)的方便性。為此，我們設計并實現(xiàn)了基于Android平臺的數(shù)據(jù)結構課程教輔演示系統(tǒng)。

一、系統(tǒng)功能設計

該系統(tǒng)是一個基于Android的動態(tài)演示數(shù)據(jù)結構算法執(zhí)行過程的輔助學習軟件，它可根據(jù)學習者輸入的算法初始數(shù)據(jù)以及算法執(zhí)行過程中控制方式的不同在Android終端設備具有不同的顯示效果，包括算法執(zhí)行過程中數(shù)據(jù)邏輯結構或存儲結構的變化情況以及遞歸算法執(zhí)行過程中棧的變化情況等。整個系統(tǒng)使用觸摸按鈕驅動方式，設計多個按鈕選項。每個按鈕選項對應一個動作，系統(tǒng)將一直處于選擇按鈕項或執(zhí)行動作狀態(tài)，直到選擇了退出動作為止。整個系統(tǒng)的功能設計如下。

一是動態(tài)演示數(shù)據(jù)結構典型算法的執(zhí)行過程，包括順序表、鏈表、二叉樹、圖以及排序等。二是算法執(zhí)行過程中跟蹤變量的值。三是算法執(zhí)行過程中動態(tài)顯示相應的C語言代碼。四是具有暫停、恢復運行、單步運行、復位等控制功能。

二、系統(tǒng)主界面設計

數(shù)據(jù)結構算法演示系統(tǒng)主界面設計啟動各個算法的按鈕，通過這些按鈕啟動每個算法演示界面。算法演示的圖形用戶界面采用的模板有幾個主要區(qū)域，每個區(qū)域對應一個組件。

一是主窗口：包括標題欄和工具欄，用來實現(xiàn)系統(tǒng)控制。

二是動畫演示區(qū)：以圖形和動畫的方式模擬和顯示算法執(zhí)行的過程和結果。

三是源代碼區(qū)：用來顯示類C語言編寫的算法描述。為了更清楚地描繪算法的執(zhí)行過程，當程序運行到當前行時，用一條高亮度光帶罩住此語句，表示該語句被執(zhí)行。在系統(tǒng)的主界面中，利用GridView布局，顯示功能選項，并在布局下方添加“幫助”和“退出”按鈕。主界面的設計風格簡約大方，操作方便。系統(tǒng)主界面及幫助界面如圖1所示。

三、系統(tǒng)功能實現(xiàn)

以順序表為例闡述系統(tǒng)功能的實現(xiàn)。在順序表模塊中，二級菜單中提供了順序表的插入和刪除選項。選擇順序表的插入或者刪除后進入初始化界面，設置順序表中的元素、插入變量以及插入位置，確認后將進入算法演示的主窗口。主窗口的工具欄包括執(zhí)行、暫停、單步和重置。動畫演示區(qū)的圖形模擬是在原有的布局中通過添加TextView控件，生成新的布局進行算法的動畫演示。源代碼區(qū)是定義代碼字符的數(shù)組，利用初始化函數(shù)接收數(shù)組中的元素，并根據(jù)數(shù)組長度添加TextView控件的個數(shù)，循環(huán)將TextView中的內(nèi)容添加為代碼字符數(shù)組中的元素。這樣，實現(xiàn)的順序表模塊的界面如圖2所示。

四、小結

基于Android平臺實現(xiàn)了數(shù)據(jù)結構算法動畫演示系統(tǒng)，作為數(shù)據(jù)結構課程的教輔軟件，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)結構中典型算法，包括順序表插入、鏈表插入、二叉樹的遍歷以及起泡排序等算法的動畫。該系統(tǒng)對算法的執(zhí)行過程進行動態(tài)模擬、代碼同步跟蹤，并在算法執(zhí)行過程中可選擇單步執(zhí)行、暫停、重置等功能。該系統(tǒng)作為Android的App形式，使其下載安裝方便，容易攜帶，隨時隨地進行輔助學習，并且具有良好的交互性，對提高數(shù)據(jù)結構課程學習效率起到較好的輔助作用。

（作者單位：青島市化學工業(yè)職工中等專業(yè)學校）