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数据结构实验教程(微课版)

本书配有教学课件、教学大纲、教学计划、 教学视频、例题演示软件、配套素材

作者:王彤、杨雷、鲍玉斌、张立立
丛书名:面向新工科专业建设计算机系列教材
定价:59
印次:1-2
ISBN:9787302591092
出版日期:2021.12.01
印刷日期:2023.07.13

本书主要面向高校数据结构实验教学要求,可与《数据结构》相关理论教材配套使用。本书分为7章,包括线性表、栈和队列、树、图、查找、排序以及STL与数据结构。在相关理论概述、实验目的、要求和原理的基础上,除第7章外,每章主要包括三大部分,分别为验证性实验、设计性实验和应用性探究式综合创新型实验。每章内容设置均采取“先理论、后应用、理论与应用相结合”的原则,在每章概述数据结构重要理论知识点的基础上,以层次化方式进行多层次、立体化的实验内容设置,并给出了部分实验的代码实现(主要采用C语言实现)。 本书适合高等院校计算机科学与技术专业及相关专业本科生、研究生使用,还可作为从事计算机工程与应用工作的科技人员的参考书。

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前言 “数据结构”是计算机科学与技术专业和相关专业的核心课程,是技术性、实践性、操作性、应用性很强的一门计算机专业基础课程。数据结构实验教学是数据结构教学的必要环节,不仅可以巩固学生对数据结构理论课程中基本原理、基本概念和相关算法的理解和掌握,还可以帮助学生更好地完成对知识点的预习和复习,有利于学生将所学专业理论知识转换为实际应用,有利于学生掌握计算机操作技能,有利于培养其创新精神,以达到理论和实践相结合的目的。 在教育部实施的“高等学校教学质量与教学改革工程”中,提出要“高度重视实践环节,提高学生实践能力”。因此,实验与实践教学是数据结构教学的必要环节。为顺应社会对创新人才需求的趋势,响应“教育部打造实验教学各类‘金课’课程建设,全面提高人才培养质量,支撑引领教育现代化发展”的号召,围绕“两性一度即高阶性、创新性和挑战度”,本教材的题目设置以面向新工科背景下培养计算机系统能力为原则,并结合各类程序设计竞赛、考研真题所考查知识点设置实验题目,旨在提升解决应用性问题的能力、培养新工科背景下的计算机系统能力、培养参加竞赛的核心竞争力等多方面的综合能力。 本书在编排上采取“先理论、后应用、理论与应用相结合”的原则,以层次化方式设置实验内容,旨在提高学生解决问题的能力。教材内容构架上,每章节概述列出数据结构重要的理论知识点,可作为预习或复习使用。在此基础上,针对理解抽象的理论知识、掌握典型的应用以及利用数据结构知识求解实际问题的创新探究综合能力三个层次实验教学目标,特别设置了验证性实验、设计性实验和应用性探究式综合创新型实验三部分实验内容,并给出部分实验的代码实现(主要采用C语言实现)。题目设置分层次并具有创新性和挑战性,包括日常生活、实际问题为背景的题目,计算机系统能力培养方面的融合性应用题目,应用性高阶算法以及结合程序设计竞赛和考研真题所考查知识点设置的实验题目。此外,附录给出了“数据结构应用性实验参考实施方案”和“实验报告要求”,为授课教师提供了实验内容、要求、报告撰写、成绩评定等方面的建议,希望能有效深化教育改革,提高学生的问题求解能力和创新思维水平。 验证性实验部分与理解抽象的理论知识的实验教学目标相对应,通过验证基本概念、实现数据结构和相应的基本操作,使学生加深对概念和数据结构相应知识点的理解,提高学生的代码实现能力。 设计性实验的教学目标为掌握典型应用算法,通过将教材中典型应用算法以可运行的完整代码形式给出代码实现,或启发学生通过调用验证性实验已实现的部分数据结构、基本操作,同时,结合算法设计思想解决一些简单的实际应用问题,并融入各类程序设计竞赛和考研真题所考查知识点设置设计性实验题目及习题,从而达到开拓学生视野、启发学生思维、提高学生的算法设计和实现能力的目的。 高阶应用性探究式综合创新型实验的教学目标为求解实际问题的创新探究综合能力,通过运用课程理论知识、验证性实验和设计性实验中所学数据结构方法求解比较复杂的实际应用问题,并设置培养学生计算机系统能力的相关综合性题目。随着处理数据和应用需求的变化,算法的研究也在与时俱进,尤其是计算机网络、数据库、人工智能、机器学习等方面的算法,无论是在研究领域还是社会需求方面都是热点。通过完成应用性探究式综合创新型实验,学生对所学相关知识有更深刻的体会,同时可培养学生解决复杂问题的综合能力和高级思维,并能帮助学生实现从传统的数据结构知识到多领域高阶算法应用的无障碍衔接,从而更好地进行前沿领域的研究和提升社会竞争力。 全书分为7章,每章包括概述、实验目的和要求、实验原理、验证性实验、设计性实验以及应用性探究式综合创新型实验。其中,“验证性实验”给出了相应验证性实验的可运行代码;“设计性实验”包含“设计性实验项目”和“习题与指导”,并标注结合程序设计竞赛考查知识点设置或结合考研真题考查知识点设置等;“应用性探究式综合创新型实验”包含“实验项目范例”和“实验项目与指导”,具体包括问题描述、实验要求、实验思路。在解答实验时,“实验项目范例”和“实验项目与指导”中均给出实验思路,给出学生可参考的实际问题解决方法,“实验项目范例”中又进一步给出了实验范例题目代码,体现了数据结构中数据组织和数据处理的思想。 读者可以通过扫描书中提供的二维码获取编程过程中用到的工具、软件以及本书的相关代码(本书提供的所有代码均已在codeblocks环境下调试通过)。同时,在必要部分提供微视频讲解(微课),即针对题目知识点或程序编写的提示和引导性讲解,以展现设计思维、编程实现等过程。 感谢清华大学出版社责任编辑白立军副编审及相关工作人员,非常荣幸能够与卓越的你们合作;感谢在编写过程中,本书作者鲍玉斌老师富有建设性的结构设置,杨雷老师对本书理论部分的保障和张立立老师对本书的修改和出版等所做的相关推进工作;同时,感谢家人和朋友给予的鼓励和大力支持。 由于编者水平有限,尽管不遗余力,但书中仍可能存在不足之处,敬请读者指正。 编者2021年11月数据结构实验教程(微课版)

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  • 王彤,东北大学计算机科学与工程学院、国家级实验教学示范中心中级实验师,长期从事数据结构实验教学工作。获全国计算机类课程实验教学案例设计竞赛一等奖,主持教育部产学研合作协同育人项目1项、学院教学改革项目2项。主要参与省级教学成果二等奖2项、东北大学教学成果一等奖1项、二等奖2项。指导学生获天梯赛获高校和团队特等奖、CCSP银奖。核心期刊教改论文2篇,相关论文《数据结构实验金课建设教学探索与实践》被《实验室研究与探索》收录。
  • l 本书内容全面丰富,知识体系严谨,包含验证性、设计性、应用性探究式综合创新型实验项目的多层次实验、循序渐进培养综合运用数据结构知识能力。

    l 融合性应用探究式综合创新型题目内容编排和讲解围绕培养计算机系统能力和解决复杂问题的综合能力,通过例子和问题讲解知识点及其应用,并给出详细分析和讨论。

    l 结合各类程序设计竞赛所考察知识点设置实验题目、培养实战能力,并提供可运行代码及必要视频讲解。

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  • 目录

    第1章线性表1

    1.1线性表概述1

    1.2实验目的和要求2

    1.3实验原理2

    1.4验证性实验3

    1.4.1顺序表的基本操作3

    1.4.2链表的基本操作8

    1.5设计性实验35

    1.5.1设计性实验项目35

    1.5.2习题与指导48

    1.6应用性探究式综合创新型实验49

    1.6.1实验项目范例49

    1.6.2实验项目与指导54

    第2章栈和队列60

    2.1栈和队列概述60

    2.2实验目的和要求61

    2.3实验原理61

    2.4验证性实验62

    2.4.1顺序栈的基本操作62

    2.4.2链栈的基本操作66

    2.4.3链队列的基本操作70

    2.4.4循环队列的基本操作73

    2.5设计性实验77

    2.5.1设计性实验题目77

    2.5.2习题与指导88

    2.6应用性探究式综合创新型实验89

    2.6.1实验项目范例89

    2.6.2实验项目与指导92

    第3章树99

    3.1树概述99

    3.2实验目的和要求102

    3.3实验原理102

    3.4验证性实验103

    3.4.1二叉树顺序存储的基本操作103

    3.4.2二叉树二叉链表存储的基本操作106

    3.4.3线索二叉树存储的基本操作112

    3.4.4树的存储结构和遍历116

    3.5设计性实验119

    3.5.1设计性实验题目119

    3.5.2习题与指导133

    3.6应用性探究式综合创新型实验134

    3.6.1实验项目范例134

    3.6.2实验项目与指导141

    第4章图144

    4.1图概述144

    4.2实验目的和要求146

    4.3实验原理14...

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