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数据结构实验报告范文1
关键词：数据结构；教学设计；教学目标；内容体系
中图分类号：TP3-0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）08-0209-04
一、引言
《数据结构》是计算机科学与技术及相关专业的一门非常重要的专业基础核心课程，其主要研究内容是数据之间的逻辑关系和物理实现，即探索有利的数据组织形式及存取方式。有关计算机的各类软件的开发和设计，首先要考虑数据的表示，即使用何种类型的数据结构。因此，如何更好地解决实际问题，仅仅依赖几种计算机程序设计语言是不够的，还必须学习和掌握好数据结构的有关知识。当我们使用计算机来处理一个具体问题时，一般需要经过下列几个步骤：首先要从该具体问题抽象出一个恰当的数学模型，然后设计出解决此类数学模型的算法，再编写相应的程序并进行调试、测试，运行程序并最后得到答案，如图1所示。
早期计算机为解决问题而涉及的运算对象都是一些简单的数据类型，如整型、实型或布尔类型数据，所以一般把着重点放在程序设计的技巧上，而不必重视数据结构。随着计算机的发展，它的应用领域的不断扩大，涉及非数值计算问题的应用所占的比例越来越大，许多问题涉及到的处理对象不再是简单的数据类型，其形式更加多样，结构更为复杂，因此，解决这类问题的关键不再是数学分析和计算方法，而是要设计出合适的数据结构，以便更有效地解决问题。
二、课程说明
1.课程的定位。《数据结构》这门课程，是计算机理论与技术的重要基石，该课程一般是在大学二年级上学期开设，具有承上启下的重要作用，既要对前一年学习的软件技术进行总结提高，又要为后续专业课程提供基础。它贯通始终，是计算机科学与技术人才素质培养框架中的中坚课程，对学生的软件开发能力培养至关重要，也为学生今后的专业生涯打下牢固的基础。所以《数据结构》课程是计算机专业提高软件设计水平的一门关键性课程，它在整个课程体系中具有非常重要的地位。《数据结构》课程在计算机学科中与其他课程的关系如图2所示。
2.课程的教学目标。温州大学瓯江学院作为独立学院，其定位为培养“应用性”本科人才，同时结合本课程的地位，因此，在本课程的教学中体现“基础性”和“应用性”。本课程的定位与目标是：①注重基础性：掌握基本数据结构的特点，了解数据结构与算法的关系；培养学生的算法设计与分析的基本理论知识和技能；培养学生设计及选择有效的算法、设计合适的数据结构的能力；增强学生发现问题、分析问题和解决问题的能力。②突出应用性：本课程强调理论和实践的统一，突出对学生的动手能力的培养。在对学生进行基本数据结构的理论、技术和设计等的知识运用和技能培养的同时，突出对学生进行将实际问题转化为基本数据结构和算法问题的分析能力。鼓励学生学以致用，用学到的知识来解决实际问题。
3.课程内容体系。数据结构课程的内容主要是围绕着数据的逻辑结构、数据的物理结构（数据在计算机中的存储方式）和选用合适的算法来实现对数据的相关操作展开。数据的逻辑结构有：线性结构、树形结构、图结构；数据的物理（存储）结构有：顺序存储结构和链式存储结构。在教学中引入抽象数据类型（ADT）观点介绍数据结构技术，采用算法时空分析来判断算法的好坏。在此基础上介绍数据结构的具体应用。数据结构课程的内容体系如图3所示。
我们把数据结构课程的内容划分为基础部分、数据结构与算法部分和应用部分。基础部分的内容有数据结构与算法的基本概念，抽象数据类型（Abstract Data Type，简称ADT）的表示，算法时空分析（算法复杂度）等。数据结构与算法部分是课程的核心内容。介绍各种基本数据结构的特点、ADT、各种存储实现方法、相关的操作的实现。应用部分主要介绍排序、查找（或检索）、索引和散列等经典算法。
三、理论教学设计
1.教学方法与手段。由于独立学院的学生本身基础不够扎实，加上《数据结构》课程理论性强，内容抽象，学生在学习该课程的开始阶段，容易产生畏惧和茫然的情绪。为了提高教学质量，我们在对教学方法和教学手段等方面进行了有益的探索和尝试。要处理好多媒体教学模式与传统教学模式之间的关系。多媒体教学模式以其形象性、生动性和信息量大等特点已成为主要的课堂教学手段，但也存在一些不足，一方面影响教师的即兴发挥，而这恰是传统黑板教学的长处；另一方面，由于多媒体教学具有信息量大、呈现快速、表现直观、操作简便的特点，教学活动很容易出现“课件喧宾夺主”的不良倾向。笔者认为，在讲述如算法思想、编写程序时，采用传统的教学模式更能清晰地表达。因此，在教学中要综合使用多媒体教学模式与传统教学模式两种教学手段，以达到良好的教学效果。
2.把握课程的重点和难点。①课程的重点。基础部分：数据结构的有关概念术语、算法特性、算法描述和算法分析；数据结构与算法部分：线性表、栈、队列、串、树、二叉树、图等数据结构的逻辑结构、存储结构、相应基本操作的实现，这些基本数据结构的应用：一元多项式的运算、递归算法的设计和实现、哈夫曼算法的实现和哈夫曼编码的设计、最小生成树和最短路径的求法及实现；应用部分：顺序查找算法的设计，二分查找算法的设计，二叉查找树的创建、查找、插入和删除的算法的设计，散列表的建立和查找算法的设计；直接插入排序算法、冒泡排序算法、简单选择排序算法、快速排序算法、堆排序算法和归并排序算法的实现，这些排序算法的性能比较。②课程的难点。基础部分：抽象数据类型（Abstract Data Type，简称ADT）概念的理解和描述，算法时间复杂度和空间复杂度的估算方法；数据结构与算法部分：栈在递归函数中的应用，模式匹配KMP算法。图的遍历方法、Dijstra、Floyd、Prim、Kruskal等典型的图应用算法；应用部分：排序算法的复杂性分析，排序方法在各类实际问题中的应用。散列表的建立和查找算法的设计。
四、实验教学设计
1.实验类型。根据独立学院应用型人才培养目标，注重培养实践动手能力，结合教育部的“面向21世纪教学内容和改革计划，保留少量必开的经典验证型实验，增开综合型、设计型实验”的精神，为了保证实验课的正常运行，完成实验教学目标，针对独立学院学生普遍编程能力比较弱，C程序设计语言基础较差的情况，我们打算增开一些巩固C语言的课程预备型实验，保留了必要的经典的验证型实验内容，增加设计型实验，加强综合型实验，使得实验类型不再单一，实验内容更显层次化，做到既要有基本实验的训练，又有独立思考、综合运用知识、创新等能力和素质的培养。预备型实验：主要加强学生C语言的薄弱环节，如结构体、指针、数组、函数调用等，掌握C语言的这些知识点是完成数据结构实验的有力保证。验证型实验：主要是为了理解和巩固数据结构的基本知识点，用来验证典型数据结构的逻辑定义及在具体存储结构下的相关操作实现。综合型实验：实验内容涉及本课程的综合知识或本课程相关课程知识，主要是为了培养学生的综合分析能力、实验动手能力、数据处理能力及查找参考资料的能力。
2.实验方法。对于验证型实验，学生在做实验的任务基本上，只是将课本的算法修改为在某种编程语言环境下可以运行的程序而已。但对于设计型和综合型实验，尤其是综合型实验，它是多个知识点的综合训练，包括问题分析、总体结构设计、程序设计等基本技能，需要用更科学的实验方法系统地完成。所以，为完成《数据结构》实验，我们引入软件工程的方法来指导实验，以实现实验方法的规范化。需求分析：说明实验的主要任务，如输入的形式和输入值的范围、输出的形式、程序功能和测试数据等。概要设计：说明本实验中用到的所有抽象数据类型的定义、主程序的流程以及各程序模块之间的层次调用关系。详细设计：实现概要设计中定义的所有数据类型，对每个操作用程序设计语言编写代码；画出函数之间的调用关系图。调试分析：调试过程中遇到的问题是如何解决的以及对设计与实现的回顾讨论和分析；算法的时间复杂度与空间复杂度的分析；算法的改进设想。
3.实验过程。数据结构课程实验同其他课程不同，在上实验课之前需要做大量的准备工作，整个实验从开始到结束不可能在有限的实验计划课时中全部完成，因此对整个实验过程的控制和管理显得非常重要，要求对每一次实验课都进行精心地策划，我们主要从课前预习阶段、实验操作阶段和实验总结阶段等三个阶段进行改革，以实现实验过程的规范化。课前预习阶段：以往的实验教学环节，往往是学生到了课堂上才知道实验的内容，学生往往措手不及，这不利于实验教学的正常开展。现在我们采用把每个实验内容提前放在网上，要求学生课前充分预习，详细了解实验目的和原理、实验要用到的数据结构和算法，在实验之前必须提交实验预习报告。通过课前预习，保证学生在实验中思路清晰，能及时发现问题，易于取得实验的成功。实验操作阶段：学生上机实验的过程是实验成败的关键，我们一方面培养学生在实验过程中养成做实验记录的良好习惯，另一方面引导学生在实验过程中积极思考，当出现异常情况时，教师要指导学生分析其产生问题的根源，寻求解决问题的方法。学生在每次实验结束后，要将实验记录交给教师检查签字。实验总结阶段：这一阶段要求学生完成高质量的实验报告，实验报告中除了包括数据结构定义、算法思路、异常情况分析、测试数据及运行结果等必备的内容外，更重要的还要包括实验设计实施的成败得失、经验教训和心得体会。整理和填写实验报告的过程，即是学生对自身存在的问题进行修正和完善的过程，通过分析整理实验报告，学生可以更深刻地认识到自己在实验中存在的问题，加强其设计思维的训练，也能不断地积累解决实际问题的动手能力。
五、课程考核
1.《数据结构》课程的考核学生成绩以100分制评定，其中，平时成绩（包括书面作业、课堂测试、期中测试），占总成绩的15%；考勤和学习态度，占总成绩的5%；上机实习（加实习报告），占学期总成绩的20%；期末考试，占总成绩的60%。
数据结构实验报告范文2
关键词：非计算机专业；数据结构；Flas
中国分类号：G218.7
0引言
由于专业需求，一些理工类非计算机专业也相继开设数据结构课程，在我国，数据结构已成为理工科非计算机专业必修的信息技术基础课程之一[1]，学习数据结构是要让学生掌握数据在计算机中的表示、组织和相应结构上的算法设计，以便学生在软件开发的过程中能选择适当的逻辑结构、存储结构，高效的设计算法，并初步掌握算法的时间和空间分析技术[2]。
然而由于课程内容繁多、理论抽象、逻辑性强、难以理解，很多算法没有源程序实现，因此，存在学生上课听不懂、上机实践动手能力差、课程难教难学的现象。本文从非计算机专业的视角切入，探讨数据结构教学的一些实践策略以及创新思维，为非计算机专业的数据结构教学提供一些有参考价值的建议。
1非计算机专业学生学习数据结构的现状
1.1学生学习基础薄弱，知识衔接不畅
程序设计基础是数据结构的先导课程之一，非计算机专业的学生一般在学习本课程之前，已经学习过C语言程序设计知识，学生对此课程的掌握程度直接关系到数据结构课程的教学效果。
1.2课时不足
数据结构通常只作为非计算机专业学生的选修课，一般只设置18个学时，因此无论是理论授课还是实验课时都相对不足。
1.3教学内容理论性较强，实用性难以充分体现
数据结构对于习惯了学习“所见即所得”的计算机知识（如Flash制作、网页设计等）的非计算机专业学生来说，还是比较困难的。一来教材虽然是C语言版的，但其实是往往觉得难以理解，二来有些教材中使用的类C语言又不能够直接上机使用，而且即便是写出相应的C程序，其运行结果也没有生动的界面来得好看和直接，学生对课程的实用性，心存疑惑。
2引入算法动画，改善课堂教学效果
2.1利用Flash软件，制作算法动画
数据结构课程内容多，大部分都很抽象，用传统的方法来讲解该课程非常枯燥，为了改善这种状况，可以借助现代教学手段，除了把教学内容做成多媒体课件外，还可以把适合动画演示的内容，通过Flash技术直观地展示出来。
HANOI问题是程序设计中的经典递归问题，掌握算法的执行过程，对深入理解和灵活运用递归有重要意义。该算法用高级语言描述只有几行语句，但由于递归算法中有两次递归调用，程序执行过程复杂。在实际教学中，为了把这个过程讲明白，可以利用Flash设计一个动画，形象地描述运作过程和堆栈的变化状态，从而帮助学生理解递归调用及递归过程，加深其对知识的理解。类似的问题还有很多，如串的模式匹配、二叉树的遍历、图的遍历等都可以借助动画演示来加深理解，改善教学效果。
2.2把握课程主线，紧扣知识要点
数据结构课程内容比较繁杂，但总体来说主要介绍线性结构和非线性结构这两大基本结构类型[3]，线性结构部分包括线性表、栈和队列、串、数组和广义表，非线性结构包括树和图。
在线性结构中，线性表是最基本、最简单的一种结构，属于课程最基础的内容，如果学生掌握了它的存储结构及其基本操作，其他线性结构的教学就会相对容易。因此，在教学过程中加重对线性表部分的讲解十分重要，而利用算法的动画讲解又起到了事半功倍的效果。
非线性结构的典型代表是树和图，主要涉及存储结构、基本操作及其在实际中的应用，在这些存储结构下，树和图的各种操作几乎都是以遍历为基础的，因此以结构的遍历为主线进行展开是合适的。例如，二叉树是树这一部分的重点，因为树和森林的各种操作可以转换为二叉树来实现，而二叉树的各种操作都是以遍历为前提的。因此，掌握了二叉树的遍历，也就掌握了树及森林的遍历，从而达到快速掌握其他操作的目的。
另外，随着数字化校园网络的建设，利用网络教学平台辅助教学对改善教学效果十分有益。借助网络教学平台的和交流功能，可以把电子教案、多媒体课件、参考资料、课后习题、章节测试等各种课程资源提供给学生，学生可以在课后慢慢消化课堂上没有消化的知识；网络教学平台的论坛和答疑系统也为学生和老师之间提供了一个交流的平台，学生可以随时向同学或老师提问，任课老师也可以与学生充分交流，及时掌握学生的学习动态，调整教学方法。
3通过实验巩固课内知识
3.1科学设置实验内容
首先，在实验类型上我们把实验项目分为两大类，即验证型和综合型。验证型实验以验证教材介绍的算法为主，实验指导书提供了这些算法的详细案例代码。综合型实验注重相关知识的融合，通过设计合理的实验内容强化知识间的联系，锻炼学生的综合实践能力。
其次，在实验内容的设计和选择上必须兼顾广度、深度和梯度。广度即实验内容应该涵盖课程的所有的知识点；深度即对实验题目进行精心设计，选择一些带有趣味性的现实问题；梯度即有对基础知识进行巩固的较简单问题，也有相对较难的让学生有所提高的隐蔽性问题。
3.2规范实验过程
为了规范实验过程，我们在实验教学过程中要坚持做到有计划、有指导、有报告、有总结，随时掌握学生动态。实验开设前由教师制定详细的实验计划，对每个实验项目确定基本目标和要获得的具体结果；要求学生每次实验必须随堂提交实验报告，教师通过批改实验报告了解学生对相关知识的掌握程度，及时调整教学策略。
4结语
在利用Flas算法的教学过程中，在保证理论教学质量的前提下，充分重视实践教学环节，唤醒学生的兴趣，培养其自我性、主动性、抽象的归纳力和理解力，在教学中始终坚持培养学生的思维能力甚于知识本身的理念，以期对学生未来的发展起到有益的作用。
参考文献：
[1]张铭，许卓群，杨冬青，等.数据结构课程的知识体系和教学实践[J].计算机教育，2004（3）：89
数据结构实验报告范文3
关键词:数据结构;教学改革;实践;实践教学
中图分类号:TP311.12-4文献标识码:A文章编号:1007-9599 (2010) 09-0000-02
The Role of Practice Teaching in Data Structure Course
Cao Jianwu
(CREC Xianyang College of Managerial Staff-Members,Xianyang712000,China)
Abstract:Data structure is a core professional and basic course of computer science and technology.From the angle of teaching practice ,no other course can replace it because of its heightening the level of students' software design.According to practical hierarchy's demand and its existing problems in data structures course,the method,the content and the organization of practice teaching in data structures course are discussed in this paper.
Keywords:Data structure;Teaching reformation;Practice;Practical teaching
一、实践教学在数据结构教学中的重要性
“数据结构”是计算机及相关专业的核心课程,可以为理解、应用和开发课程提供技术和方法支持,同时也是计算机程序设计的基础课程。本课程的教学不仅要注重学生对理论的理解,同时锻炼学生的空间想象能力和创造能力,更注重培养学生理论联系实际的能力 ,使学生在学会利用计算机解决实际问题的同时有效地存储、组织和处理数据的方法,设计出相应的结构清晰、可移植性好、高效的算法,为以后课程的学习和计算机应用软件的研发奠定坚实的理论和实践基础。
二、数据结构实践教学课程中存在的问题
学习”数据结构”的最终目的是为了使学生获得求解问题的能力,然而从实际问题中抽象出数学模型,选择合适”数据结构”计算机表示,再把解决问题的算法程序化,这是一个复杂抽象思维的过程,是一项创造性的智力劳动,这对初涉程序设计的学生来说是一件很难的事情。“数据结构”课程本身较强的逻辑性和抽象性决定该课程的难度较大,学生首先从心理上畏惧”数据结构”,害怕实践,拿到实验任务到上机实习,常常茫然不知如何动手。
另一方面,学生对程序设计语言掌握不好。“数据结构”的教学基本上都是在学过一门或几门程序设计语言(如PASCAL、C语言、C++、JAVA等)的基础上进行的。学生在刚刚开始接触程序语言,学过后也只是掌握这门语言的基本语法规则,还不具备应用程序设计语言编制程序解决实际问题的能力。而“数据结构”实验大量使用如C语言中比较难的结构体、指针、链表等知识点,这样“数据结构”的实验就更难了。
再者,“数据结构”理论教学多数偏重算法思想形成过程的分析,算法的描述可以用一种程序设计语言,也可以用伪码,重在算法思想的描述。在实验中,有些学生甚至有了现存的算法,也不知道如何将算法改换成计算机能接受的程序。
基于上述各种原因,“数据结构”的实践环节往往流于形式,加上实验教学过程中缺乏合适的监督管理和奖惩制度,大多数学生因程序设计基本功不扎实,当任务无法按时完成时就采取“COPY”方式交差,蒙混过关。有的同学一学期下来做了多次实验,自己却一个程序也未能调试通过,久而久之,对编程失去兴趣,根本就不会编程序调程序,程序设计的能力也就可想而知了。
三、实践教学模式的探索与改革
“数据结构”是一门理论性和实践性都很强的课程,培养学生求解问题的实践能力是教学的首要目的。上机实践是学生学好“数据结构”、培养实践能力最关键的环节。学生必须通过反复的实践训练,强化学生“数据结构”-算法-程序三者密切相关的意识,理解、习惯、掌握算法构造思维方法,从而得到求解问题的能力。针对传统实践教学中普遍存在的问题,课程组经过调研、分析后决定以培养学生求解问题的能力为核心,开展课程的教学改革,围绕实际问题求解设计教学内容,组织理论教学和实践教学,构建“问题化、层次化、多样化”的实践教学模式。
(一)实践教学内容“问题”化
编写程序就是解决一个问题,而“问题”又是创新的起点,是引发学生兴趣、诱发学习动机的理想载体。因此,实践内容的设计必须以问题求解为主线索,体现分析、设计能力的培养。针对每个教学单元的重要知识点,选择有代表性、难度适中、综合性的典型算法,合理设计“问题”作为实验项目,以点带面,使学生在面对实际问题中学会分析问题、设计解决问题的方案,让学生编程、上机、调试,在实验中加深掌握某种“数据结构”下数据组织、加工、处理方法,进一步理解算法的设计,同时锻炼编程和调试程序的能力。
(二)实验教学体系层次化
以往的教学中实验大多由教师按教材统一组织进行,先理论后实践,实践只是对理论知识的简单验证而已,教师只关心学生是否来做实验,而不关注学生是否会做实验及实验的效果。结果是学生对实验越来越没兴趣,不利于学生创新意识的培养和实践能力的提高。针对“数据结构”抽象性强、难度大的特点,构建一个渐进式、层次化的教学体系尤为重要。我们尝试着按基础性、综合性、实用性和创新性四个层次构建“数据结构”课程的实验教学体系。第一层次,基础性实验。针对某种”数据结构”的基本运算如插入、删除、查找等算法设计实验项目,其目的是让学生掌握基本概念基础知识和基本操作,通过实验学会如何从算法转变为程序。如队列结构的基础实验可以是队列的插入或删除运算;第二层次,综合性实验。在一个实验项目中整合某种“数据结构”的一些基本运算算法,提高学生分析问题、解决问题和综合运用知识的能力。如队列结构的综合实验包括队列的创建、入队、出队、查询、输出等算法;第三层次,实用性实验。实验项目是解决一些实际有意义的问题,进行实战训练,提升学生的兴趣和自信心,提高实践能力。如在“栈和队列”基本实验、综合实验训练后,给出“停车场管理”问题,通过这个实验项目的分析、设计、编程实现,让学生体会栈、队列这样的“数据结构”如何从现实问题中抽象出来,又如何用来解决现实问题;第四层次,创新性实验。给学生自主设计自主选择的空间,引导学生深化问题。如在“停车场管理”基本问题的基础上,进一步引导学生思考“汽车种类不同,收费标准不同”、“汽车在便道和在停车场不同收费标准”、“栈、队列采用不同的存储结构”等问题,同时鼓励学生提出新的问题,分析新问题,解决新问题,通过实验解决自己想解决的问题。
(三)实践教学形式多样化
抽象思维、编程实践都是极其复杂的工作,能力的提高不是一蹴而就的,需要反复训练实践。而本课程的实验学时数受总学时数的约束,不可能很多。只有利用课内课外相结合的方式,通过强化实验课、项目设计、课程设计以及开放实验项目,来达到培养学生理论联系实际、提高实践动手能力的目的。
实验课是“数据结构”实践的一个基础训练。通过单个实验项目,了解掌握基本”数据结构”的应用,掌握从算法到程序的转换,并学会调试、测试程序能力。如停车场管理实验,让学生体会栈、队列等基本”数据结构”的基本运算如入栈、出栈、入队、出队等操作的合理应用。
开放实验项目是给出一些”数据结构”的经典问题,让学生课外完成。这部分是针对学有余力的同学开展拓展训练的。
课程设计又是一个必修环节,是学生综合应用”数据结构”的训练。每个学生必须独立完成一个综合项目的问题描述、需求分析、逻辑设计、详细设计和编码实现到测试的过程,训练学生分析问题、描述问题(数学建模)、解决问题(设计与实现)的能力。
(四)培养良好的程序编写习惯
数据结构课程的学习过程也是程序设计的训练过程,程序除了能调试通过外,还要求学生编写的程序结构清楚和正确易读,符合软件工程的规范。良好的编程习惯需要在不断的实践中养成,而且很大程度上影响学生的上机实验效果。因此,教师可在以下方面注意引导学生:
1.代码书写格式。采用良好的书写格式使代码可读性强,便于调试和交流,但一些学生觉得麻烦、没必要,这需要教师在教学和实践过程中强调和引导学生认识到书写格式的重要性,并逐步形成良好的代码格式书写习惯。
2.注释习惯。注释是程序的一个重要组成部分,它可以使代码更容易理解。而很多学生认为没有必要写注释或者程序调试完后再象征性地补加注释,教师要强调注释的重要性,引导学生逐步养成良好的注释习惯。
3.重视实验报告的书写。实验报告除了实验目的、实验内容、实验步骤和算法分析等常规内容外,需要重视实验中出现的问题、解决的办法、实验改进的想法这三项内容的书写,这样可以培养学生实验后总结积累经验的习惯,提高学生分析、改进算法的能力。
(五)改革考核方式,引导学生加强实践。数据结构是一门理论和实践性都很强的课程,理论指导实践,也只有通过实践才能加深对理论的理解和掌握。考核方式和内容引导学生的学习方向,因此要提高数据结构的教学质量,把好考核这一关也非常重要。数据结构的考核可以结合使用多种考核方式,考核成绩的组成可以包括平时成绩、期末笔试成绩、期末上机考试成绩以及课程设计成绩,其中平时成绩要综合考虑实验准备、过程和结果情况,以及上课回答或提出问题等情况,课程设计也可以考虑采取小组形式完成并结合答辩情况给出成绩。
以上各个环节相互衔接相互渗透,多样化的实践环节提供学生反复训练的机会,强化学生独立思考、发现问题、分析问题和解决问题的能力,从而加强学生的实践能力和创新意识、创新思维的培养。
参考文献:
数据结构实验报告范文4
摘要 本文从实验课计划和提纲、实验前的准备工作、实验课的实施和总结几个方面介绍了怎样上好计算机课程的实验课。
关键词 计算机课程 实验课
计算机科学的课程不但有较强的理论性，也有较强的实践性，理论和实践是紧密相关、相辅相成，理论指导实践，实践加强对理论的理解，特别是以职业教育为主的大专院校，计算机课程的实验课在教学计划中所占的比重是相当大的，例如，我系计算机专业教学计划中FoxPro程序设计的总课时数是80，其中讲课44课时，实验36课时，由此可见，计算机课程的实验课是计算机教学不可缺少的重要环节，有着举足轻重的作用。
在计算机课程的教学中开设实验课，就是给学生一个理论和实际相结合的机会，学生在实验中必须亲自动手操作，来加深对计算机理论知识的理解，掌握计算机是怎样操作、如何运行的。通过上机实验让学生演示和操作软件的各种功能，了解它的特点和作用，逐步熟悉和掌握软件的功能及使用。尤其是《数据结构》，《高级语言程序设计》，《数据库程序设计》等课程，学生在实验中要自己编写程序，在计算机上进行编辑处理，程序调试和运行，从中可以发现问题，改正错误，学习编程的经验，最终获得所需的结果。因此，如何开好计算机实验课，对促进学生掌握理论知识，提高实践动手能力有积极的作用。下面我们从几个方面来讨论怎样上好计算机课程的实验课。
1．完善的实验课计划和提纲
上机实验计划是实验课的总体安排。包括实验题目、时间、地点、课时分配、实验次数，硬件和软件环境等内容。以便任课老师和实验室管理人员之间能够很好的配合，提前安排上机实验的有关事项。每一次上机实验都要有实验提纲。实验提纲格式为：
（一）实验题目
（二）实验目的
（三）实验要求
（四）实验内容
（五）实验步骤及注意事项
（六）实验思考题
实验提纲必须和实验计划一起编制，两者协调一致，实验提纲是实验计划的具体内容和实施细则。由系或者教研组组织有经验的教学效果比较好的专业课教师，对每一门计算机课程的实验计划和提纲进行精心策划，统一编制，在教学中不管是那个老师上这门课，都要按照统一的实验计划和提纲进行实验，学生在实验提纲的指导和安排下上机，完成实验课程，根据实验提纲执行情况书写实验报告。教师也是按实验提纲的要求来检查实验结果，评定学生成绩。因此，教师在进行实验提纲编制时对每门课程的每一次实验课都要有周密的安排，进行精心的设计。
2．计算机实验课程的准备工作
计算机实验课程的准备工作是非常繁琐同样也是非常重要的，通常包括以下几个方面的工作：
（1）硬件环境
实验室内学生上机所需的计算机及有关外部设备都要能正常运行，功能完好，适合学生上机实验，学生所用的磁盘要合理分配，集中管理，一些辅助教学设备（如投影仪、无尘黑板等）都要能满足上机实验的要求。
（2）软件环境
实验室管理人员要根据实验计划，选择好所需的操作系统软件、高级语言环境、应用系统和辅助教学软件，预先把这些软件装入计算机内并调试好随时可供调用。若有网络环境，管理员要为每一个上机的班级设置各自的帐号，根据实验计划分配所需的软件和必要的权限。另外，版本新、功能强的杀毒软件也是必不可少的，管理人员要随时用它来清除计算机系统内的病毒。
（3）组织和管理
计算机的使用要严格管理，要保持良好的秩序、严令学生遵守实验室各项规章制度，有条件的实验室要实行学生上机自动管理（学生上机之前用上机证划卡，系统自动为学生分配一个机号，该生即可在这台计算机上上机，否则该生不能上机），该系统还可以自动记录学生的上机时间，我们曾经根据这个功能破获了学生盗窃计算机内存芯片的案件。如果实验学生的人数超过计算机台数，最好是分组进行实验，使每个学生都有上机的机会，同时也便于管理和辅导。管理人员要严格控制学生使用外来磁盘，预防计算机病毒带入实验室。
（4）教师和学生
教师要对实验课的全过程进行周密的思考，要避免出现漏洞和疏忽；而学生要按实验提纲作好实验课前的准备工作，特别要学生自己编程上机时，学生一定要在上机前准备好程序，实验时主要是编辑输入程序和调试程序。
3．实验课的实施
计算机实验课是计算机课堂教学的继续，也是教学效果的初步体现。为了上好计算机实验课还必须做好以下工作。
实验课开始时，老师要重申本次实验课的目的和要求，指明实验要点和要注意的事项，对实验中的疑难之处和可能出现的问题要给予必要的提示和说明。在实验过程中学生初次使用的应用软件或生疏命令，教师要首先进行演示和讲解。
在实验中要尽可能发挥计算机的优势，充分利用计算机辅助教学软件和多媒体教学手段，特别是学生进行程序设计的实验时，教师可以先演示和讲解自己在科研工作中开发的一些应用软件，将一些程序设计的经验传授给学生，使学生有了一些感性认识以后能尽快动手进行程序设计。另外，教师要根据教学内容选择一些效果比较好的辅助教学软件，例如，《数据结构》课程的实验课，可选择集编辑、编译、调试为一体的Pascal可视集成环境VP1和算法与数据结构的作业系统AD1，Pascal源程序可以在VP1上可视执行，能同步演示程序和数据的动态视图，为学生理解算法、学习编程，调试程序提供了便利的环境，AD1可对数据结构的程序设计作业进行测试评分，可以大大提高软件基础课的教学效果和质量。
最后一点，对学生的基本技能的训练要有高标准严要求，学生在操作计算机时一定要按规范和标准进行，如，开机、关机、入网、退网等要按正确的步骤，键盘打字的姿势要正确，特别是学生在编程时要训练学生养成良好的编程习惯和风格。要注意培训学生在计算机使用中的应用能力和应变能力，为学生今后独立操作和使用计算机打好基础。
4．实验课的总结
通过上机实验，学生对老师讲授的计算机理论知识、技术和有关算法都有了较为深刻的体会和认识，每个学生都会有不同程度的收获。此时，教师要及时督促学生总结上机实验中的收获，巩固所学的知识。为此，要求学生写好实验报告。
实验报告直接体现了学生上机操作的情况，是对实验过程进行概括和总结，具体内容如下：
（一）班级、学号、姓名、实验时间及课时数
（二）实验题目
（三）实验目的
（四）实验要求
（五）实验过程
数据结构实验报告范文5
关键词：数据结构；精品课程；课程建设；课程教学
精品课程建设是教育部“高等学校教学质量与教学改革工程”的重要组成部分，是贯彻落实《教育部关于加强高等学校本科教学工作提高教学质量的若干意见》精神，进一步更新教育观念，提高教学质量和人才培养质量的关键[1]。精品课程建设是教育新理念的体现，是新时代教学手段的具体运用，是各种教学资源的开发与整合，是学生自主学习、探究学习的窗口，是实施素质教育的新途径[2]。精品课程的建设有利于优质教育资源的传播和利用，也是我国教育事业的一次大的改革[3]。如何正确理解精品课程内涵、探索实现精品课程的科学途径，对确保这一质量工程的顺利进行具有重要意义[1]。
数据结构是计算机专业的核心基础理论课，在整个专业知识体系中占据非常重要的地位[4]。通过学习数据结构课程，不仅要为后续课程打好基础，而且要进一步提高学生的数据抽象能力和程序设计能力。数据结构课程概念多、方法多、逻辑性强、实践性强，这些特点决定了教与学的难度大，其教学水平和效果又将直接影响后续课程的学习以及学生程序设计实践能力的提高[5]。但是许多学生对于数据结构的概念、知识理解不够，思考分析能力还处于一个较低的水平，所以不少学生反应数据结构是比较难学的一门课[6]。这些年来，我校各级领导对数据结构课程非常重视，加大力度进行组织建设，特别是在教学内容组织、师资队伍建设、教学模式改革、实践环节加强以及共享资源的开发等方面，具体论述如下。
1教学内容的组织
数据结构作为计算机专业的核心基础课，主要思想是问题求解的理论与方法、抽象和设计的理论与方法等[4]。于是我们将课程内容分为概念表述、构建数据模型、算法设计与实现3个层面，突出数据组织方法与算法的实现技术，以适应不同层次的教学需求。采用面向对象的思想方法介绍数据结构的相关理论与方法，贯穿程序设计的思想观点，引入抽象数据类型的概念及其基本性质，重点培养学生的数据抽象能力，突出构造性思维训练，强化程序抽象能力和数据抽象能力的培养。
在教学过程中，我们围绕抽象数据类型，采用面向对象的思想观点，从基本概念、基本结构、基本方法来讲解教学内容，并贯穿了计算机专业的一些问题求解方法。使用熟悉的C语言作为算法描述语言，便于学生把注意力集中在算法的理解上。通过给出用C语言实现抽象数据类型的方法，使数据结构的表示容易理解。采用定义、存储以及典型算法实现来展开教学内容，并引导学生提高实际的应用能力。
我们在组织教学内容的时候注意知识点的前后呼应，而不是以简单的流线形式呈现[7]。通过实践证明，这样可以帮助学生在学习新知识的同时复习以前的知识。例如有关排序知识，在程序设计课中已经学习了冒泡排序、选择排序，在数据结构课中又学习直接插入排序、希尔排序、归并排序、快速排序、堆排序等；这些排序算法可以应用于现实生活的很多地方，学生成绩的排序、大学食堂买饭菜的排队等；同学们在学习新的排序算法的同时可以复习以前的排序算法；还可以在自己熟悉的应用问题中实现各种排序算法，并对它们分析比较，收到很好的教学效果。
2师资队伍的建设
教学质量的优劣取决于课程负责人、主讲教师的教学水平和整体的能力[8]。课程建设需要有一支结构合理、综合能力强的教学师资队伍；建设学术水平高、教学水平高的师资队伍是保证课程教学质量的关键。因此精品课程的建设过程也是筛选和培养一流教学师资队伍的过程。通过精品课程的建设，我们组建了一支由8名教师组成的结构合理、综合能力强的教学师资队伍，其中高级职称3人，中级职称4人，初级职称1人。教学队伍中所有老师具有硕士或博士学位；年龄呈现梯队结构，其中30岁以下的2人，40岁以上的2人。
本课程的教学师资队伍中不但有主持过多项科研、教研项目的教授，也有教学经验丰富的主讲教师，并配有动手能力强的专职实验教师。在课程建设过程中注重对青年教师的培养，通过“传、帮、带”的办法，使青年教师走上主讲教师的岗位，逐步挑起教学重担；鼓励中青年教师参加相关领域的师资培训学习、参加科研和教研活动等，逐步提高他们的综合能力。
3教学模式的改革
我们主要选择并推广精选案例(Selected Cases)、扼要讲解(Briefly Explain)、任务驱动(Task-Driven)的教学模式，简称SBT教学模式[9]。
第一步，任课教师在深入钻研数据结构教材的基础上，根据课程的教学目的精心选择教学案例。所选案例既能反映教学内容要表达的思想，又能让学生容易理解。因此要求教师明确数据结构课程的教学目的：学生通过本课程的学习掌握如何根据问题的需求合理地组织数据，在计算机中有效地存储数据和处理数据[10]；通过该课程的实践环节，对学生进行程序设计的训练，巩固加深对数据结构的理解，提高综合运用本课程所学知识的能力，培养学生独立思考、分析问题和解决问题的能力[11]。
第二步，任课教师对教学内容进行概括，结合教学案例进行简单扼要地分析讲解，使学生理解有关概念、掌握有关操作。在教学过程中注意启发学生思考问题、分析问题，引导学生解决问题，提高学生的实际动手能力。
第三步，任课教师给学生布置具体课外任务，通过学生独立完成具体的课外任务来实施教学。其中课外任务的提出可以结合学生的特点和兴趣，使学生按自己的需求去学习，从而培养出独立思考、勇于创新的自学能力[12]。
例如在讲解哈夫曼编码的内容时，我们一般先讲一个简单易懂的实例。学生很快就能理解哈夫曼树的构造过程以及具体的哈夫曼编码形成过程。然后引导学生理解哈夫曼树的存储和哈夫曼编码的存储。在学生掌握了这些存储结构之后，再结合实例讲解哈夫曼树的构造算法、哈夫曼编码的求解算法。最后布置课后作业完成一个求解哈夫曼编码的实例程序，大多数学生能够按时完成任务，教学效果良好。
4加强实践环节
数据结构实验应能达到如下基本目标：培养学生应用数据结构基本知识来分析问题、解决问题的综合能力；帮助学生建立计算机问题求解的意识，主要是通过认识数据结构在问题求解中的地位来完成这种认识的建立；训练学生用系统的、规范的观点来进行计算机问题的分析、设计、编码等[13]。
首先，改善实验条件。在各级领导的大力支持下，我们更新了计算机专业实验机房；实验所需软件都能在新学期开学之前完成安装调试；每个实验室配备一名维护人员，负责实验室的运行与维护；设备完好率99%以上，实验开出率100%。除了规定的上机实验以外，提倡学生自己课余时间上机练习。为此，学院设有两个开放实验室，配备专门的实验指导老师对学生免费开放。机房内计算机专业学生身影不断，有的在复习教师的课堂教学内容，有的在阅读网上的参考资料，有的在下载教师布置的作业，有效促进了良好学风的形成。
其次，加强实验管理。在开学之初，主讲教师与各班学习委员确认课内上机时间，并通知到每一个学生，实验指导书、教材、习题集同时发到每个学生。每个学生必须完成教学大纲规定的8个实验项目，实验成绩占30%；所有实验实现1人1组；实验前安排1次答疑；学生上机前必须完成预习，写出完整的源程序，准备好上机步骤和调试数据。在实验过程中遇到学生提问时，老师给学生一些提示信息，尽量让学生自己将程序调试通过；实验后要交实验报告；教师批改后评定成绩，不合格的学生必须重做。
第三，注重课程设计。课程设计是对所学知识的巩固提高，是培养科研能力的重要环节。引导学生搞好课程设计的关键是选好题目与做好课程设计的准备工作。而课程设计题目的选择要和所学知识紧密联系，又与学生的创新能力培养密切相关。通过课程设计积极引导学生参加课外科技活动、校级省级程序设计大赛、大学生创新项目的探索等，以提高学生程序设计能力。
5共享资源的开发
建设精品课程的目的是通过为学生提供优质的教学资源来提高教育质量。我们在课程建设中使用网络技术手段，建设了精品课程网站。精品课程网站由以下几个部分主成：课程介绍、课程负责人、课程特
色、申报材料、教学大纲、课件与教案、教学录像、教学论坛等。其中课件与教案就是教师上课使用的课件和教案，方便学生在不同时间、不同地点进行下载，然后根据自己的需要进行自主化的学习。任课教师还把自己的实验程序、常见问题分析、习题解答等内容放到网上，供同学们学习参考。
6结语
随着计算机技术的不断发展，教学改革也在逐步深入，这必将对数据结构课程的教学提出更高的要求。因此精品课程的建设是一项长期的工作，也是一项综合的系统工程。在今后的课程建设过程中，我们要用先进的教育理念武装自己，不断扩充新的教学内容，完善教学网站，强化实践教学环节，为学生提供更多优质教学资源，培养出更多更好的符合社会需求的应用型人才。
参考文献：
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[13] 李治军,廖明宏,张岩. 数据结构与算法课程设计教学模式的探讨教学资源建设[J]. 计算机教育,2006(2):54-56.
Organization and Construction of High-quality Course of Data Structure
GU Shenming, WU Yuanhong, HUANG Haifeng
(School of Mathematics, Physics and Information Science, Zhejiang Ocean University, Zhoushan 316000, China)
数据结构实验报告范文6
关键词：实验教学；教学改革；教学模式；数据结构
0、引言
编程能力是软件工程专业中最重要的专业技能，也是评价学生专业素养和专业水平的首要指标。这种能力的培养必须通过对程序设计语言、数据结构和算法分析与设计等课程的学习，与课程对应的课内实验练习以及针对具体工程问题的实训几个环节，按层次递进式地进行。在这种能力培养过程中，数据结构课程教学、实验和实训处于核心地位，通过培养学生设计良好风格的算法，提高解决具体问题的能力，为计算机应用软件的研制打下坚实的理论和实践基础。通过对“数据结构”教学中存在问题及产生原因的分析，笔者提出了以“实验教学”深化“理论教学”的新的数据结构教学模式，强化数据结构基本知识和基本技能的培养，以期实现软件工程专业规范中提出的“加强学生实践和动手能力的培养”这一目标㈣。
1、数据结构教学中存在的问题及原因分析
1.1 存在的问题
数据结构教学包括教和学两方面。从教的角度看，课程理论性强，讲起来枯燥，学起来困难，如算法实现受制于对程序设计语言的掌握，往往很难给出一个直观的结论。从学的角度看，该课程是专业基础课，是软件开发和设计的基础，也是考研的科目之一，学生从态度上十分重视。然而在学习过程中，由于课程与离散数学、程序设计语言的掌握程度密切相关，本身逻辑性强，学生往往一次没弄懂，接下来就比较惘然，课程结束了也不知道学了什么，更不会利用学过的知识去解决具体问题。
1.2 产生的原因
数据结构课程逻辑性强，但教师授课时不能将离散数学和程序设计语言课程中的内容以及数据结构课程本身的知识点联系起来，不能对共性问题进行提炼归纳，使知识点系统化。
逻辑性强的算法很抽象，即使采用类语言描述，算法执行的结果也不能直观地表示出来。教师在讲授高级语言时更强调掌握语言的基本知识，很少关注培养编制程序解决具体问题的能力。受课时的限制，教师无法在课堂上用高级语言实现所有算法的传授。有限的几次课内实验也往往由于学生编程能力的欠缺，不能顺利完成，使学生完全失去对课程的兴趣和学习的信心。
受到上机实验时间以及学生偏弱的编程能力的限制，上机实验就只能练习规模小、针对基本原理的小程序，当面对具体复杂的综合性问题时，学生不知道如何合理地运用所学的数据结构知识解决问题。
显然，课程的教学一方面要加强理论指导，进一步培养学生的逻辑和抽象思维能力；另一方面要加强实验操练，进一步训练学生使用程序设计语言的能力，通过课程中典型算法的实现，提高学生使用指针、复杂数据描述和处理问题的能力。实验教学既是对学生理论学习的检验，也是对学生综合能力的鉴定，因此，实验教学是深化理论教学的关键。
2、教学模式设计
理论教学让学生掌握数据结构课程的基本理论和基本原理，这是课程教学的最终目的，因此理论教学不能忽视。教师在精心讲解的同时，也要强化实验和实训，将基本理论中的知识点细化为实验内容，通过精心设计多层次的实验，巩固和强化理论知识的学习。加强实验环节的过程管理可以强化理论教学的效果。我们按照软件开发的工程化思想，综合应用基本知识，针对具体问题开发应用软件。教学模式的设计包含下面3个环节。
2.1 以教材章节中的一个或几个知识点设计基础实验内容
数据结构基础实验可以在线性表、堆栈、队列、二叉树、图、查找、排序等章节中分别进行设计。教师在设计时要明确每个实验强化的基本知识点，选择难度适中的典型算法进行训练，让实验内容涵盖课程的主要知识点。学生用规范的软件开发方法和程序设计语言实现算法，既加深了学生对算法的理解，又提高了他们的编程能力。
加强实验过程的管理。实验前，要求学生理解实验涉及的基本知识点，编写好程序。进入实验室后，学生要集中精力进行程序的调试和修改，提高语言的使用能力。实验结束后，学生要写出实验报告，重点写出调试过程，成功和失败的经历，写好实验总结，提高软件文档的写作能力。
2.2 以教材中相关的某几个知识点设计综合性实验内容
设计需要用几个知识点解决的、有一定具体含义和应用背景的综合性题目，要求学生以小组为单位合作完成。这些综合性题目设计的基本要求是运用书本中学到的几种算法解决一个实际问题，要求学生分析问题、组织数据、提出解决方案。
在实验过程中，首先，按照软件工程化的思路进行问题规划、任务分工、团队协作，具体实验步骤包括：问题分析、任务分解、数据类型描述、系统概要设计、详细设计、编码、调试和实习报告编写。其次，题目的设计采用招标的形式，可以让学生自己设计题目，征集解决方案；也可以从多种解决方案中选择优秀的方案进行实施。第三，指导教师要充分参与到学生的实验过程中，通过论坛等形式收集学生的反馈信息，及时了解学生对知识的掌握情况、题目的完成情况以及学生的意见。
2.3 增加激励措施，改革成绩评价机制
加大实验课程成绩在总成绩中的比例，给予实验课程优秀的学生参加竞赛和参与教师科研的优先权，激发学生学习的主动性和创造性。
3、教学模式实施
我们设计了一组课内实验和训练的题目，涵盖了数据结构课程的主要知识点。在实施这种教学模式的过程中，我们采用了严格的实验过程管理，经过两年的实践，教学效果良好。学生不仅掌握了数据结构的基本知识和程序设计的基本技能，而且锻炼了解决问题的能力和团队合作精神，在机器人竞赛和软件外包服务编程大赛中取得很好的成绩。具体实施过程包括下面的几个环节。
1）强化理论教学。
笔者结合教学体会，编制了数据结构补充讲义，内容包括c语言的高级技巧（指针的使用和函数的设计）、数据结构中典型算法和算法设计方法（分治法、递归、优化算法、线性规划等）几个方面；给出了典型的练习题目和详细的答案；另外，对考研大纲进行了解析，提出了复习的方法和措施。这些内容的梳理让同学对整个课程的基本知识点有了更清晰的了解。
2）重视基础实验。
根据数据结构中的知识点设计对应的基础实验，采用基础实验与课堂教学同步进行的方式，要求学生在学习该知识点后，在实验课中完成对应的实验内容，通过这样的训练，强化对基本知识点的掌握。基础能力实验及知识点对照见表1。
3）设计综合性实训。
首先通过对大型程序的分析，学生了解和掌握基于软件工程的大型程序开发的模型和方法，了解团队合作的意义和步骤，了解软件文档写作的基本步骤和规范。我们从多个征集的实训题目中挑选了有代表性的训练题目，见表2。
根据是否给出详细的设计和解决方案，将这些题目分为不同等级，便于学生的合作和成绩的评定。
（1）等级1提供详细的系统分析过程和算法流程，提供程序设计的框架，训练学生综合应用基本知识的能力。学生1人一组，独立完成，分数从60分起评。
（2）等级2提供初步的系统分析过程和算法的基本过程描述，要求学生自己设计算法，训练学生项目开发的能力。学生1～2人一组，合作完成，分数从75分起评。
（3）等级3要求学生自己查阅相关资料，写出详细的系统分析、设计算法，2～3人一组，训练学生利用软件工程的思路，独立设计开发应用软件的能力。分数从85分起评。
4）改革成绩评定办法。
期末考试成绩中理论成绩占总成绩的30%，课内实验占30%、综合实训占40%。学生以团队形式，独立提出问题，经过合作完成任务的给予加分。选拔成绩优秀的学生参加各类程序设计竞赛，吸收在课题研究中表现突出的学生到学院各类横向或纵向课题的研究梯队中，开展初步的科学研究。
