一、数据结构与算法基础
数据结构是计算机存储、组织数据的方式，它旨在使用数据元素进行高效的查询、插入、删除等操作。数据结构与算法是计算机科学的核心，它们是程序设计、软件开发的基础，与计算机硬件和软件紧密相关。数据结构的研究包括但不限于编码理论、存储装置和存取方法，关系到编译程序、操作系统、数据库系统以及大型应用程序的设计和实现。在教学中，数据结构是计算机专业的核心课程，涵盖了线性表、栈、队列、串、数组、广义表、树、图等基本数据结构以及查找和排序这两种常见的算法问题。
二、CAI软件的开发背景和目的
随着计算机技术的发展，计算机辅助教学（Computer Assisted Instruction，简称CAI）已成为现代教育中重要的辅助手段。它利用计算机技术，为学生提供交互式的学习环境，增进理解和记忆。在数据结构教学中，学生往往难以直观理解算法执行的细节，尤其在描述算法过程中数据结构变化的部分。为了克服这一难题，开发了数据结构算法动态演示CAI软件，该软件能够动态展示数据结构中典型算法的执行过程和数据结构的变化，帮助学生更好地掌握数据结构的基本概念和算法。
三、CAI软件的功能与技术特点
CAI软件通过模块化设计，将数据结构、算法和相关信息集成在同一屏幕，实现了算法执行过程中各要素同步变化的可视化。软件界面友好，操作简便，能够个性化地满足不同学生的学习需求。它采用下拉式菜单和光标选择功能，不仅美观而且提高了操作效率。另外，软件在西文操作系统下实现汉字显示，支持图形在中文环境下的编辑，便于软件的安装和运行。
软件提供了线性表的存储结构及其相关算法的动态演示，支持顺序存储和链式存储两种存储方式，能够清晰显示插入和删除操作对数据结构带来的变化。这为学生理解线性表的操作过程提供了直观的学习工具。
四、软件的用户界面与操作流程
软件使用下拉式弹出菜单，允许用户以交互式的方式选择不同的数据结构和算法进行模拟。算法的动态演示区会根据算法执行过程的变化而相应更新。软件同时提供用类C语言编写的算法描述，并在关键步骤加入行号，运行时用高亮度光带标示当前执行的语句，加强了学生对算法细节的理解。
软件的提示信息区域为学生提供了操作选项，如程序重启、单步执行、连续执行和返回主菜单等，让学生可以根据自身需要选择适合的学习方式。
五、实现原理与技术实现
CAI软件的开发采用了模块化程序设计方法，便于软件的使用、扩充和维护。软件不仅包含了动态演示功能，还通过动画技术增强了算法教学的趣味性，使得学习过程寓教于乐。良好的人机界面设计保证了软件操作的简便性和安全性，同时也确保了较强的容错能力。通过这些技术实现，CAI软件能够提供一个生动形象的学习环境，极大地提高了学生学习数据结构与算法的兴趣和效果。
