数据结构是计算机科学与技术领域的基础课程,对于学习者来说,无论是跨专业还是本专业,掌握数据结构都至关重要。这门课程主要目的是让学生全面理解并掌握常用的数据结构,包括线性表、栈、队列、串、多维数组、广义表、树、图、查找和排序等,同时提升用数据结构解决实际问题的能力。
教学大纲中提到的《数据结构与算法基础》是主要教材,由郭福顺、廖明宏、李莲治合著,而辅助教材和课程设计指导书则分别来自李秀坤、张岩等人和李治军、张岩等人。这些教材将帮助学生深入理解数据结构的逻辑结构、存储结构和操作。
课程内容分为多个部分,每个部分都有其重点和难点:
1. 绪论部分,讲解数据结构的基本概念,如逻辑结构、存储结构和数据操作,强调它们之间的关系,以及数据结构在软件系统中的作用。
2. 算法及其性能分析,讲解算法的特性、性能指标(时间复杂性和空间复杂性),以及分析方法。重点在于算法时间复杂性的分析,难点在于理解和计算算法复杂性。
3. 线性表是基础,包括顺序表和单链表,重点是实现基本操作和性能分析,难点在于利用所学知识设计有效的算法解决实际问题。
4. 栈与队列,强调它们的存储结构和操作,以及在不同场景下的应用,难点可能在于循环队列的边界条件处理。
5. 串的模式匹配算法是重点,也是难点,尤其是在C语言和其他高级语言环境中。
6. 多位数组和广义表,主要讨论多维数组的存储和特殊矩阵的压缩,以及广义表的性质。
7. 树和二元树是重要的数据结构,涉及遍历、线索化、转换等,难点在于设计与树和二元树相关的算法。
8. 图的讨论包括无向和有向图的存储、遍历和应用算法,如最小生成树、关键路径等,难点在于理解和实现图论算法。
9. 查找算法包括线性查找、二分查找、二元查找树和散列表,重点是查找思想和算法实现,难点在于二元查找树的删除和散列结构。
10. 排序算法,如快速排序、堆排序、归并排序和基数排序,重点是算法的过程和实现,难点在于实际操作和优化。
11. 文件部分介绍外存数据结构,即文件的组织方法和查询更新操作,难点在于理解和应用适合外存的分类技术。
本课程是计算机科学和技术专业的重要基础课,为后续的软件开发、编译程序、操作系统、数据库系统等课程打下坚实的基础。通过学习,学生应能熟练掌握数据结构和算法,从而提高软件设计和解决问题的能力。