浅谈数据结构课程教学内容的联系
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发布者：lunwenchina
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时间：2020年7月20日 16:53
吴佳芬
( 武汉东湖学院，湖北，武汉 430212 )
摘 要：介绍了数据结构中逻辑结构、存储结构和运算之间的相互关系，揭示了数据结构课程中主要知识点与三个研究方面的关系。
关键词：数据结构；教学内容；联系
数据结构是计算机相关专业的基础课，也是核心课
程。在教学实践中，数据结构是一门难教也难学的课程，一方面由于数据结构的前导课是程序设计课，学生的计算机编程语言基础不好，另一方面数据结构课程本身研究的内容多、学时少，教师在讲授时对课程重点的把握不到位，或为了将所有课程内容讲完而导致重点不突出，教学效果差。本文基于长期的教学实践，结合应用型本科院校教学目标和学生特点，对数据结构课程部分教学内容的内在联系进行分析，为数据结构课程的教学及重难点的选取提供参考。
一、数据结构的知识点和三个研究内容
[1]
目前较为流行的数据结构教材 一般涵盖了以下知识点：绪论、线性表、栈和队列、串、数组和广义表、树、图、查找和排序。以48学时的理论课时安排为例，是难以将以上内容全部在课堂上讲授完毕的。从数据结构学科层面来看，数据结构包括三个方面的内容：（1）数据的逻辑结构（2）数据的存储结构（3）数据的运算。其中，逻辑结构类型有四种，分别是集合、线性结构、树形结构和图形结构，由于集合中的元素不具有某种关系，一般不作为数据结构课程的讨论范围，其它三种逻辑结构类型则为本课程讨论的重点；存储结构类型也有四种，分别是顺序存储结构、链式存储结构、索引存储结构和散列存储结构，其中顺序和链式存储结构是最基本、使用最广泛的两种存储结构，顺序存储主要通过程序设计语言（以C语言为例）中的数组实现，链式存储则通过链表实现，存储结构是本课程的重点，由于涉及到代码实现，是学生的薄弱环节，因此也是难点内容。索引和散列存储结构则是面向查找操作的存储方式，本文不对其展开讨论；数据的运算则主要包括初始化、创建、插入、删除、查找、输出、销毁等操作，采用不同的存储方式，实现以上操作的具体代码也不相同，并且涉及到算法执行效率的分析，因此是本课程的重点和难点。
二、数据结构三个研究内容的相互关系
逻辑结构、存储结构和运算之间的关系如图1所示。简单而言，逻辑结构是从问题中抽象出来的模型，即数据和数据间的相互关系。根据解决问题的需要，可以定义若干操作，即运算。为了使计算机能够解决问题，首先必须先将数据和数据间的关系存储在计算机中，在这个过程中首先是对存储结构进行选择和实现。一旦选定了某种存储结构，第二步是基于这种存储结构的运算的实现。在实际教学中，对数据结构研究内容和关系的简介一般是安排在绪论中进行的，此时学生刚开始接触课程，缺乏实例引证，即便是记住了三个方面内容，对三者之间的联系是很难真正理解的，如果教师在后续课程各知识点的讲解过程中忽视了对三者联系的揭示和分析，学生对各知识点的学习则是碎片化的，加剧了学习困难。
三、数据结构主要知识点与三个研究内容的相互关系表1展示了数据结构主要知识点与逻辑结构、存储结构和运算之间的归属和相互关系。其中线性结构包含的知识点最多、最基础，教学实践表明，在完成对线性结构中线性表部分的讲解后，分三个方面对线性结构的逻辑特性、存储结构及基本运算进行总结，并结合绪论内容解释三者的相互关系，有助于学生从整体上理解课程的模式，厘清逻辑结构和存储结构的区别与联系，也为随后的知识学习奠定良好基础。
参考文献：
[1]李春葆.数据结构教程(第5版)[M].北京:清华大学出版社,2017:III-X.
作者简介：吴佳芬（1981-），女, 硕士，武汉东湖学院讲师，研究方向：软件工程。
