數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)

前言

“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程的教學(xué)目標(biāo)是要求學(xué)生學(xué)會(huì)分析數(shù)據(jù)對(duì)象特征，掌握數(shù)據(jù)組織方法和計(jì)算機(jī)的表示方法，以便為應(yīng)用所涉及的數(shù)據(jù)選擇適當(dāng)?shù)倪壿嫿Y(jié)構(gòu)、存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)以及相應(yīng)算法，初步掌握算法時(shí)間空間分析的技巧，培養(yǎng)良好的程序設(shè)計(jì)技能。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)過(guò)程是進(jìn)行復(fù)雜程序設(shè)計(jì)的訓(xùn)練過(guò)程。技能培養(yǎng)的重要程度不亞于知識(shí)傳授，學(xué)生不僅要理解授課內(nèi)容，還應(yīng)培養(yǎng)應(yīng)用知識(shí)解答復(fù)雜問(wèn)題的能力，形成良好的算法設(shè)計(jì)思想、方法技巧與風(fēng)格，進(jìn)行構(gòu)造性思維，強(qiáng)化程序抽象能力和數(shù)據(jù)抽象能力。因此，學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，僅從書本上學(xué)習(xí)是不夠的，必須經(jīng)過(guò)大量的實(shí)踐，在實(shí)踐中體會(huì)構(gòu)造性思維的方法，掌握數(shù)據(jù)組織與程序設(shè)計(jì)的技術(shù)。在該課程的學(xué)習(xí)過(guò)程中，初學(xué)者會(huì)感到困惑，其主要原因：一是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)內(nèi)容抽象；二是動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)難以理解；三是使用多種技術(shù)，如遞歸技術(shù)等掌握較為困難；四是算法描述、設(shè)計(jì)無(wú)從下手等。為了使學(xué)生更好地學(xué)習(xí)本課程，理解和掌握算法設(shè)計(jì)所需的技術(shù)，為整個(gè)專業(yè)的學(xué)習(xí)打好基礎(chǔ)，本人根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)特點(diǎn)及自己二十多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和總結(jié)，編寫了本書，希望能給學(xué)生帶來(lái)一些啟發(fā)。編寫本書的出發(fā)點(diǎn)不是要給學(xué)生幾個(gè)課程設(shè)計(jì)實(shí)例，而是希望通過(guò)一些典型的課程設(shè)計(jì)實(shí)例訓(xùn)練，使學(xué)生掌握如何利用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)知識(shí)去解決實(shí)際問(wèn)題。全書共分為8章。第1章是關(guān)于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)的概述；第2～8章按照一般教學(xué)順序，分別給出線性表、棧、隊(duì)列、串、多維數(shù)組和廣義表、樹狀結(jié)構(gòu)和圖狀結(jié)構(gòu)的課程設(shè)計(jì)實(shí)例。本書是在作者的“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”講義和指導(dǎo)學(xué)生的“課程設(shè)計(jì)大作業(yè)”基礎(chǔ)上編寫而成的。第2～8章的課程設(shè)計(jì)分別由宮耀勤、李闖、張偉、叢飚、逯洋、李淑梅和英昌盛完成修改或設(shè)計(jì)，2007級(jí)學(xué)生王旭峰、楊名、張洋銘、袁洋、楊靜、王珊珊和張群等參加了部分代碼編寫和程序調(diào)試，夏鳳琴、劉艷玲、姚建盛、李穎、張桂杰、梁微、代勝男、羅琳、郝萬(wàn)萍和王金平等人進(jìn)行了文稿的校對(duì)，最后由英昌盛對(duì)源程序統(tǒng)一整理，作者謹(jǐn)此一并致以誠(chéng)摯的謝意。全書由滕國(guó)文教授統(tǒng)稿、審閱和整理后定稿。

內(nèi)容概要

本書列舉了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)實(shí)例，通過(guò)綜合訓(xùn)練，能夠培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際分析問(wèn)題、解決問(wèn)題、編程和動(dòng)手操作等多方面的能力，最終目的是幫助學(xué)生系統(tǒng)地掌握該門課程的基本內(nèi)容，并運(yùn)用所學(xué)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)知識(shí)去解決實(shí)際問(wèn)題。    全書共8章,內(nèi)容包括數(shù)據(jù)庫(kù)課程設(shè)計(jì)概述、線性表、棧、隊(duì)列、串、多維數(shù)組和廣義表、樹狀結(jié)構(gòu)、圖狀結(jié)構(gòu)等問(wèn)題的應(yīng)用。    本書是一本獨(dú)立于具體的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教材的課程設(shè)計(jì)輔導(dǎo)書，通過(guò)針對(duì)每種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的具體實(shí)例，循序漸進(jìn)地啟發(fā)學(xué)生完成設(shè)計(jì)。書中給出的實(shí)例都是完整可運(yùn)行的，同時(shí)給出了測(cè)試樣例、總結(jié)與思考等，是一本很好的教學(xué)輔導(dǎo)參考書。    本書可作為高等院校計(jì)算機(jī)專業(yè)及相關(guān)專業(yè)教材或參考書，也可供從事軟件開發(fā)工作和計(jì)算機(jī)編程愛(ài)好者參考。

書籍目錄

第1章 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)概述1  1.1 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介1  1.2 課程設(shè)計(jì)目標(biāo)和特點(diǎn)2  1.3 編寫說(shuō)明3  1.4 課程設(shè)計(jì)實(shí)例的標(biāo)準(zhǔn)格式4第2章 線性表的應(yīng)用6  2.1 存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)與基本運(yùn)算的算法6  2.2 集合的交、并運(yùn)算15  2.3 學(xué)生成績(jī)管理18  2.4 多項(xiàng)式求導(dǎo)25  2.5 約瑟夫環(huán)問(wèn)題30  2.6 數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)34第3章 棧的應(yīng)用58  3.1 存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)與基本運(yùn)算的算法58  3.2 括號(hào)匹配63  3.3 漢諾塔問(wèn)題66  3.4 算術(shù)表達(dá)式求值69  3.5 馬踏棋盤76第4章 隊(duì)列的應(yīng)用82  4.1 存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)與基本運(yùn)算的算法82  4.2 看病排隊(duì)候診問(wèn)題88  4.3 數(shù)制的轉(zhuǎn)換91  4.4 停車場(chǎng)管理99  4.5 基數(shù)排序107第5章 串的應(yīng)用114  5.1 存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)與基本運(yùn)算的算法114  5.2 KMP算法118  5.3 最長(zhǎng)公共子串121  5.4 大整數(shù)計(jì)算器123數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)目 錄 第6章 多維數(shù)組和廣義表的應(yīng)用130  6.1 存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)與基本運(yùn)算的算法130  6.2 魔方陣139  6.3 稀疏矩陣的加法運(yùn)算143  6.4 本科生導(dǎo)師制問(wèn)題151第7章 樹狀結(jié)構(gòu)的應(yīng)用169  7.1 存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)與基本運(yùn)算的算法169  7.2 線索二叉樹的創(chuàng)建與遍歷172  7.3 由遍歷確定二叉樹175  7.4 電文的編碼和譯碼177  7.5 家族關(guān)系查詢系統(tǒng)183第8章 圖狀結(jié)構(gòu)的應(yīng)用201  8.1 存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)與基本運(yùn)算的算法201  8.2 地鐵建設(shè)問(wèn)題209  8.3 安排教學(xué)計(jì)劃214  8.4 校園導(dǎo)航218附錄A 課程設(shè)計(jì)實(shí)例軟件包224參考文獻(xiàn)227

章節(jié)摘錄

插圖：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是計(jì)算機(jī)理論與技術(shù)的重要基石，是計(jì)算機(jī)科學(xué)的核心課程之一。用計(jì)算機(jī)求解任何問(wèn)題都離不開程序設(shè)計(jì)，而程序設(shè)計(jì)的實(shí)質(zhì)是數(shù)據(jù)表示和數(shù)據(jù)處理。著名的瑞士計(jì)算機(jī)科學(xué)家沃思（N. Wirth）教授曾指出：算法+數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)一程序。這里的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是指數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，而算法則是對(duì)數(shù)據(jù)運(yùn)算的描述。由此可見(jiàn)，程序設(shè)計(jì)的實(shí)質(zhì)是對(duì)實(shí)際問(wèn)題選擇一種好的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，再設(shè)計(jì)一個(gè)好的算法，而好的算法在很大程度上取決于描述實(shí)際問(wèn)題的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不僅是一般程序設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，而且是設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)及其他系統(tǒng)程序和大型應(yīng)用程序的重要基礎(chǔ)。1968年，著名的美國(guó)算法大師克努特（D. E. Knuth）教授開創(chuàng)了“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”的最初體系，他所著的《計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)藝術(shù)》第一卷《基本算法》是第一本較系統(tǒng)地闡述數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和物理結(jié)構(gòu)及其操作的著作。20世紀(jì)70年代初，“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”作為一門獨(dú)立的課程開始進(jìn)入大學(xué)課堂。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)各專業(yè)的核心課程，它既是理論性較強(qiáng)的基礎(chǔ)課，又是實(shí)踐性很強(qiáng)的專業(yè)技術(shù)課，在計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域的主干課程中具有承上啟下的作用。它的先行課程有計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)、程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言、離散數(shù)學(xué)和數(shù)學(xué)等；后繼課程有操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)原理、編譯原理和軟件開發(fā)技術(shù)等?！皵?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”的發(fā)展趨勢(shì)包括兩個(gè)方面：一方面是面向?qū)ｉT領(lǐng)域中特殊問(wèn)題的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的研究和發(fā)展，如圖形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、知識(shí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；另一方面從抽象數(shù)據(jù)類型的角度出發(fā)，用面向?qū)ο蟮挠^點(diǎn)來(lái)討論數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，已成為新的發(fā)展趨勢(shì)。2.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的教學(xué)目標(biāo)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的教學(xué)目標(biāo)是要求學(xué)生學(xué)會(huì)分析數(shù)據(jù)對(duì)象特征，掌握數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中的組織方法和表示方法，以便為應(yīng)用所涉及的數(shù)據(jù)選擇適當(dāng)?shù)倪壿嫿Y(jié)構(gòu)、存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)及相應(yīng)算法，初步掌握算法分析的技巧，培養(yǎng)良好的程序設(shè)計(jì)技能。

編輯推薦

《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)》是獨(dú)立于具體的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教材的課程設(shè)計(jì)輔導(dǎo)書，是用于指導(dǎo)學(xué)生完成“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)”大作業(yè)的理想教材。通過(guò)針對(duì)每種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的具體實(shí)例，循序漸進(jìn)地啟發(fā)學(xué)生完成設(shè)計(jì)。每個(gè)課程設(shè)計(jì)實(shí)例都從提出問(wèn)題、設(shè)計(jì)要求，到選擇使用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、問(wèn)題的分析與實(shí)現(xiàn)，最后給出完整可運(yùn)行的源程序，同時(shí)給出了測(cè)試樣例。每個(gè)課程設(shè)計(jì)實(shí)例的總結(jié)與思考是該課程設(shè)計(jì)的拓展部分。學(xué)生可以在具體實(shí)例的基礎(chǔ)上，根據(jù)指導(dǎo)自己去開發(fā)設(shè)計(jì)，達(dá)到舉一反三，真正提高自身實(shí)踐能力的目的。對(duì)于較大的課程設(shè)計(jì)實(shí)例，可以將其劃分為幾個(gè)子項(xiàng)目，多個(gè)學(xué)生分工合作共同完成，以培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作精神。

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