淺談《數據結構》教學

摘 要：“數據結構”是計算機專業基礎課程，具有邏輯性強、抽象性高的特點，學生在學習中往往不得要領。本文針對當前教學中存在的問題，結合自身的教學經驗，提出了“數據結構”課程教學的新思路。

關鍵詞：數據結構；算法；課程教學；上機實驗

“數據結構” 是計算機專業基礎課程，是程序設計的的重要基礎，也是計算機專業碩士研究生入學必考科目。教學應重在學生能力、素質的培養，尤其是思維能力、創新能力的培養。因此，很多學校都致力于數據結構課程的建設，把課程建設作為一項系統工程來抓。同樣，這些年來我校在這方面也做出不懈努力，包括從教材選擇、課程體系建設、師資隊伍、課程教學、實踐教學、教學管理等各個環節不斷實踐和探索，特別是在課程教學方面，加強教學研究和教學方法、教學手段的改革，從提高學生的學習興趣和加強實踐環節教學方面入手，取得了良好的效果。

1 教材選擇

筆者多次講授“數據結構”課程，所用教材為清華大學出版社的嚴蔚敏、吳偉民編著的《數據結構》（C語言版）。該教材內容全面，有較高的深度，但在敘述一些基本概念和算法時過于精練，使學生在理解上有一定的困難。計算機軟件開發方法是不斷發展的，目前面向對象的軟件分析與設計技術已發展成為軟件開發的主流方法。因此，用面向對象的思想組織數據結構課程的內容，用面向對象的程序設計語言描述數據結構問題，就成為數據結構課程內容改革的必然。

2 基于問題的教學方法

在數據結構教學過程中，許多概念、算法和思想是抽象的。傳統的教學模式起不到很好的效果。所以在教學過程中，采用以學生為主體、以問題為中心的模式，激發學生的學習興趣，充分調動學生的求知欲，才能提高他們的積極性和主動性，引導學生不斷發現問題、提出問題、分析問題并最終解決問題，培養學生的創造性思維。

第一，概述講解中，可引入如下問題：a.[樹]某家族的血統關系中，各層的關系是如何的？b.[表結構]學生成績表中，各表項之間是什么關系？c.[圖]田徑賽的時間安排問題中，如何表示各比賽項目之間的不同時關系？通過這些學生非常熟悉的案例引入數據結構的概念，讓學生輕輕松松理解了數據結構的概念及其實用，能夠提高學生的學習興趣。

第二，在講述每種線性結構和非線性結構之前，我們應該提出一個應用的實例。通過實例進行課前導學，讓學生明白為什么要學習它，它有什么用處。譬如，在講述隊列結構前通過超市排隊結帳的形象例子引出隊列理論；在講述樹形結構前，可以引出家族血統關系的實例，通過實例逐步引出理論。用充分的實例讓學生真正理解這些常用結構的實用之處。

第三，在講每一種算法的過程中，我們可以采用分析問題、解決問題的方法。譬如順序表的插入算法，我們首先分析問題：(1)判斷線性表的存儲空間；(2)檢查i值的范圍；(3)將線性表的第i個元素和它后面的所有元素均后移一個位置；(4)將新的元素寫入到空出的第i個元素位置上；(5)線性表的長度加1。再解決問題：編寫要實現上述各步驟需要的語言。最終培養學生分析問題和解決問題的能力。

3 加強實踐教學環節

有些教師在教學的過程中，著重講解理論知識，對實驗不夠重視，學生往往動手能力不強，久而久之，就不能解決實際問題，對這門功課就有聽天書的感覺了。這種教學方式，勢必導致多數學生在上機實驗中往往編制不出完整的程序，得不到正確的結果。

我們在教學中不僅要教會學生各種算法，而且要教會他們如何將算法轉換為具體程序設計語言中的函數以及編寫出運行該函數的主程序。筆者上課除了詳細講授各種基本運算的實現算法與函數外，還在課堂上編制出針對各實際問題的主程序。例如，在線性表的教學中，為“將以順序表為存儲結構的線性表就地逆置”實例編寫算法設計，具體如下：

void ReverseList(Seqlist * L)

{

DataType temp;

//設置臨時空間用于存放data

Int i ;

for (i=0 ; i<=l->length/2;i++)

//l->length/2為整除運算

{temp=l->data[i];

//交換數據

L->data[i]= L->data[l->length-1- i];

L->data[l->length-1- i]=temp;

}

}

通過這種方式，學生對程序設計有較為直觀的認識，這為“數據結構”實踐教學取得較好的效果奠定了基礎。上機實踐是對學生全面綜合素質進行訓練的一種基本方法，是課堂教學的一種延伸，是必不可少的一個教學環節。上機實踐能使學生所學到的書本知識“活”起來，起到深化理解和靈活掌握教學內容的目的，因此我們要從下面幾方面著手做好這項工作。

精心選擇上機習題，著眼于基本知識的理解和基本編程能力的培養。在程序設計習題選擇時采取循序漸進、逐步積累的方式，引導學生自己建立可復用的構件，并在以后的練習中直接使用，提高編程的工程能力和思考能力。譬如：關于順序表、隊列、堆棧、樹和二叉樹等基本的數據結構，可以要求學生實現相應的類，在實際的應用習題中拿過來就用。比如關于樹結構部分可以設計如下上機習題：(1)二叉樹的建立和遍歷。這個題目是基于學生對二叉樹的基本理解；(2)給定一顆二叉樹，打印指定結點的雙親和所有的孩子結點。學生在完成這個題目前需完成題目(1)，直接利用(1)中所建立的二叉樹類和結點類來繼續進行此題目的編程。

明確實驗步驟。為了培養學生良好的工作作風和方法，并且為后續課程做準備，書中按軟件工程方法要求學生遵循相應的實驗步驟，先需求分析，抽象出數據結構，再明確數據類型，詳細設計，最后進行編碼及調試。

明確每個實驗的具體要求。有了具體要求，學生實驗時才有章可循。書中對每個實驗都提出了具體要求。開始部分的實驗除給出要求外，還給出問題的需求分析、設計以及完整的程序，學生上機主要是驗證程序，后期的實驗則要求學生獨立設計算法，編制并調試程序。整個實驗指導書在難度上有一定的梯度，便于學生循序漸進的學習。

學生在上機之前，預習實驗指導書中的內容。實驗指導書獨立于教材，上機實驗學時又有限，這就要求學生在上機實驗之前預習實驗指導書中的內容。在實驗內容之前給出了一些與本實驗有關的思考題，讓學生在閱讀中思考，同時列出相應的參考資料或參考書，讓學生在上機之前通過查閱參考資料或參考書，加深對實驗內容的理解。這種方式還可以鍛煉學生獨立解決問題的能力。

總之，我們要重視《數據結構》的教學，不僅要注重理論教學，同時要注重實踐教學，在教學過程中，我們仍然需要不斷去探索研究，尋找新的、行之有效的教學方法。相信只要傾注心力，把《數據結構》的特點和學生實際聯系起來進行教學，就一定會達到既定的教學目標。

參考文獻

[1]嚴蔚敏，吳偉民.數據結構（C語言版）清華大學出版社，1997.

[2]嚴蔚敏，吳偉民.數據結構題集.清華大學出版社，1999.

[3]黃劉生.數據結構.經濟科學出版社， 1999.

[4]余曉龍，張岳，朱曉東.數據結構配套題解 光明日報出版社，2007.