徐 暢，左丹霞

（湖南安全技術(shù)職業(yè)學(xué)院，湖南長沙，410151）

淺談《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程教學(xué)

徐 暢，左丹霞

（湖南安全技術(shù)職業(yè)學(xué)院，湖南長沙，410151）

《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》是計(jì)算機(jī)專業(yè)的一門基礎(chǔ)課。本文從實(shí)踐的角度出發(fā)，介紹了該課程教學(xué)的若干方法和體會(huì)，以提高該門課的教學(xué)質(zhì)量。

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；教學(xué)改革；教學(xué)方法

1　《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程介紹

“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”是研究非數(shù)值計(jì)算的程序設(shè)計(jì)問題中計(jì)算機(jī)操作對象（數(shù)據(jù)）以及它們之間的關(guān)系（結(jié)構(gòu)）和操作（算法）等的一門科學(xué)。由于其在計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)中的重要作用，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)已成為了計(jì)算機(jī)專業(yè)的一門重要基礎(chǔ)課程。課程主要討論數(shù)據(jù)的各種邏輯結(jié)構(gòu)、物理結(jié)構(gòu)以及相關(guān)的算法，目的是使學(xué)生掌握如何把現(xiàn)實(shí)世界的客觀問題轉(zhuǎn)換為在計(jì)算機(jī)內(nèi)的表示形式；學(xué)會(huì)組織數(shù)據(jù)、選擇算法、設(shè)計(jì)算法，形成良好的程序設(shè)計(jì)風(fēng)格，培養(yǎng)邏輯思維和抽象思維能力，為軟件開發(fā)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)；同時(shí)也為軟件工程、數(shù)據(jù)庫等后續(xù)課程打下堅(jiān)實(shí)的理論和實(shí)踐基礎(chǔ)。但由于該課程涉及大量概念、模型及操作算法，理論性強(qiáng)，外加又是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的技術(shù)性基礎(chǔ)課，所以歷來被認(rèn)為既抽象又深?yuàn)W難懂。因此這讓很多學(xué)生剛開始接觸這門課時(shí)，不知其所以然，等課程結(jié)束后，卻變得更加不知其所以然。

因此，改進(jìn)教學(xué)方式，在授課過程中采用多種教學(xué)方法去激發(fā)學(xué)習(xí)的興趣，可以幫助學(xué)生更好的理解知識(shí)，運(yùn)用知識(shí)，以達(dá)到更好的教學(xué)效果。

2　各種教學(xué)法在教學(xué)中的具體應(yīng)用

2.1形象法

形象法是指通過事物的直觀標(biāo)本、模型等來加深理解和掌握知識(shí)的一種學(xué)習(xí)方法。形象的東西容易引起人們的注意，誘發(fā)學(xué)習(xí)情感，激發(fā)學(xué)習(xí)的興趣。而在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中有許多的抽象概念，通過結(jié)合一些形象的實(shí)例進(jìn)行講解，可以有助于增加學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)和對知識(shí)的消化理解。

例如，在講授棧“先進(jìn)后出”的特點(diǎn)時(shí)，可以做這樣的比方：棧就好比我們平時(shí)洗碗，洗好的碗一般都是放在其他已洗好的碗的上面；而在使用碗的時(shí)候，也是從最上面逐個(gè)取出。一疊碗就相當(dāng)于一個(gè)棧，放碗的動(dòng)作相當(dāng)于進(jìn)棧，取碗的動(dòng)作相當(dāng)于出棧。

還有對于一些算法問題，如果直接用算法語言來描述，學(xué)生總感到難以理解。因此在教授的過程中教師還可以借助圖形的方式讓學(xué)生更加形象直觀地去理解問題。例如在講線性表的基本操作時(shí)，就可以把日常生活中所熟悉的花名冊看成線性表，由此引出問題“我們在使用花名冊時(shí)通常有哪些操作”來引導(dǎo)學(xué)生討論和分析。然后配合畫圖：首先畫出一個(gè)空表（構(gòu)造線性表），然后統(tǒng)計(jì)花名冊上的人數(shù)（求線性表的長度），查找某人是否在名冊中（線性表的查找），從花名冊中獲取某人的信息（取線性表中的元素），找名冊中某人的前面是誰（求某一元素的前驅(qū)），找名冊中某人的后面是誰（求某一元素的后繼），在名冊中加入一個(gè)人（線性表的插人），在名冊中劃掉一個(gè)人（線性表的刪除）。實(shí)踐證明，這樣的講授方法比純粹的照本宣科可以取得更好的教學(xué)效果。

2.2歸納法

歸納是指從大量的事件中，總結(jié)和概括出一般原理；和歸納相反，演繹是指從一般到個(gè)別的推理。利用歸納和演繹這兩種方法，可以幫助學(xué)生對所授內(nèi)容的理解做到從點(diǎn)到面、從面到點(diǎn)的結(jié)合。

例如，在計(jì)算數(shù)組元素的地址時(shí)，可以先利用一個(gè)具體的一維數(shù)組，計(jì)算出數(shù)組中每個(gè)元素的存儲(chǔ)地址；然后由教師歸納出在一維數(shù)組a［n］中，已知數(shù)組的起始地址為LOC（a［0］）， 每個(gè)數(shù)組元素占d個(gè)存儲(chǔ)單元，則數(shù)組中數(shù)組元素a［i］的地址為：LOC（a［i］）= LOC（a［0］）+i*d。接下來，進(jìn)入二維數(shù)組的學(xué)習(xí)時(shí)，就可以試著由學(xué)生自己歸納二維數(shù)組元素的地址一般表達(dá)式。在二維數(shù)組a［m］［n］中，已知數(shù)組的起始地址為LOC（a［0］［0］）， 每個(gè)數(shù)組元素占c個(gè)存儲(chǔ)單元，按行存儲(chǔ)，則數(shù)組中數(shù)組元素a［i］［j］的地址：LOC（a［i］［j］）=LOC（a［0］［0］）+（i*n+j）*c。這也為后面章節(jié)中特殊矩陣存儲(chǔ)時(shí)，元素地址的計(jì)算方法做了鋪墊。通過這種演繹思維的培養(yǎng)，使學(xué)生對掌握知識(shí)能做到舉一反三，融會(huì)貫通。

2.3對比法

類比思維是將兩個(gè)或多個(gè)事物放在一起，從事物共有、相似或相同的屬性中，找到事物的本質(zhì)屬性和特征。在教學(xué)過程中，通過采用基于類比思維的對比法教學(xué)，可以增強(qiáng)學(xué)生對課程內(nèi)容聯(lián)貫性的理解，提高學(xué)生的綜合運(yùn)用能力。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中有些內(nèi)容是非常類似的，所以在講授時(shí)，教師可以進(jìn)行對比歸類，引導(dǎo)學(xué)生正確理解類似問題，從而起到舉一反三的效果。

例如，在介紹棧和隊(duì)列作為特殊的線性表時(shí)，首先聯(lián)系日常生活中疊放碗來引入?！跋冗M(jìn)后出”的操作特性，聯(lián)系排隊(duì)買東西來引入隊(duì)列“先進(jìn)先出”的操作特性，通過兩者的對比來加強(qiáng)學(xué)生的理解和記憶。

例如，在講棧的順序存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)方式時(shí)，可以先提出兩種方式：方式一是將棧頂設(shè)置在線性表的首端；方式二是將棧頂設(shè)置在線性表的尾端。若采用方式一，當(dāng)元素入棧時(shí)，必須先將棧中的所有元素下移一個(gè)位置，空出棧頂指針?biāo)肝恢貌拍軐⒃厝霔?；而?dāng)元素出棧時(shí)，必須將棧中的所有元素上移一個(gè)位置。入棧和出棧算法的時(shí)間復(fù)雜度都為O（n）。若采用方式二，入棧時(shí)只須將棧頂指針下移一個(gè)位置，即可將元素入棧；出棧時(shí)，只須將棧頂指針上移一個(gè)位置即可。這時(shí)，入棧和出棧算法的時(shí)間復(fù)雜度皆為O（1）。由此對比分析，引出最佳方案是方式二。最后，再通過一些應(yīng)用實(shí)例來加深對教學(xué)內(nèi)容的理解，從而使學(xué)生掌握應(yīng)用所學(xué)知識(shí)解決具體問題的步驟和方法。

再如介紹各種排序方法時(shí)，教師可以首先重點(diǎn)講解其中的一種排序方法，包括其算法思想和程序?qū)崿F(xiàn)，其余的排序算法則引導(dǎo)學(xué)生自己去思考、去實(shí)現(xiàn)。這種方式可以培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考的良好習(xí)慣，讓他們理清思路，發(fā)現(xiàn)各種算法之間的不同，最后在由教師做出評(píng)判與補(bǔ)充，從而達(dá)到事半功倍的效果。

2.4趣味法

興趣是最好的老師。如何激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，是教師在組織教學(xué)時(shí)需要重點(diǎn)考慮的問題。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是一門理論性較強(qiáng)的課程，如果教師在授課時(shí)僅僅滿足于只把知識(shí)點(diǎn)講解清楚，而不注重教學(xué)的生動(dòng)性，那么學(xué)生的學(xué)習(xí)將只能是一種被動(dòng)行為。如何變被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí)？其實(shí)教師在課堂中可以貫穿一些趣味題，適當(dāng)?shù)貙栴}趣味化，引入一些生活中熟悉的問題來激發(fā)學(xué)生的好奇心與求知欲。

例如，在介紹有序表的查找方法時(shí)，可以先和學(xué)生一起做一個(gè)“猜數(shù)字游戲”。首先任意選取一名學(xué)生來參加游戲，學(xué)生在心里想一個(gè)1000以內(nèi)的整數(shù)，由老師來猜；當(dāng)老師每說出一個(gè)數(shù)字時(shí)，學(xué)生要明確地回答心中所想的數(shù)是大于、小于還是等于老師所猜的數(shù)。通過幾組游戲后，教師可以提問“最多幾次可猜中學(xué)生所想的數(shù)”。這一問題的提出，將大大引起學(xué)生的好奇心。其實(shí)這個(gè)游戲的本質(zhì)就是有序表的查找問題，可以采用二分查找法來解決，每次猜所定范圍的中間數(shù)字即可，最多10次就可以找到所要猜的數(shù)字。由此可以讓學(xué)生很形象地理解二分查找法的原理和優(yōu)點(diǎn)。

同樣在學(xué)習(xí)線性表的概念及應(yīng)用時(shí)，可以利用“猴子選大王”的問題；講解遞歸問題時(shí)，可以舉例 “Hanoi塔問題”、“兔子生小兔子”（菲波那契數(shù)列）來幫助學(xué)生理解數(shù)組、遞歸及回溯；這些趣味問題的引入，大大激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)了他們學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。

3　結(jié)束語

任何形式的教學(xué)改革活動(dòng)需要在具體的教學(xué)中落實(shí)，課堂教學(xué)水平的高低，將直接關(guān)系到學(xué)生的能力培養(yǎng)。經(jīng)過幾年的教學(xué)實(shí)踐表明，根據(jù)《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程的特點(diǎn)，在教學(xué)中合理地運(yùn)用形象法、歸納法、對比法和趣味法等多種教學(xué)方法，能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，幫助學(xué)生更好地理解數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中抽象的內(nèi)容，提高了學(xué)生的算法設(shè)計(jì)水平和編程操作能力，教學(xué)質(zhì)量大大提高。

［1］嚴(yán)蔚敏，吳偉民.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（C語言版）［M］.北京：清華大學(xué)出版社，1997

［2］譚浩強(qiáng).C語言程序設(shè)計(jì)［M］.北京：清華大學(xué)出版社，2000

［3］ 周張?zhí)m.算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)理論教學(xué)技巧探討［J］.科教導(dǎo)刊（上旬刊）.2013（11）

徐暢（1982.4—），女，漢族，湖南長沙人，湖南安全技術(shù)職業(yè)學(xué)院講師，主要研究方向：程序設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)技術(shù)。

Discussion on the Teaching of Data Structure

Xu Chang，Zuo Danxia
（Hunan Vocational Institute of Safety Technology，Hunan Changsha，410151）

Data Structure is a basic course for computer specialty.This paper presents some teaching methods and teaching experience from the angle of practice.The teaching quality are greatly improved.

data structure；teaching reform；teaching method