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大赛作品详情
数据结构-图的概念
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作品名称:数据结构-图的概念
学校名称:山东交通学院
参赛队伍:信电人
参赛老师:张广渊  

详细说明

 

教学设计

一、课  题:图的概念

二、教学背景:

数据结构是培养学生的数据抽象能力和程序设计的能力的一门学科基础课,也是培养学生解决专业问题技能的重要课程之一。通过课堂教学和上机实习,使学生了解数据对象的特性,数据组织的基本方法,掌握各种数据组织中的数据逻辑结构,存储结构以及有关操作的算法,并初步具备分析和解决现实世界问题在计算机中如何表示和处理的能力以及培养良好的程序算法设计技能,为后续软件开发类课程的学习打下良好的基础。

三、教学思想:

本节的教学内容主要是图的定义和术语和基本操作,要让学生理性上理解图的各种概念和定义;感性上理解实际问题与怎样使用图进行抽象表示,怎样用图来解决实际遇到的问题。因此采取以下教学方法及设计。

四、教学方法:

多媒体教学。多媒体教学包含了ppt动画、图片和语音讲解。

以学生为中心,翻转课堂;学生互动交流思考内容,抽取学生上台讲解。

五、教学思路:

由现实世界我们身边经常接触的图入手,引出数据结构里图的意义,分析图具有的共性特点,通过思考题引导,引出图在计算机里的实现,然后给出了图在计算机系统里的存储和实现,最后引出图定义、存储的总结。

六、教学目标:

1)掌握图的二元组表示;

2)掌握有向图和无向图的表示和区别;

2)掌握图的度的概念;

4)掌握完全图的概念,了解稀疏图和稠密图的概念

七、重点、难点:

1、重点:图的二元组定义,有向图和无向图,度,完全图

2、难点:图的二元组定义。

八、教学特色:

1)引人入胜。先由我们身边接触到的典型的图的示例,讲解图所具备的特性,用计算机处理图的意义,引出本节课题图的概念和存储。

2)层层递进。该节内容共有2个层次,5项内容,层层递进,过渡自然。

3)互动良好。设计了小问题与学生互动,设计了思考内容引导学生思考。

4)课件形式新颖。多媒体课件采用最新ppt展示技术(参考提交的作品视频),把枯燥的定义和文字用图和动画串联起来,吸引学生学习兴趣。

5)翻转课堂。以学生为中心,抽取学生上台讲解示例和思考题内容,保证学生真正理解课堂内容。

九、作业:

围绕教学重点,布置了思考题和作业。

十、选用教材

选用全国高等学校优秀教材国家级特等奖教材,数据结构经典教材。《数据结构第二版》,严蔚敏 吴伟民 清华大学出版社

 

 

 

 

 

 

 

(含教学思路、课程设计方案等,字数不超过3000字)

教学进程

1、引入课题

采用ppt最新演示技术,使用海底世界为背景,吸引学生,介绍课程章节内容。

第七章共三小节,本节内容讲授第一小节,第一小节图的概念。

首先引入生活中的图,介绍地图及其包含的元素(重点是道路);介绍电路图及其包含的元素,再介绍和我们专业相关的流程图及其包含的元素。

引入思考题:这些图都有什么共性?

讲解:这些生活中的图都是由结点和连接边组成的,然后引入抽象的图的概念。

2、教学内容

7.1.1 图的定义

1.二元组

2.有向图和无向图

7.1.2 图中的基本术语

1.端点和邻接点

2.顶点的度、入度和出度

7.1.1 图的定义

1、二元组定义:

          G=(V,E)

          V:图的顶点集

          E:图的关系集(边集)

     图的边:

          (x,y):无向边

          <x,y>:有向边(弧)

针对图G,顶点集和边集可分别记为V(G)E(G)

讲解:首先要强调让同学们理解图的共性就是点和边的集合,然后引入数学概念,用V表示图的顶点集(结点),E表示图的关系集(边),这样,这个二元组就能表示定点和边组成的图。

2、相关概念

有向图:对于一个图G,若边集E(G)中为有向边,则称此图为有向图(directed graph)

无向图:若边集E(G)中为无向边,则称此图为无向图(undirected graph)

讲解:使用图形G1举例讲解无向图的概念和数学表示;使用图形G2举例讲解有向图的概念和数学表示。(翻转课堂,学生讲解)

同时强调图是一种多对多的关系。

7.1.2 图中的基本术语

1、端点和邻接点

在一个无向图中,若存在一条边(vi,vj),则称vi,vj为此边的两个端点,并称它们互为邻接点

讲解:G1图为例讲解。

例如:在图G1中,存在一条边(0,2

则端点0和端点2称为此边的两个端点

并称端点0和端点2互为邻接点。

端点0是端点2的邻接点,端点4,5也是端点2的邻接点

端点2是端点0的邻接点,端点1,3也是端点0的邻接点

引入思考题:思考:有三个端点的边吗?在无向图里是怎么处理的?(翻转课堂)

2、顶点的度、入度、出度

在一个无向图中,顶点v的度(degree)定义为以该顶点为一个端点的边的数目,记为D(v)

有向图中顶点v的度有入度和出度之分,入度(indegree)是该顶点的入边的数目,记为ID(v);出度(outdegree)是该顶点的出边的数目,记为OD(v);顶点v的度等于它的入度和出度之和 

DV=IDV+ODV

讲解:以图G1,G2为例进行讲解,详细讲解度是怎么计算的。(翻转课堂,学生讲解)无向图G1中,顶点0的度D(0)4

有向图G2中,顶点C的入度ID(C)=2;出度OD(C)=2;顶点C的度D(C)=4

引入思考题,并作为作业布置:证明若一个图中有n个顶点和e条边,则该图中所有顶点的度同边数e满足下面关系:

3、完全图、稠密图、稀疏图

若无向图中的每两个顶点之间都存在着一条边,有向图中的每两个顶点之间都存在着方向相反的两条边,则称此图为完全图

当一个图接近完全图时,则称它为稠密图,相反地,当一个图含有较少的边数,即边数与顶点数接近时,则称它为稀疏图。

讲解:使用图解和举例说明完全图、稠密图和系数图的概念。

3、课堂总结

总结该节课的重点图的二元组定义,有向图和无向图,度,完全图。要求同学们多思考生活中的图都有哪些,怎样抽象成我们所学的图的表示。

4、布置作业

1.证明若一个图中有n个顶点和e条边,则该图中所有顶点的度同边数e满足下面关系:

 

2.联系实际,举一个身边的图的例子,分解元素,并把它抽象成二元组表示。

(含课程的适用性、实用性、创新性等,字数不超过500字)

本课程为计算机科学与技术专业等IT类专业学生必修课程之一,是培养学生的数据抽象能力和程序设计的能力的一门学科基础课,也是培养学生解决专业问题技能的重要课程之一。课程内容本身主要涉及数据结构算法和相关定义描述,内容抽象,理解难度较大。

本课程从实际应用出发,引入实际示例进行讲解,把抽象的算法内容和身边实际现象和问题结合起来,通过新颖的课件、良好的互动、层层递进,结合翻转课堂等新型课堂教学形式,实现让学生真正理解课堂内容,达到以学生为中心的教学目的。

1)引人入胜。先由我们身边接触到的典型的图的示例,讲解图所具备的特性,用计算机处理图的意义,引出本节课题图的概念和存储。

2)层层递进。该节内容共有2个层次,5项内容,层层递进,过渡自然。

3)互动良好。设计了小问题与学生互动,设计了思考内容引导学生思考。

4)课件形式新颖。多媒体课件采用最新ppt展示技术(参考提交的作品视频),把枯燥的定义和文字用图和动画串联起来,吸引学生学习兴趣。

5)翻转课堂。以学生为中心,抽取学生上台讲解示例和思考题内容,保证学生真正理解课堂内容。


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