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第二单元
初识数据结构
项目二
研究学校教学管理相关数据的组织处理
——初识数据结构
第一课时
从教学管理相关数据认识数据的逻辑结构
?教材分析
本节的主要内容是从教学管理相关数据认识数据的逻辑结构。从分析学生信息表开始，详细阐述了数据元素、数据项、数据对象、线性结构和树形结构等数据结构的核心概念，以及数据元素之间逻辑关系。
?教学目标
1.理解数据结构的基本概念；
2.了解数据对象、数据元素和数据项的含义。
3.认识数据结构在解决问题中的重要作用。
4.提升信息意识，提高数据素养。
?教学重点
1.数据结构的基本概念。
2.数据结构在解决问题中的重要作用
?教学难点
1.数据结构。
?教学方法
体验法、讲授法、讨论法、示例法
?教学准备
计算机教室、多媒体设备、多媒体广播软件、教学课件
?教学过程
一、新课导入
这些管理事务涉及哪些数据？
教学管理系统中存放了哪些数据？
A.学生的信息
B.选课信息
C.成绩信息
二、从教学管理相关数据认识数据的逻辑结构
学校为了对学生进行管理，每年新生入校都要登记注册各种信息，诸如姓名、性别、出生日期、家庭地址等。学校要为每位新生分配班级学号。中途学生转学转班，学校要删除或修改学生信息。学生的基本情况，可以用学校编制的“学生信息表”表示，如表2-1所示。
表2-1某学校学生信息表
表中的每一行构成一个学生的一条信息，包括学号、姓名、性别、出生日期等。可以看出，除第一个和最后一个学生外，每个学生都分别与前一个学生和后一个学生相邻，形成一对一的关系。这张按一定顺序排列的表，就是解决学生管理问题的模型(线性表，将在后续项目详细展开介绍)。
当学生信息被输入计算机后，就成为计算机处理的对象。表中每一行代表一条学生基本数据，称为数据元素，它由学号、姓名、性别、出生日期等组成，其中的每一项称为数据项。所有各条学生基本数据一起构成一个集合(学生基本数据表)，称为数据对象。数据元素之间存在一对一的关系的逻辑结构称为线性结构。
生活中还有很多这样的例子，如员工管理系统、订票系统等。在这类问题中，一个共同特点是所处理的对象之间存在简单的一对一的线性关系。基于此，可以获得解决该类问题的数学模型。通过设计算法，计算机能够完成对这些数据元素查找、插入和删除等操作。这就是一类数据结构线性数据结构。
除了学科教学工作外，学校还有许多教学管理工作。为了提高管理效率，须按照一定的工作任务和目标，将成员按不同的工作性质、职务、岗位组合起来，形成层次恰当、结构合理的有机整体。以班级管理为例，一般学校都设有如图2-2所示的组织管理结构。
图2-2班级管理组织结构示例
其中，校长(分管校长)领导各年级组长，各年级组长分别领导本年级各班班主任。他们之间存在着一对多的关系所构成的逻辑结构称为树形结构。逻辑结构为树形结构的数据结构属于非线性数据结构。
三、基本概念术语
1.数据
数据是对客观事物的描述，是记录下来的某种可以识别的符号，在计算机科学中，数据是指所有能被输入计算机中，且能被计算机处理的符号的集合，是计算机加工处理的对象。这些符号必须具备两个前提：可以输入到计算机中和能被计算机程序处理。
例如，学生基本信息输入到计算机中后，可以通过计算机程序进行插入、修改等处理。数据不仅仅包括数值型数据，还包括字符、图像等非数值型数据。
2.数据元素
数据元素是组成数据的、有一定意义的基本单位，是数据这个集合中的个体，也被称为记录。如表现在“学生基本信息表”中，就是某一学生的一条记录。
3.数据项
数据项是组成数据元素的、有独立含义的、不可分割的最小单位。例如，“学生基本信息表”中每个学生的学号、姓名、性别等都是数据项。
4.数据对象
数据对象是性质相同的数据元素的集合，是数据的子集。例如，整数数据对象是集合N=，-2,-1,0,1,2,…}，字母字符数据对是集合C={A,B,之，a,b,…，而学生基本信息表也是一个数据对象。
5.数据结构
数据结构是相互之间存在一种或多种特定关系的数据元素的集合，涉及逻辑结构、存储结构及运算(操作)三个方面。
6.数学模型
数学模型是指，从实际问题中提取操作对象，并找出这些操作对象之间的关系，然后用数学语言做出描述。有些问题的数学模型可以用具体的数学方程表示，更多的实际问题无法用数学方程表示这就需要对数据进行分析得到解决问题的方法。数据的逻辑结构也是从具体问题抽象出来的数学模型。
四、逻辑结构
逻辑结构是指数据对象中数据元素之间的相互关系。它与数据的存储无关，是独立于计算机的。数据的逻辑结构可以看作是从具体问题抽象出来的数学模型。
根据数据元素之间关系的不同特性，通常有四类基本结构，如图2-5所示。它们的复杂程度依次递进。
图2-5四类基本逻辑结构关系图
1.集合结构。
这种结构的数据元素除了同属于一个集合外，它们之间没有其他关系。各个数据元素是“平等”的，它们的共同属性是“同属于一个集”。例如，一组随机没有规律的数字组成的集合，就是一个集合结构。
2.线性结构。
这种结构的数据元素之间是一对一的关系。例，把学生信息数据按照其入学报到的时间先后顺序进行排列，将构成一个线性关系。
3.树形结构。
这种结构的数据元素之间存在一种一对多的关系例如，在班级的管理体系中，班长管理多个组长，每位组长管理多名组员，从而构成树形结构。
4.图状结构或网状结构。
这种结构的数据元素是多对多的关系。例如，若任意两个城市之间有直线或间接的通信线路，就可构成图状结构。
其中，树形结构和图状结构属于非线性结构。
五、课后活动
1.请列举生活中其他常见的线性结构。
2.请了解本校学科教学管理的组织结构，并画出结构图。
3.在计算机和人下井字棋的游戏中，计算机操作的对象是对弈过程中可能出现的棋盘状态，称为格局，每下步产生的格局都可以派生出多个格局(下一步的可能走法)，请以图2-3为当前格局画出后续所有的格局关系图说说该图所示的是一种什么逻辑结构，为什么？
图2-3井字棋，格局
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（共
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第一课时
从教学管理相关数据认识数据的逻辑结构
信息技术沪教版
选择性必修1
第二单元
初识数据结构
项目二
研究学校教学管理相关数据的组织处理
——初识数据结构
一、新课导入
二、从教学管理相关数据认识数据的逻辑结构
三、基本概念术语
四、逻辑结构
五、课后活动
一、新课导入
这些管理事务涉及哪些数据？
教学管理系统中存放了哪些数据？
A.学生的信息
B.选课信息
C.成绩信息
二、从教学管理相关数据认识数据的逻辑结构
学校为了对学生进行管理，每年新生入校都要登记注册各种信息，诸如姓名、性别、出生日期、家庭地址等。学校要为每位新生分配班级学号。中途学生转学转班，学校要删除或修改学生信息。学生的基本情况，可以用学校编制的“学生信息表”表示。
生活中还有很多这样的例子，如员工管理系统、订票系统等。在这类问题中，一个共同特点是所处理的对象之间存在简单的一对一的线性关系。基于此，可以获得解决该类问题的数学模型。通过设计算法，计算机能够完成对这些数据元素查找、插入和删除等操作。这就是一类数据结构线性数据结构。
除了学科教学工作外，学校还有许多教学管理工作。为了提高管理效率，须按照一定的工作任务和目标，将成员按不同的工作性质、职务、岗位组合起来，形成层次恰当、结构合理的有机整体。
三、基本概念术语
数据是对客观事物的描述，是记录下来的某种可以识别的符号，在计算机科学中，数据是指所有能被输入计算机中，且能被计算机处理的符号的集合，是计算机加工处理的对象。这些符号必须具备两个前提：可以输入到计算机中和能被计算机程序处理。
例如，学生基本信息输入到计算机中后，可以通过计算机程序进行插入、修改等处理。数据不仅仅包括数值型数据，还包括字符、图像等非数值型数据。
1.数据
数据元素是组成数据的、有一定意义的基本单位，是数据这个集合中的个体，也被称为记录。如表现在“学生基本信息表”中，就是某一学生的一条记录。
2.数据元素
3.数据项
数据项是组成数据元素的、有独立含义的、不可分割的最小单位。例如，“学生基本信息表”中每个学生的学号、姓名、性别等都是数据项。
数据对象是性质相同的数据元素的集合，是数据的子集。例如，整数数据对象是集合N=，-2,-1,0,1,2,…}，字母字符数据对是集合C={A,B,之，a,b,…，而学生基本信息表也是一个数据对象。
4.数据对象
5.数据结构
数据结构是相互之间存在一种或多种特定关系的数据元素的集合，涉及逻辑结构、存储结构及运算(操作)三个方面。
数学模型是指，从实际问题中提取操作对象，并找出这些操作对象之间的关系，然后用数学语言做出描述。有些问题的数学模型可以用具体的数学方程表示，更多的实际问题无法用数学方程表示这就需要对数据进行分析得到解决问题的方法。数据的逻辑结构也是从具体问题抽象出来的数学模型。
6.数学模型
四、逻辑结构
逻辑结构是指数据对象中数据元素之间的相互关系。它与数据的存储无关，是独立于计算机的。数据的逻辑结构可以看作是从具体问题抽象出来的数学模型。
这种结构的数据元素除了同属于一个集合外，它们之间没有其他关系。各个数据元素是“平等”的，它们的共同属性是“同属于一个集”。例如，一组随机没有规律的数字组成的集合，就是一个集合结构。
1.集合结构
集合结构
这种结构的数据元素之间是一对一的关系。例，把学生信息数据按照其入学报到的时间先后顺序进行排列，将构成一个线性关系。
2.线性结构
线形结构
这种结构的数据元素之间存在一种一对多的关系例如，在班级的管理体系中，班长管理多个组长，每位组长管理多名组员，从而构成树形结构。
3.树形结构
树形结构
非线性结构
这种结构的数据元素是多对多的关系。例如，若任意两个城市之间有直线或间接的通信线路，就可构成图状结构。
4.图状结构或网状结构
图状结构
非线性结构
五、课后活动
1.请列举生活中其他常见的线性结构。
2.请了解本校学科教学管理的组织结构，并画出结构图。
3.在计算机和人下井字棋的游戏中，计算机操作的对象是对弈过程中可能出现的棋盘状态，称为格局，每下步产生
的格局都可以派生出多个格局（下一步的可能
走法），请以图
2-3为当前格局画出后续所有
的格局关系图说说该图所示的是一种什么逻辑
结构，为什么？
谢谢
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