教科版（2019）信息技术必修一 3.2 数据与结构 教案（2课时）
文档属性
| 名称 | 教科版（2019）信息技术必修一 3.2 数据与结构 教案（2课时） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 692.0KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 教科版（2019） | ||
| 科目 | 信息技术（信息科技） | ||
| 更新时间 | 2020-11-11 18:09:49 | ||
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文档简介
3.2 数据与结构
本节内容按2课时设计。
第一课时
【教学重点】简单数据类型与线性数据结构。
【教学难点】线性数据结构。
【教学过程】
一、引入
学生预习，阅读第56、57页“任务一 探究网购订单处理”之“活动1 了解订单数据”，填写第57页的表3.2.1。教师检查，并评讲填写情况，引出数据类型。
表3.2.1 网购中的订单数据
网站名称
订单中的数据
Python中对应的数据类型
某电商网站
商品名称
字符串
单价
浮点型
数量
整型
高中生学籍网
姓名
字符串
出生日期
日期型
是否团员
布尔型（逻辑型）
二、数据类型
1.认识Python简单数据类型
在Python语言中，简单数据类型有整数（int）、浮点数（float）、字符串（str）、布尔（bool）等数据类型。
【教师示范操作】
>>> type(8) #type()函数返回数据的类型
#返回'int'类型
>>> type(3.14)
#返回'float'类型
>>> type('Thank you!')
#返回'str'类型
>>> type(True)
#返回'bool'类型
2.了解Python复合数据类型
在Python语言中，复合数据类型有元祖（tuple）、集合（set）、列表(list)、字典(dict)等。
①元祖 例如，某用户预订了商品编号为“ID0010230”、单价为15.68元、数量为36，可将这3个不同类型的简单数据组织成一个复合数据类型——元祖。记作：
BookInfo0=("ID0010230",15.68,36)
另一用户预订了商品编号为“ID2315937”、单价为20元、数量为2，可记作：
BookInfo1=("ID2315937",20,2)
>>> BookInfo0=("ID0010230",15.68,36)
>>> type(BookInfo0)
#返回元祖类型
>>> BookInfo1=("ID2315937",20,2)
>>> BookInfo1[1]
20 #返回元祖BookInfo1中索引为1的项的值
计算订单额：
>>> BookInfo0[1]*BookInfo0[2]+BookInfo1[1]*BookInfo1[2]
604.48 #返回计算结果
②集合 今天的订单汇总，可以定义为一个集合(集合里的项称为元素，彼此之间没有顺序)：
BookSet={BookInfo0,BookInfo1}
>>> BookSet={BookInfo0,BookInfo1}
>>> type(BookSet)
#返回集合类型
>>> BookSet
{('ID2315937', 20, 2), ('ID0010230', 15.68, 36)} #返回集合的值
计算订单额：
>>> t=0
>>> for i in BookSet:
t+=i[1]*i[2]
(将本行光标后退至行首，再按回车)
>>> t
604.48
③列表 今天的订单汇总，也可以按订单产生的新后顺序组成一个列表(列表里的项是有顺序编号的)：
BookList=[BookInfo0, BookInfo1]
>>> BookList=[BookInfo0, BookInfo1]
>>> type(BookList)
#返回列表类型
>>> BookList[0]
('ID0010230', 15.68, 36)
>>> BookList[1]
('ID0010359', 0.68, 5)
>>> BookList[0][1]*BookList[0][2]+BookList[1][1]*BookList[1][2]
604.48 #返回计算结果
3.编制订单数据处理程序
（1）给出流程图，完成填空，运行程序，体会“队列”操作。
（2）程序代码（详见配套资源“订单.py”）。
4.线性数据结构
以上面的处理订单程序为例，在列表listque中：首元素索引号为0，向后走，索引号递增，这是正向编号。还有一种索引编号方式，尾元素编号为-1，向首元素方向依次递减，这是反向编号。
（1）队列 队列是先进先出（FIFO）表，它的数据元素只能在一端依次添加（进队），在另一端依次删除（出队）。典型的例子，如超市里排队付款的队伍。
比如在上述代码中，listque是列表类型的数据，存放了一组字符串类型的数据，表示订单编号。我们可以通过对应的方法对列表进行操作：
pop(0)方法可以删除列表的首元素(相当于队列的“出队”操作)，append方法可以在列表尾部添加一个数据元素（相当于队列的“入队”操作）。
（2）栈 栈是先进后出（FILO）表。它的数据元素只能在同一端（称为栈顶）进行操作，添加（进栈），删除（出栈）。典型的例子，如单车道死胡同停车，后进去的车先倒出来，先进去的车最后才能倒出来。
pop()方法可以删除列表的尾元素(相当于栈的“出栈”操作)，append方法可以在列表尾部添加一个数据元素（相当于栈的“入栈”操作）。
三、小结
Python数据类型包括：
1.简单数据类型
①整数（int）
②浮点数（float）
③字符串（str）
④布尔（bool）
2.复合数据类型
①元祖（tuple）
②集合（set）
③列表(list)
④字典(dict)
3.数据结构
①集合结构
②队列、栈（线性结构）
③树结构
④图结构
四、练习
试着模仿订单数据处理程序，编写单车道死胡同停车管理程序（栈的应用）。
参考程序：（详见配套资源“单车道死胡同停车管理程序.py”）。
第二课时
【教学重点】数据结构中的树结构和图结构。
【教学难点】数据结构中的树结构和图结构。
【教学过程】
一、引入
学生预习，阅读第59、60页“任务二 探究快递配送过程”之“活动1 了解快递派送线路”，完成第60页的连点成树（见下图）。教师检查，并评讲填写情况，引出树结构。
二、树结构
树的递归定义：
树是由n（n≥0）个节点组成的有限集合。若n = 0，则称为空树。任何一个非空树均满足以下两个条件：
（1）仅有一个称为根的节点。
（2）当n>0时，其余节点可分为m（m≥0）个互不相交的有限集合，其中每个集合又是一棵树，并称为根的子树。
子概念：节点，根（节点），叶子节点，父节点，子节点；空树，子树。
【说一说】社会、工作、生活中的树形结构实例：
①快递公司物流配送体系
②磁盘文件存储结构
③注册表
④树结构之行政区划（详见配套资源“行政区划树.py”和“行政区划.txt”）
三、图结构
图结构是由一组节点（称为顶点）和一组节点间的连线（称为边或弧）构成的一种数据结构。图结构中的每个顶点都可以与其他顶点有边相连，图结构中数据元素之间是多对多的关系。
子概念：顶点，边（弧）。
【说一说】社会、工作、生活中的图结构实例：
城市交通图（铁路网，公路网，航空网）
电话网、互联网
【活动3】规划取快递最快路线
【朴素算法】穷举遍历，依次列出所有可能走法如图3.2.10。将图中每个节点进行编号，编号互不相同：如作为根节点的“家”编号为“X”,其3个子节点（快递门店A，快递门店B，快递门店C）分别编号为“A” “B” “C”，…，详见下图。
【算法演示1】求解最短时间（基于图3.2.10的分析树）
（详见配套资源“最短时间分析树.py”和“最短时间分析树.txt”）
【算法演示2】求解最短时间（直接对图3.2.9进行深度优先遍历）
（详见配套资源“取快递最短用时线路.py”）
四、小结
树结构和图结构，是两种比较难的数据结构。
领会树结构和图结构的本质特征，会用树结构、图结构对工作学习生活中的具体问题进行抽象和分析，解决一些简单问题。
本课中的Python程序，难度较大，可作为较高要求下的研习之用。
五、练习
人、狼、羊、菜过河问题：有一个人带着一只狼、一只羊和一捆白菜，来到一条河边，河边只有一条小船，人每次过河最多只能带一样，如果人不在现场，狼就要吃羊，羊就要吃菜。他应该怎样安排过河呢？请完成下面的“树”结构分析图，帮他找到可行的过河方案。
提示：可约定对象在左岸用0表示，在右岸用1表示。
要求：能以纸笔方式画出分析树得出结论即可。（解答略）
（详见配套资源“人狼羊菜过河游戏(动画版).exe”和“人狼羊菜过河游戏.py”）
本节内容按2课时设计。
第一课时
【教学重点】简单数据类型与线性数据结构。
【教学难点】线性数据结构。
【教学过程】
一、引入
学生预习，阅读第56、57页“任务一 探究网购订单处理”之“活动1 了解订单数据”，填写第57页的表3.2.1。教师检查，并评讲填写情况，引出数据类型。
表3.2.1 网购中的订单数据
网站名称
订单中的数据
Python中对应的数据类型
某电商网站
商品名称
字符串
单价
浮点型
数量
整型
高中生学籍网
姓名
字符串
出生日期
日期型
是否团员
布尔型（逻辑型）
二、数据类型
1.认识Python简单数据类型
在Python语言中，简单数据类型有整数（int）、浮点数（float）、字符串（str）、布尔（bool）等数据类型。
【教师示范操作】
>>> type(8) #type()函数返回数据的类型
>>> type(3.14)
>>> type('Thank you!')
>>> type(True)
2.了解Python复合数据类型
在Python语言中，复合数据类型有元祖（tuple）、集合（set）、列表(list)、字典(dict)等。
①元祖 例如，某用户预订了商品编号为“ID0010230”、单价为15.68元、数量为36，可将这3个不同类型的简单数据组织成一个复合数据类型——元祖。记作：
BookInfo0=("ID0010230",15.68,36)
另一用户预订了商品编号为“ID2315937”、单价为20元、数量为2，可记作：
BookInfo1=("ID2315937",20,2)
>>> BookInfo0=("ID0010230",15.68,36)
>>> type(BookInfo0)
>>> BookInfo1=("ID2315937",20,2)
>>> BookInfo1[1]
20 #返回元祖BookInfo1中索引为1的项的值
计算订单额：
>>> BookInfo0[1]*BookInfo0[2]+BookInfo1[1]*BookInfo1[2]
604.48 #返回计算结果
②集合 今天的订单汇总，可以定义为一个集合(集合里的项称为元素，彼此之间没有顺序)：
BookSet={BookInfo0,BookInfo1}
>>> BookSet={BookInfo0,BookInfo1}
>>> type(BookSet)
>>> BookSet
{('ID2315937', 20, 2), ('ID0010230', 15.68, 36)} #返回集合的值
计算订单额：
>>> t=0
>>> for i in BookSet:
t+=i[1]*i[2]
(将本行光标后退至行首，再按回车)
>>> t
604.48
③列表 今天的订单汇总，也可以按订单产生的新后顺序组成一个列表(列表里的项是有顺序编号的)：
BookList=[BookInfo0, BookInfo1]
>>> BookList=[BookInfo0, BookInfo1]
>>> type(BookList)
>>> BookList[0]
('ID0010230', 15.68, 36)
>>> BookList[1]
('ID0010359', 0.68, 5)
>>> BookList[0][1]*BookList[0][2]+BookList[1][1]*BookList[1][2]
604.48 #返回计算结果
3.编制订单数据处理程序
（1）给出流程图，完成填空，运行程序，体会“队列”操作。
（2）程序代码（详见配套资源“订单.py”）。
4.线性数据结构
以上面的处理订单程序为例，在列表listque中：首元素索引号为0，向后走，索引号递增，这是正向编号。还有一种索引编号方式，尾元素编号为-1，向首元素方向依次递减，这是反向编号。
（1）队列 队列是先进先出（FIFO）表，它的数据元素只能在一端依次添加（进队），在另一端依次删除（出队）。典型的例子，如超市里排队付款的队伍。
比如在上述代码中，listque是列表类型的数据，存放了一组字符串类型的数据，表示订单编号。我们可以通过对应的方法对列表进行操作：
pop(0)方法可以删除列表的首元素(相当于队列的“出队”操作)，append方法可以在列表尾部添加一个数据元素（相当于队列的“入队”操作）。
（2）栈 栈是先进后出（FILO）表。它的数据元素只能在同一端（称为栈顶）进行操作，添加（进栈），删除（出栈）。典型的例子，如单车道死胡同停车，后进去的车先倒出来，先进去的车最后才能倒出来。
pop()方法可以删除列表的尾元素(相当于栈的“出栈”操作)，append方法可以在列表尾部添加一个数据元素（相当于栈的“入栈”操作）。
三、小结
Python数据类型包括：
1.简单数据类型
①整数（int）
②浮点数（float）
③字符串（str）
④布尔（bool）
2.复合数据类型
①元祖（tuple）
②集合（set）
③列表(list)
④字典(dict)
3.数据结构
①集合结构
②队列、栈（线性结构）
③树结构
④图结构
四、练习
试着模仿订单数据处理程序，编写单车道死胡同停车管理程序（栈的应用）。
参考程序：（详见配套资源“单车道死胡同停车管理程序.py”）。
第二课时
【教学重点】数据结构中的树结构和图结构。
【教学难点】数据结构中的树结构和图结构。
【教学过程】
一、引入
学生预习，阅读第59、60页“任务二 探究快递配送过程”之“活动1 了解快递派送线路”，完成第60页的连点成树（见下图）。教师检查，并评讲填写情况，引出树结构。
二、树结构
树的递归定义：
树是由n（n≥0）个节点组成的有限集合。若n = 0，则称为空树。任何一个非空树均满足以下两个条件：
（1）仅有一个称为根的节点。
（2）当n>0时，其余节点可分为m（m≥0）个互不相交的有限集合，其中每个集合又是一棵树，并称为根的子树。
子概念：节点，根（节点），叶子节点，父节点，子节点；空树，子树。
【说一说】社会、工作、生活中的树形结构实例：
①快递公司物流配送体系
②磁盘文件存储结构
③注册表
④树结构之行政区划（详见配套资源“行政区划树.py”和“行政区划.txt”）
三、图结构
图结构是由一组节点（称为顶点）和一组节点间的连线（称为边或弧）构成的一种数据结构。图结构中的每个顶点都可以与其他顶点有边相连，图结构中数据元素之间是多对多的关系。
子概念：顶点，边（弧）。
【说一说】社会、工作、生活中的图结构实例：
城市交通图（铁路网，公路网，航空网）
电话网、互联网
【活动3】规划取快递最快路线
【朴素算法】穷举遍历，依次列出所有可能走法如图3.2.10。将图中每个节点进行编号，编号互不相同：如作为根节点的“家”编号为“X”,其3个子节点（快递门店A，快递门店B，快递门店C）分别编号为“A” “B” “C”，…，详见下图。
【算法演示1】求解最短时间（基于图3.2.10的分析树）
（详见配套资源“最短时间分析树.py”和“最短时间分析树.txt”）
【算法演示2】求解最短时间（直接对图3.2.9进行深度优先遍历）
（详见配套资源“取快递最短用时线路.py”）
四、小结
树结构和图结构，是两种比较难的数据结构。
领会树结构和图结构的本质特征，会用树结构、图结构对工作学习生活中的具体问题进行抽象和分析，解决一些简单问题。
本课中的Python程序，难度较大，可作为较高要求下的研习之用。
五、练习
人、狼、羊、菜过河问题：有一个人带着一只狼、一只羊和一捆白菜，来到一条河边，河边只有一条小船，人每次过河最多只能带一样，如果人不在现场，狼就要吃羊，羊就要吃菜。他应该怎样安排过河呢？请完成下面的“树”结构分析图，帮他找到可行的过河方案。
提示：可约定对象在左岸用0表示，在右岸用1表示。
要求：能以纸笔方式画出分析树得出结论即可。（解答略）
（详见配套资源“人狼羊菜过河游戏(动画版).exe”和“人狼羊菜过河游戏.py”）