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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
第二课时
了解教学管理相关数据的存储结构
?教材分析
本节的主要内容是了解教学管理相关数据的存储结构。介绍学生信息表在计算机内的存储形式，引出线性表的顺序存储和链式存储过程。本节课涉及的概念比较多，在教学过程中需要结合学生已有的经验，通过老师讲解、师生交流讨论和学生自主学习相结合的方式，分析项目案例，帮助学生理解相关的基本概念。
?教学目标
1.了解数据的存储结构；
2.了解数据结构的作用。
?教学重点
1.了解数据存储结构的基本概念。
2.数据存储结构在解决问题中的重要作用。
?教学难点
1.数据存储结构。
?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、安装Python编程的相关软件、多媒体广播软件、教学课件，学生工作单等。
?教学过程
一、新课导入
回顾学生信息表的逻辑结构并导入新课——线性表的存储结构。
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。
四类基本结构：
二、了解教学管理相关数据的存储结构
上述学生信息表存储到计算机内时，不仅要存储每一条生基本数据，还要借助它们在存储器中的相对位置来表示线性关系。表2-2所示的是学生信息表的一种存储结构。
表2-2
“某学校学生基本数据”存储结构（一）
假设存储地址为一个十进制数(实际存储地址是一串二进制数)，首地址为200,每条学生基本数据占用30个存储单元(一个存储单元的大小为一个字节)，即一条数据的存储空间大小为30个字节。
从图中看到数据元素是按照学生信息表中的顺序依次存储在地址连续的存储空间中的，一对一的逻辑关系从存储位置的前后顺序能直接反映出来。如第一个学生杨阳的数据存储在地址为200的存储空间内，它后续的卢声凯的数据就存储在地址为230的存储空间内，以此类推，依次由低地址向高地址存储，直到存储好最后一个数据元素。
思考与讨论
如果存储地址不连续，是否能表示线性关系？
除了顺序存储结构外，还可以用其他方式来存储数据元素。假定给数据元素(每条学生记录)附加一个后继结点的地址，用于存放下一个数据元素的存储地址，则可得到表2-3所示的存储结构。
在这种存储方式下，数据元素的存储地址可以是连续的，也可以是不连续的。每个存储空间存储了数据元素(称为数据域)和后继结点(下一个数据元素)的存储地址(称为指针域)，地址0表示结束。这一存储方式也可以用图2-4表示。这种存储结构称为链式存储结构。
图2-4链式存储结构
思考与讨论
链式存储结构是否一定需要从低地址向高地址存储？
明确了学生基本数据的逻辑结构和存储结构之后，就可对其进行操作，如插入、删除、查找等(在后续项目中展开习)。
三．存储结构
存储结构是指数据的逻辑结构在计算机中的表示，即数据元素及其之间的关系在计算机中的表示，也称为物理结构。
如何反映数据元素之间的逻辑关系，是实现存储结构的重点和难点。
数据元素在计算机中有两种最基本的存储结构：顺序存储结构和链式存储结构。数据元素在计算机内可以用一个结点来表示。
1.顺序存储结构。
顺序存储结构是把数据元素按顺序存放在地址连续的存储单元中，其数据之间的逻辑关系和存储关系是一致的，即借助数据元素在存储器中的相对位置来表示数据元素之间的逻辑关系。计算机会在内存储器中开辟一段地址连续的存储单元空间依次存放数据，即第一个数据放在第一个位置，第二个数据放在第二个位置……如图2-6所示，其中1001,1002…表示存储地址，d1,d2…表示数据。由于只要知道了首地址，就可以随机存取任意位置上的数据元素，所以也可以称顺序存储结构为随机存取存储结构。
图2-6顺序存储结构示意图
2.链式存储结构。
链式存储结构无须占用一整块存储空间，它把数据元素存放在任意的存储单元中。链式存储结构不要求逻辑上相邻的数据元素在物理位置上也相邻。数据元素之间的关系借助于指针来表示，即给每个数据元素附加一个指针用于存放后继数据元素的存储地址，这样通过这个存储地址就可以找到相关数据元素的位置，如图2-7所示。
图2-7链式存储结构示意图
显然，链式存储结构存放数据时要比顺序存储结构灵活，不用关心数据存在哪里，只要有一个相应的存储地址就能找到它了。
总之，逻辑结构是面向问题的，而存储结构是面向计算机的，其目的是将数据及其逻辑关系存储到计算机内存中。
四、数据的运算
数据的运算也称为操作，主要包括对数据进行删除、插入、访问、修改和查找等。
五、数据结构的作用
如今需要用计算机解决大量的非数值计算问题，这些问题通常不能通过列方程、解方程等数学方法求解，而是需要用诸如线性表、树和图之类的数据结构来描述。求解这类问题的做法通常是：
1.从具体问题抽象出一个适当的数学模型；
2.设计一个解此模型的算法；
3.编程并进行调试，直至最终得到解答。
其中，抽象出数学模型，其实质是分析问题，从中提取出操作对象，并找出这些操作对象之间的关系，而数据结构正是实际问题中的操作对象以及这些对象间关系的数学抽象。因此，要解决非数值计算问题，必须研究如何合理组织数据，并采用适当的存储结构来存储，才能设计出合理的算法，提升程序的运行和存储效率。这正是数据结构的作用所在。
六、课后活动
请画出采用顺序存储结构和链式存储结构两种不同的方式存储本班学生信息的示意图。
顺序存储结构
链式存储结构
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第二课时
了解教学管理相关数据的存储结构
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、了解教学管理相关数据的存储结构
三．存储结构
四、数据的运算
五、数据结构的作用
六、课后活动
一、新课导入
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。
四类基本结构
二、了解教学管理相关数据的存储结构
学生信息表存储到计算机内时，不仅要存储每一条生基本数据，还要借助它们在存储器中的相对位置来表示线性关系。
存储地址
某学校学生基本数据
200
20140111
杨阳
男
1998.10
……
230
20140112
卢声凯
男
1999.03
……
260
20140113
林德康
男
1999.01
……
290
20140114
王诗萌
女
1999.07
……
320
20140115
冯子晗
女
1999.04
……
350
20140116
龙旭
男
1998.06
……
……
……
……
……
……
……
假设存储地址为一个十进制数(实际存储地址是一串二进制数)，首地址为200,每条学生基本数据占用30个存储单元(一个存储单元的大小为一个字节)，即一条数据的存储空间大小为30个字节。
从图中看到数据元素是按照学生信息表中的顺序依次存储在地址连续的存储空间中的，一对一的逻辑关系从存储位置的前后顺序能直接反映出来。如第一个学生杨阳的数据存储在地址为200的存储空间内，它后续的卢声凯的数据就存储在地址为230的存储空间内，以此类推，依次由低地址向高地址存储，直到存储好最后一个数据元素。
思考与讨论
如果存储地址不连续，是否能表示线性关系？
除了顺序存储结构外，还可以用其他方式来存储数据元素。假定给数据元素(每条学生记录)附加一个后继结点的地址，用于存放下一个数据元素的存储地址，则可得到表2-3所示的存储结构。
地址
某学校学生基本数据
后继结点的地址
200
20140111
杨阳
男
1998.10
……
350
230
20140112
卢声凯
男
1999.03
……
0
260
20140113
林德康
男
1999.01
……
150
290
20140114
王诗萌
女
1999.07
……
500
320
20140115
冯子晗
女
1999.04
……
210
350
20140116
龙旭
男
1998.06
……
430
……
……
……
……
……
……
……
在这种存储方式下，数据元素的存储地址可以是连续的，也可以是不连续的。每个存储空间存储了数据元素(称为数据域)和后继结点(下一个数据元素)的存储地址(称为指针域)，地址0表示结束。
思考与讨论
链式存储结构是否一定需要从低地址向高地址存储？
三．存储结构
存储结构是指数据的逻辑结构在计算机中的表示，即数据元素及其之间的关系在计算机中的表示，也称为物理结构。
如何反映数据元素之间的逻辑关系，是实现存储结构的重点和难点。
数据元素在计算机中有两种最基本的存储结构：顺序存储结构和链式存储结构。数据元素在计算机内可以用一个结点来表示。
1.顺序存储结构
顺序存储结构是把数据元素按顺序存放在地址连续的存储单元中，其数据之间的逻辑关系和存储关系是一致的，即借助数据元素在存储器中的相对位置来表示数据元素之间的逻辑关系。计算机会在内存储器中开辟一段地址连续的存储单元空间依次存放数据，即第一个数据放在第一个位置，第二个数据放在第二个位置……如图2-6所示，其中1001,1002…表示存储地址，d1,d2…表示数据。由于只要知道了首地址，就可以随机存取任意位置上的数据元素，所以也可以称顺序存储结构为随机存取存储结构。
2.链式存储结构
链式存储结构无须占用一整块存储空间，它把数据元素存放在任意的存储单元中。链式存储结构不要求逻辑上相邻的数据元素在物理位置上也相邻。数据元素之间的关系借助于指针来表示，即给每个数据元素附加一个指针用于存放后继数据元素的存储地址，这样通过这个存储地址就可以找到相关数据元素的位置，如图2-7所示。
总之，逻辑结构是面向问题的，而存储结构是面向计算机的，其目的是将数据及其逻辑关系存储到计算机内存中。
四、数据的运算
访问
删除
修改
插入
查找
数据的运算也称为操作
五、数据结构的作用
如今需要用计算机解决大量的非数值计算问题，这些问题通常不能通过列方程、解方程等数学方法求解，而是需要用诸如线性表、树和图之类的数据结构来描述。求解这类问题的做法通常是：
01
从具体问题抽象出一个适当的数学模型；
03
编程并进行调试，直至最终得到解答。
02
设计一个解此模型的算法；
抽象出数学模型，其实质是分析问题，从中提取出操作对象，并找出这些操作对象之间的关系，而数据结构正是实际问题中的操作对象以及这些对象间关系的数学抽象。因此，要解决非数值计算问题，必须研究如何合理组织数据，并采用适当的存储结构来存储，才能设计出合理的算法，提升程序的运行和存储效率。这正是数据结构的作用所在。
六、课后活动
请画出采用顺序存储结构和链式存储结构两种不同的方式存储本班学生信息的示意图。
顺序存储结构
链式存储结构
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