数据结构在计算机科学中是一门综合性的专业基础课，它不仅设计到计算机硬件(特别是编码理论、存储装置和存取方法等)的研究范围，而且和计算机软件的研究有着更密切的关系 [1]。但由于其内容抽象，理论性强，实践性强，而在现阶段，大多数高校的计算机专业教学尤其是理论教学模式依旧是传统教学方式，难以满足教育提出的目标要求[2]，所以在教师教学和学生学习的过程中存在很大的难度。我们希望借助可是图形对经典的算法有更直观、形象的描绘。当我们从网络上找寻相关的软件时，发现国外的数据结构有一些教学软件，也已取得了较好的效果，但鉴于均为商业软件，需要付费使用。而国内在这方面的工作却做得很少[3]。

因此本课题要开发一个辅助教学软件，重点演示各种数据结构的基本操作，力求使学生能够清晰、直观地学习数据结构课程中的数据结构及其相关操作,从而达到辅助教学的目的。

本课题研究的意义在于：

1. 运用软件辅助教学，创设学习情境，激发学生参与动机与兴趣。

2. 直观展示数学知识，突出重点，突破难点。

3. 使教学内容和形式更加多样化[4]。

4. 利用图形界面直观展示数据结构的算法，让学生更容易理解其中抽象的概念。

5. 减少教师的教学任务和学生的学生负担。

 

二、研究主要内容（包括计划解决的具体问题或实现的基本功能，研究中的重难点分析、实用性及创新性分析，预期达到的成果等。不得低于800字）：

该课题是为了解决数据结构课程中的数据结构及其相关操作的抽象性，辅助教学和学生学习。该数据结构算法演示系统的功能模块包括：

基本模块：系统登陆，信息查看；

算法演示模块：经典算法演示，算法数据解析，算法跟踪；

自定义算法模块：题目信息查看，源代码提交，图形动态演示。

进行该课题的重难点：该课题需要从数据结构算法的研究和系统的搭建入手。数据结构算法必须保证正确性、满足可读性、具有稳定性、具有高效能低耗性能[5]。算法有两部分：一部分是对信息的操作处理，共有四种常见的处理方式：逻辑符号、数学计算、信息的对比和信息的传递，另一部分是对信息的处理方式的操作结构，它引导各指令的有序进行[6]。 

系统的搭建应具有：软件界面要有较强的交互能力、动态的算法演示、形象的图形设计、充分的应用色彩体现算法的细节、屏幕设计简洁明快、屏幕元素布局合理[7]。软件的操作简单，易于理解，符合用户的使用习惯，便于使用。在遵循一般规范的基础上，深入研究算法的实现演示功能。此系统的任务时用动画来演算算法的执行，所以要明确那些信息需要显示，算法动画如何设计以及人机交互。

本课题预期的成果：通过深入地分析计算机中存储数据的主要结构，并借鉴已有的数据结构算法演示系统的成功经验，设计并实现数据结构算法演示的系统。以图形的方式向用户展示数据结构的模型和相关算法的运行机制。让用户可以根据系统提供的接口编写相应的数据并提交到服务器上运行和测试，并以图形化的方式展示在用户面前。

该软件开发的实用性和创新性：该软件的开发可以把数据结构这门课程的学习和讲解变得具体而生动，特别是使学生对数据结构算法的从泛而模糊理解上升到直观而精准地层面[8]。必将提高学生的兴趣，增强其积极性和主动性，加深学生对此课程的理解，达到理性的教学效果。