針對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的命令式算法可視化系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā).pdf

1、在算法學習中，由于算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)包含許多抽象與復(fù)雜的概念，使得學習者通常會難以理解。算法可視化通過將復(fù)雜的算法過程以動畫的形式展現(xiàn)出來，從而幫助學習者更容易地理解算法、學習算法。在算法可視化發(fā)展初期，算法可視化系統(tǒng)主要通過算法動畫演示算法執(zhí)行過程，并與算法偽代碼進行關(guān)聯(lián)，從而訓練學生對于算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的概念理解以及代碼實現(xiàn)能力。然而學習者掌握了算法實現(xiàn)卻不會應(yīng)用算法；能夠?qū)崿F(xiàn)一個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，卻無法應(yīng)用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)解決具體問題。尤其是在如今倡導

2、以計算思維訓練為核心的教學理念下，學習者不僅需要掌握算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)，更要從宏觀上理解算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、掌握其性能、學會在不同問題下選擇與應(yīng)用不同的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法。如何通過算法可視化系統(tǒng)訓練學習者的計算思維能力，成為了眾多學者研究的難點。
　　通過研究發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)的算法可視化系統(tǒng)不僅存在著系統(tǒng)教學理念落后，還存在著適用范圍過窄、交互不當?shù)葐栴}。傳統(tǒng)的算法可視化系統(tǒng)使用者多為在校學生，其算法學習包括了課堂教學、作業(yè)練習、考試、討論等

3、眾多環(huán)節(jié)，而算法可視化系統(tǒng)只是環(huán)節(jié)之中用來鞏固學生對于某些復(fù)雜算法的理解，所以其設(shè)計也通常具有很強的針對性，然而這也造成了傳統(tǒng)算法可視化系統(tǒng)難以適應(yīng)如今隨著網(wǎng)絡(luò)課堂、在線教育的普及下，學習者千差萬別的情況。除此之外算法可視化系統(tǒng)在交互方式上也存在較強差異性，大多系統(tǒng)或者缺少交互，或者使用難度較大，這對于學習者來說都是效率低下的。
　　通過總結(jié)與對比傳統(tǒng)算法可視化系統(tǒng)的不足，結(jié)合如今教學理念，設(shè)計與開發(fā)了一個針對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的命令式算法

4、可視化系統(tǒng)。本文的具體工作如下：
　　(1)介紹算法可視化系統(tǒng)相關(guān)概念，以一種全新的分類方法總結(jié)算法可視化系統(tǒng)的相關(guān)工作，結(jié)合如今教學需求分析傳統(tǒng)算法可視化系統(tǒng)在主要研究目標上的不足。
　　(2)提出針對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的命令式算法可視化系統(tǒng)概念，并設(shè)計一個針對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的命令式算法可視化系統(tǒng)框架，闡述在該框架下，不同模塊之間的聯(lián)系與功能，以及實現(xiàn)不同模塊所需要解決的關(guān)鍵問題。
　　(3)基于以上系統(tǒng)架構(gòu)，實現(xiàn)針對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的命令