3.2 数据与结构课件-2025-2026学年教科版高中信息技术必修一

该高中信息技术课件围绕“数据与结构”主题，通过网购订单情境导入，引导学生从订单数据类型入手，逐步理解队列、树、图等数据结构的概念及应用，辅以活动表格、程序填空和图形化示意图搭建学习支架。 其亮点在于结合生活实例如快递路线规划，培养信息意识，通过订单处理编程活动提升计算思维，用对比表格总结结构差异强化数字化学习与创新，能帮助学生联系生活提升实践能力，也为教师提供清晰可操作的教学方案。

数据与结构 全一课时 主讲人：鹿寻老师 信息技术教科版 情境导入 同学们，相信大家都有过网购的经历。请看大屏幕，这是一个非常普通的订单。谁能快速告诉我，这个订单里都包含了哪些信息？ 图1 淘宝网商品的订单数据 图2 京东商城商品的订单数据 活动1：了解订单数据 请参照图1图2所示的订单数据或者你自己的购物车订单数据填写表3.2.1。 网站名称 订单中的数据 Python中对应的数据类型 商品名称 字符串 表3.2.1 网购中的订单数据 活动1：了解订单数据 请参照图1图2所示的订单数据或者你自己的购物车订单数据填写表3.2.1。 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 学籍网 姓名 字符串 出生日期 日期型 是否是团员 布尔型（逻辑型） 表3.2.1 网购中的订单数据 数据类型 如果一个网店每天要处理成千上万个订单，我们还能用一个个孤立的变量order1, order2, order3...来存储吗？为什么？ ​为了解决这个问题，我们不仅需要知道数据的‘类型’，更需要知道如何组织它们之间的关系​​。这就是我们今天要学习的“数据结构”。 线性数据结构 数据结构是存在特定关系的数据元素的集合。 线性数据结构又称线性表，在线性数据结构中，除首元素没有前趋元素、尾元素没有后继元素外，其他元素都只有一个前趋元素和一个后继元素。 线性表中数据元素之间是一对一的关系。 队列 队列是一种有限制的线性结构，它的数据元素只能从一端依次添加（进队），在另一端依次删除（出队）。比如，超市里排队付款的队伍。 对于订单处理，‘先下单先发货’的原则像什么？ 在计算机中，我们用一种叫“队列”的结构来模拟这种先进先出的关系。 活动2：编制订单数据处理程序 listque=[] #定义列表listque存储订单 x=0 while(x!=4): #当x=!4时，执行循环 print(' 1. 添加订单') print('2. 发货') print('3. 查看订单列表') print('4. 退出') x=int(input("输入你的选择:")) #输入选择项 if x==1: y=input("输入订单编号:") #输入订单编号 #在列表listque中添加订单号 elif x==2: if len(listque)==0: #如果订单列表为空 print("订单列表为空") else: #删除列表listque的首元素，表示发货 elif x==3: print("等待发货:",listque) #查询列表listque中的订单号 下面的Python程序可以实现以下功能： 提供“添加订单”“发货”“查看订单列表”“退出” 四个操作选项。 当我们选择“1”后输入订单数据，程序将订单数据添加到订单数据表中； 选择“2”后，程序将当前订单列表中最早进入的数据删除(表示已安排发货处理) ； 选择“3”可以显示当前订单列表中所有的订单数据； 选择“4”将结束运行。 请你完善下列Python程序，模拟添加订单和发货的过程，了解订单列表的操作过程。 活动2：编制订单数据处理程序 listque=[] #定义列表listque存储订单 x=0 while(x!=4): #当x=!4时，执行循环 print(' 1. 添加订单') print('2. 发货') print('3. 查看订单列表') print('4. 退出') x=int(input("输入你的选择:")) #输入选择项 if x==1: y=input("输入订单编号:") #输入订单编号 listque.append(y) #在列表listque中添加订单号 elif x==2: if len(listque)==0: #如果订单列表为空 print("订单列表为空") else: print("发货单号:"+listque.pop(0)) elif x==3: print("等待发货:",listque) #查询列表listque中的订单号 下面的Python程序可以实现以下功能： 提供“添加订单”“发货”“查看订单列表”“退出” 四个操作选项。 当我们选择“1”后输入订单数据，程序将订单数据添加到订单数据表中； 选择“2”后，程序将当前订单列表中最早进入的数据删除(表示已安排发货处理) ； 选择“3”可以显示当前订单列表中所有的订单数据； 选择“4”将结束运行。 请你完善下列Python程序，模拟添加订单和发货的过程，了解订单列表的操作过程。 活动3：了解快递派送路线 快递到达目的地城市化，物流图的结构呈树状，如图3.2.4所示。 图3.2.4 城市物流配送线路 “请大家观察物流路径：​​一级快件集散中心 -> 二级快件集散中心 -> 共同配送点 -> 快递驿站/快递柜​​。这个过程中，一件快递从一个大节点分拨到多个下级小节点，层层展开。” 这种​​一对多​​的层次关系，在计算机中用​​树结构​​来表示。 树结构 树结构是一种具有层次关系的非线性结构。 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： 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。 在图 3.2.3 中，节点 A 为根节点，B、C、D 为 A 白的子树的根节点。同理，E、F、G 是 B 的子树的根节点，B 是 E、F、G 的父节点。在树结构中，数据元素之间是一对多的关系。 图 3.2.3 树结构 活动4：了解物流网络 “如果我们考虑多个城市之间的物流运输网络，情况就变得更复杂了。一个城市（如长沙转运中心）可以直达多个城市，也可以被多个城市直达。” 请查看书中图3.2.5中的物流过程，尝试用圆圈表示城市，用线段表示城市之间的送达关系，将图3.2.6补充完整。 岳阳市 南通市 扬州市 图3.2.6 物流数据图形化示意图 13 活动4：了解物流网络 图3.2.6 物流数据图形化示意图 这种​​多对多​​的复杂关系，是树结构无法表示的，需要用更强大的​​图结构​​来建模。 岳阳市 长沙市 南通市 南京市 泰州市 扬州市 14 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。 图3.2.6表示的是商品从供货点到收货点的派送过程的图结构。 图3.2.7也是一个图结构。 图3.2.7 图结构 1 2 8 4 9 6 7 5 3 活动5：规划取快递最短路线 某同学网购的书已经到达家附近的快递门店，需要他自己去取。不巧的是，这次购买的三本书是三个不同的物流公司派送的，他家与各快递门店的位置如图3.2.8所示。该同学估算了在这些地点之间步行需要的时间，详见表3.2.2，请你帮他规划最省时的路线。 图3.2.8 快递门店位置分布图 表3.2.2 该同学家及快递门店间步行所需时间表 地点——地点 时间/分 家——快递门店A 2 家——快递门店B 5 家——快递门店C 10 快递门店A——快递门店B 4 快递门店A——快递门店C 6 快递门店B——快递门店C 4 活动5：规划取快递最短路线 我们可以将该同学家和各个快递门店的位置抽象成顶点，两个位置间的步行线路抽象为边，边上的值表示步行时间，如图3.2.9所示。 第一步： 图3.2.9 该同学家及附近快递门店之间步行所需时间数据（单位：分） 活动5：规划取快递最短路线 将所有可能的情况一一列举出来，我们发现，分析过程的图形是树结构。 第二步： 图3.2.10 求解最短用时分析数（单位：分） 拓展练习 请分析队列、树、图三种结构的区别，并将结果填在表3.2.3中。 结构类型 数据（节点）之间的关系 生活中相应结构应用案例 队列 （线性） 一对一 树 图 表3.2.3 数据结构的比较 拓展练习 请分析队列、树、图三种结构的区别，并将结果填在表3.2.3中。 结构类型 数据（节点）之间的关系 生活中相应结构应用案例 队列 （线性） 一对一 排队（上车、过马路、付款）、医院就诊电子牌上的就诊队列 树 一对多 行政区划、书的目录结构、磁盘文件存储结构、注册表结构 图 多对多 全国航运图、铁路运输图、高速公路网 表3.2.3 数据结构的比较 Thank you 主讲人：鹿寻老师 信息技术教科版 $