Тема: Структуры данных: деревья, сети, графы, таблицы

Министерство образования и науки Челябинской области
ГБОУ СО (ССУЗ) «Карталинский многоотраслевой техникум»
Методическая разработка открытого урока
По предмету «Информатика и ИКТ»
Преподаватель: Иманкулова Г.Ф.
Карталы, 2012
Тема: Структуры данных: деревья, сети, графы, таблицы.
Тип учебного занятия: Урок практикум повторение материала и обобщения знаний и
навыков
Цели урока:
Образовательные: способствовать отработки понятия «граф», «деревья», «таблицы»;
закрепления классификаций структур информационных моделей; организация самостоятельной
работы над граф-модели и табличные модели систем, строить такие модели, используя их для
решения практических задач на уроке.
Развивающие:
создать условия для развития умения выделять главное, сравнивать,
анализировать, обобщать. Способствовать развитию умения принимать самостоятельные
решения.
Воспитательные:
воспитывать
внимательность, стремление довести
дело
до
намеченного результата; установление взаимных контактов и обмен опытом между учащимися
и преподавателем.; стремиться к воспитанию профессиональны важных личностных качеств
обучающихся, используя принцип профессиональной направленности.
Компетенции: понимать сущность и социальную значимость своей будущей профессии,
проявлять к ней устойчивый интерес; владеть информационной культурой, анализировать и
оценивать информацию с использованием информационно – коммуникационных технологий.
Оборудование: компьютер учителя с мультимедийным проектором, компьютер для
каждого студента для выполнения практических заданий.
План урока
1. Организационный момент (2 мин)
2. Проверка домашнего задания – фронтальный опрос (7 мин)
3. Повторение изученного, решение логических задач. (10мин)
4. Выполнение практического задания. (5 мин)
5. Решение логической задачи самостоятельно каждый у себя на компьютере (5мин)
6. Самостоятельно выполнения заданий ( 15 мин)
7. Итог урока (1 мин)
8 Задание на дома (1 мин)
Ход урока
1. Сообщение темы урока.
2. Проверка домашнего задания – фронтальный опрос.
Данные, используемые в любой информационной модели, всегда определенным образом
упорядочены, структурированы. Иначе можно сказать так: данные, на которых базируется
информационная модель, представляют собой систему со всеми характерными признаками –
элементным составом, структурой, назначением. Такие структурированные системы данных
часто называют структурами данных
На предыдущем уроке
теории мы с вами рассматривали часто используемых видов
описания структур данных: графы, иерархические структуры (деревья) и таблицы. Озвучьте
определение этим понятиям. (Студенты по очереди дают определение понятием. Учитель
показывает на слайдах правильный ответ)
Граф [graph - от греч. - пишу, изображаю] – это средство для наглядного представления
состава и структуры системы.
Вершины графа – это компоненты системы изображаемые кружками, овалами,
прямоугольниками и пр.
Дуги – это направленные линии (стрелки), связывающие компоненты между собой
определенным образом.
Ребра – это ненаправленные линии, связывающие компоненты между собой
определенным образом.
Петля – это ребро, соединяющее вершину с нею самой.
Вершины, которым не соответствует ни одно ребро, называются "изолированными".
Сеть – это граф, в котором вершины связаны между собой по принципу «многие ко
многим»
Число ребер, соединяющих две фиксированные вершины, может быть произвольным,
поскольку оно определяется количеством и характером связей между соответствующими этим
вершинам объектами, В то же время каждому ребру соответствует не более двух вершин.
Дерево – это граф, предназначенный для отображения вложенности, подчиненности,
наследования и т.п. между объектами. В таком графе нет связанных по замкнутой линии
вершин. Каждая вершина связана только с верхней и не связана больше ни с чем.
3. Повторение изученного на уроке теории.
Одной из наиболее часто встречающихся структур информационных моделей является
таблица. Таблица – универсальное средство представления информации. Чаще всего мы
пользуемся прямоугольными таблицами. Простейшая таблица состоит из строк и граф
(столбцов). Пересечение строки и столбца образует ячейку.
(Слайд) Домашняя библиотека
Автор
Название
Год издания
Жанр
А. Беляев
«Человек – амфибия»
2000 г.
Фантастика
А. Пушкин
«Сказка о царе Салтане»
2003 г.
Поэтическая сказка
Л. Толстой
«Война и мир»
1972 г.
Трагедия
А. Конан-Дойль
«Голубой карбункул»
1980 г.
Детектив
Данная таблица является примером таблицы типа «объект – свойство». Каждая строка
такой таблицы относится к конкретному объекту. В нашем примере объект – это автор книги.
Другой тип таблиц называется «объект – объект». Такие таблицы отражают взаимосвязь
между различными объектами. Примером является таблица успеваемости учеников по разным
предметам. Эта таблица отражает связь между объектами двух типов: учениками и изучаемыми
дисциплинами. Оценка (расположена в ячейке) является характеристикой такой связи.
(Слайд ) Успеваемость
Предмет
Ученик
Русский
язык
Алгебра
Химия
Физика
История
Музыка
Иванов
Петр
4
5
5
4
4
5
Ботов Иван
3
3
3
3
3
4
5
5
5
5
5
5
4
4
5
2
4
4
Волков
Илья
Галкина
Нина
Важной разновидностью таблиц типа «объект-объект» являются двоичные матрицы.
Двоичные матрицы отражают качественную связь между объектами: есть связь или нет связи.
(Слайд ) Переливание крови
Конечная вершина
Начальная
вершина
I
II
III
IV
1
1
1
1
I
0
1
0
1
II
0
0
1
1
III
0
0
0
1
IV
Может возникнуть вопрос: зачем мы переводим графы в табличную форму? Ведь граф, с
точки зрения человека, гораздо нагляднее и понятнее представляет структуру системы, чем
таблица. Для человека это действительно так. Однако для компьютерной обработки табличная
форма подходит лучше. Многие компьютерные технологии работают с таблицами (базы
данных, электронные таблицы); обработку таблиц удобно описывать на универсальных языках
программирования. Поэтому представление системы в форме графа обычно используется в
теоретических моделях, а в компьютерном моделировании чаще работают с табличным
представлением.
С помощью таблиц можно находить решения логических задач. Такая форма решения
задачи является наиболее наглядной и простой.
4 Решение логической задачи совместно
(Слайд) Рассмотрим логическую задачу (Учебник теоретического обучения).(Задание 16
(1) к §14)
Иван
Петр
Семен
Николай
Иванов
Петров
Семенов
Николаев
5. Выполнение практического задания.
1) Каждый самостоятельно выполняет задание за своим компьютером
Учебник стр.79 Задание 5
Европа
Брат
Ученик
включает
Франция
родственник
Сестра
посещает
Школа
включает
Париж
Первый граф неориентированный. Связь изображается линией без стрелки (ребро),
поскольку направление не имеет значения: брат является родственником сестры и сестра
является родственником брата.
Второй граф ориентированный, т.к. ученик посещает школу, но не наоборот. Если же
выбрать тип связи «включает», то стрелка будет направлена в противоположную сторону.
Третий граф ориентированный. Здесь обозначена связь «включает». Заметим, что можно
нарисовать еще одну дугу такого же типа между вершинами «Европа» и «Париж». Однако она
будет нести избыточную информацию, так как из факта, что Франция включает Париж, а
Европа включает Францию, следует, что Европа включает Париж.
Проверка выполненного задания ( Слайд)
2) Решение логической задачи самостоятельно каждый у себя на компьютере.
После решения задачи продемонстрировать результат
Задание 16 (2)
В ячейки лучше вносить не единицы и нули, а + - и названия городов.
Антон
Борис
Давид
Григорий
Ольга
+П
-
Мария
+М
Светлана
+Р
-
Екатерина
+Н
-
6. Самостоятельно выполнения задания
Учебник практикум по «Информатики и ИКТ»
Задание 1
Задание 2
Задание 3
Задание 4
7 Итог урока
Проверка выполненных заданий. Выставление оценок за урок. Подведение итога урока.
8. Задание на дом §14; вопрос и задания на стр.79 № 10.
Приложение
Выполнению практическому заданию № 5
Дайте именам возможным связям между следующими объектами и изобразите связи между
ними в форме графа: брат и сестра; ученик и школа; Саша и Маша; Москва и Берлин;
министр, директор, рабочий; Пушкин и Дантес; Европа, Франция, Париж
Пример:
Европа
Брат
Ученик
Франция
Сестра
Школа
Париж
Приложение
Задачи для самостоятельного практического выполнения
Задача 1
Нарисовать в виде неориентированного графа сеть, отражающую структуру
дорожной связи между населенными пунктами, представленную на рисунке, с
учетом следующей дополнительной информации: к расположенному неподалеку
поселку Жучкино построили две дороги: от поселка Репкино и от поселка
Мышкино.
Задание 2
а)
Нарисовать граф системы «Компьютер», содержащий следующие
вершины: процессор, оперативная память, внешняя память, клавиатура, дисплей,
принтер. Соединить их направленными линиями (стрелками), обозначающими
отношение «передает информацию».
б)
К предыдущему графу добавить пунктирные направленные линии,
обозначающие отношение «управляет» (работой всех устройств управляет
процессор).
Задание 3
Нарисовать ориентированный граф (блок-схему) проверки учителем пачки
тетрадей. В систему команд входят команды: проверить работу, взять тетрадь
из пачки; выставить оценку; выяснить, остались ли еще не проверенные
тетради.
Задание 4*
Построить родословное дерево потомков Владимира Мономаха
Потомки Владимира Мономаха
Владимир Мономах умер в 1125 г. Он оставил четырех сыновей: Мстислава
(год смерти — 1132), Ярополка(1139), Вячеслава Туровского (1154) и Юрия
Долгорукого (1157). После Мстислава остались три сына: Изяслав Волынский
(1154), Всеволод Новгородский (1138) и Ростислав Смоленский (1168). У Изяслава
Волынского был сын Мстислав (1170), у Мстислава — сын Роман (1205), у Романа
— Даниил Галйцкий (1264). Ростислав Смоленский имел четырех сыновей:
Романа (1180), Рюрика (1215), Давида (1197) и Мстислава Храброго (1180). После
Романа Ростиславича остался сын Мстислав Киевский (1224), после Мстислава
Храброго — сын Мстислав Удалой (1228). Юрий Долгорукий имел трех сыновей:
Андрея Боголюбского (1175), Михаила (1177) и Всеволода (1212). Сыновьями
Всеволода были Константин (1217), Юрий (1238) и Ярослав (1246). У Ярослава
Всеволодовича было три сына: Александр Невский (1263), Андрей Суздальский
(1264) и Ярослав Тверской (1272). Сыновья Александра Невского: Димитрий
Переяславский (1294), Андрей Городецкий (1304) и Даниил Московский (1303). У
Андрея Суздальского был сын Василий (годы его жизни неизвестны), у Ярослава
Тверского — сын Михаил (1318).
Глядя на полученное дерево, ответьте на вопрос: сколько поколений князей
оно отражает?