2025-2026学年高中信息技术选择性必修1（浙教版2019）数据与数据结构-教学设计-3.3-栈

2025-2026学年高中信息技术选择性必修1（浙教版2019）数据与数据结构-教学设计-3.3-栈学校授课教师课时授课班级授课地点教具课程基本信息1.课程名称：数据与数据结构-栈

2.教学年级和班级：高一年级

3.授课时间：2025年10月15日上午第二节课

4.教学时数：1课时核心素养目标分析本节课旨在培养学生的信息意识、计算思维和数字化学习与创新等核心素养。通过学习栈的数据结构和操作，学生能够理解数据抽象和逻辑推理的重要性，提升问题解决能力；同时，通过实践操作，增强对信息技术的应用能力，培养创新意识。教学难点与重点1.教学重点，

①理解栈的定义和基本操作，包括入栈、出栈、清空栈等；

②掌握栈的顺序存储结构及其实现方法，能够根据具体问题选择合适的实现方式；

③理解栈在实际问题中的应用，如括号匹配、表达式求值等。

2.教学难点，

①理解栈的顺序存储结构在内存中的表示和操作过程，包括数组实现和链表实现；

②掌握栈的动态扩容机制，理解栈满和栈空的条件；

③能够将实际问题转化为使用栈进行求解的场景，并进行算法设计；

④在编程实践中，正确实现栈的基本操作，并处理可能出现的异常情况。教学资源准备1.教材：确保每位学生都有《数据与数据结构》教材，以便于课堂学习和课后复习。

2.辅助材料：准备与栈相关的图片、图表和动画视频，帮助学生直观理解栈的概念和操作。

3.实验器材：准备计算机实验室，确保每位学生都能在实验操作台上进行栈的编程实践。

4.教室布置：设置分组讨论区，方便学生进行小组合作学习，并布置实验操作台，确保实验环境整洁、安全。教学过程1.导入（约5分钟）

-激发兴趣：通过提问“在日常生活中，我们如何管理物品的存取顺序？”来引导学生思考，激发他们对栈的兴趣。

-回顾旧知：简要回顾数组和队列的相关知识，强调数据结构和顺序的重要性。

2.新课呈现（约30分钟）

-讲解新知：

-详细讲解栈的定义、性质和基本操作。

-通过图示和动画展示栈的顺序存储结构和链式存储结构。

-介绍栈在内存中的表示，包括栈顶和栈底指针的概念。

-举例说明：

-通过具体的例子，如括号匹配问题，展示栈在实际问题中的应用。

-使用实际的代码示例，展示栈的基本操作如何实现。

-互动探究：

-分组讨论：让学生分组讨论栈在不同场景中的应用，如后缀表达式求值、函数调用栈等。

-实验操作：提供在线编程平台，让学生动手编写简单的栈操作程序，如入栈、出栈等。

3.巩固练习（约20分钟）

-学生活动：

-分配练习题，让学生独立完成，如编写代码实现栈的基本操作。

-学生之间互相检查代码，讨论并解决遇到的问题。

-教师指导：

-针对学生的练习情况，个别指导，帮助学生理解代码逻辑。

-集体讲解典型错误和常见问题，提高学生的编程能力。

4.拓展应用（约15分钟）

-引导学生思考栈在其他数据结构中的应用，如递归函数调用栈。

-提供拓展练习，如实现一个简单的递归函数，使用栈来模拟函数调用过程。

5.总结与反思（约5分钟）

-总结本节课的重点内容，强调栈的定义、操作和应用。

-鼓励学生反思在学习过程中遇到的困难和收获，提出改进建议。

6.课后作业（约10分钟）

-布置课后作业，包括编写一个完整的栈程序，并要求学生提交代码和运行结果。

-提醒学生复习本节课的内容，为下一节课的学习做好准备。

教学过程中，教师应密切关注学生的参与度和理解程度，适时调整教学节奏和内容。通过多种教学方法和资源，确保学生能够有效地掌握栈的相关知识，并能够将其应用于实际问题解决中。拓展与延伸六、拓展与延伸

1.提供与本节课内容相关的拓展阅读材料

-《计算机科学中的栈》

-深入探讨栈在计算机科学中的应用，包括递归算法、函数调用栈等。

-《数据结构与算法分析：C语言描述》

-学习栈的更多实现细节，包括使用链表实现栈的动态内存管理。

-《算法导论》

-阅读关于栈在算法设计中的角色，以及如何在算法中高效地使用栈。

2.鼓励学生进行课后自主学习和探究

-设计一个基于栈的逆波兰式（后缀表达式）计算器，实现表达式的求值。

-研究栈在编译原理中的应用，如词法分析器和语法分析器。

-探索栈在图形学中的使用，例如在深度优先搜索（DFS）和广度优先搜索（BFS）算法中如何使用栈来存储节点。

-分析栈在操作系统中的作用，如中断处理和上下文切换。

-尝试实现一个基于栈的简易文件管理系统，实现文件的创建、删除和浏览功能。

-编写一个模拟浏览器历史记录的栈实现，允许用户浏览历史记录和返回上一页。

-设计一个基于栈的内存管理模拟器，展示如何通过栈来管理程序的数据和代码段。重点题型整理1.题型一：栈的顺序存储结构实现

-例题：请实现一个栈的顺序存储结构，包括入栈、出栈、判空和获取栈顶元素的操作。

-答案：以下是一个简单的栈的顺序存储结构实现示例，使用数组来实现。

```c

#defineMAXSIZE100//定义栈的最大容量

typedefstruct{

intdata[MAXSIZE];//存储栈元素的数组

inttop;//栈顶指针

}SeqStack;

//入栈操作

voidPush(SeqStack*s,inte){

if(s->top<MAXSIZE-1){

s->data[++s->top]=e;//将元素e插入到栈顶

}else{

printf("栈满，无法入栈。\n");

}

}

//出栈操作

intPop(SeqStack*s){

if(s->top>=0){

returns->data[s->top--];//返回并移除栈顶元素

}else{

printf("栈空，无法出栈。\n");

return-1;//标记错误

}

}

//判空操作

intIsEmpty(SeqStack*s){

returns->top==-1;//栈为空时返回1，否则返回0

}

//获取栈顶元素

intGetTop(SeqStack*s){

if(!IsEmpty(s)){

returns->data[s->top];//返回栈顶元素

}else{

printf("栈空，无法获取栈顶元素。\n");

return-1;//标记错误

}

}

```

2.题型二：栈的应用——括号匹配

-例题：编写一个函数，用于检查一个字符串中的括号是否匹配。

-答案：以下是一个检查括号匹配的函数实现示例。

```c

intareBracketsBalanced(charexp[]){

SeqStacks;

s.top=-1;

for(inti=0;exp[i]!='\0';i++){

if(exp[i]=='('||exp[i]=='['||exp[i]=='{'){

Push(&s,exp[i]);

}

if(exp[i]==')'||exp[i]==']'||exp[i]=='}'){

if(IsEmpty(&s)){

return0;//没有匹配的左括号

}

chartopElement=Pop(&s);

if((exp[i]==')'&&topElement!='(')||

(exp[i]==']'&&topElement!='[')||

(exp[i]=='}'&&topElement!='{')){

return0;//匹配的括号不正确

}

}

}

returnIsEmpty(&s);//如果栈为空，则所有括号都匹配

}

```

3.题型三：栈的应用——表达式求值

-例题：编写一个函数，用于计算一个后缀表达式的值。

-答案：以下是一个计算后缀表达式值的函数实现示例。

```c

#include<stdio.h>

#include<stdlib.h>

#include<ctype.h>

#defineMAXSIZE100

typedefstruct{

intdata[MAXSIZE];

inttop;

}SeqStack;

//栈操作函数...

//计算后缀表达式的值

intevaluatePostfixExpression(char*exp){

SeqStacks;

s.top=-1;

intvalue1,value2,result;

for(inti=0;exp[i]!='\0';i++){

if(isdigit(exp[i])){

Push(&s,exp[i]-'0');//将数字字符转换为整数入栈

}else{

value2=Pop(&s);

value1=Pop(&s);

switch(exp[i]){

case'+':result=value1+value2;break;

case'-':result=value1-value2;break;

case'*':result=value1*value2;break;

case'/':result=value1/value2;break;

}

Push(&s,result);//将计算结果入栈

}

}

returnPop(&s);//返回最终结果

}

intmain(){

charexp[]="321*+9-";

printf("Thevalueofpostfixexpression%sis%d\n",exp,evaluatePostfixExpression(exp));

return0;

}

```

4.题型四：栈的应用——递归函数调用栈

-例题：解释递归函数调用栈在执行递归函数时的作用。

-答案：递归函数调用栈是操作系统用来管理递归函数调用的数据结构。每次函数调用时，都会在栈上创建一个新的栈帧，用于存储局部变量、返回地址和函数状态。当递归函数执行完毕后，对应的栈帧会被弹出，从而恢复到上一个函数调用的状态。

5.题型五：栈的应用——模拟浏览器历史记录

-例题：设计一个模拟浏览器历史记录的栈实现，实现前进和后退功能。

-答案：以下是一个简单的模拟浏览器历史记录的栈实现示例。

```c

#include<stdio.h>

#include<stdlib.h>

#include<string.h>

#defineMAXHISTORY10

typedefstruct{

char*urls[MAXHISTORY];//存储URL的数组

inttop;//当前显示的URL索引

intcount;//历史记录中的URL数量

}HistoryStack;

//初始化历史记录栈

voidInitializeHistoryStack(HistoryStack*hs){

hs->top=0;

hs->count=0;

}

//添加URL到历史记录

voidAddToHistory(HistoryStack*hs,constchar*url){

if(hs->count<MAXHISTORY){

hs->urls[hs->top]=strdup(url);//复制URL到数组

hs->top=(hs->top+1)%MAXHISTORY;

hs->count++;

}

}

//前进到下一个URL

voidGoForward(HistoryStack*hs){

if(hs->top>0){

hs->top=(hs->top-1+MAXHISTORY)%MAXHISTORY;

}

}

//后退到上一个URL

voidGoBack(HistoryStack*hs){

if(hs->top<MAXHISTORY-1){

hs->top=(hs->top+1)%MAXHISTORY;

}

}

//获取当前URL

constchar*GetCurrentURL(HistoryStack*hs){

if(hs->count>0){

returnhs->urls[hs->top];

}

returnNULL;

}

//示例使用

intmain(){

HistoryStackhs;

InitializeHistoryStack(&hs);

AddToHistory(&hs,"");

printf("CurrentURL:%s\n",GetCurrentURL(&hs));

AddToHistory(&hs,"");

printf("CurrentURL:%s\n",GetCurrentURL(&hs));

GoBack(&hs);

printf("CurrentURL:%s\n",GetCurrentURL(&hs));

GoForward(&hs);

printf("CurrentURL:%s\n",GetCurrentURL(&hs));

return0;

}

```板书设计①核心概念

-栈的定义

-栈的性质

-栈的基本操作（入栈、出栈、判空、获取栈顶元素）

②栈的存储结构

-顺序存储结构

-数组实现

-栈顶指针

-链式存储结构

-节点结构

-链表实现

③栈的应用

-括号匹配

-表