1. 研究目的与意义（文献综述）

在计算机科学领域，数据结构是程序设计中最基本的内涵，一个设计好的程序，能否快速而高效地完成应的任务，取决于数据结构的选择，因此数据结构是计算机科学与技术专业的一门核心课程，也是计算机软件和应用工作者必备的专业基础。掌握扎实的数据结构知识有助于理工科学生进一步学习计算机技术，尤其对于程序设计初学者而言，如果得到直观的类链表结构可视化手段辅助，则可以大大地提高程序调试效率。因此数据结构可视化技术在目前程序设计辅助教学领域有了明显的需求。

但目前主流的商业化集成开发环境包括 microsoftvisual studio、eclipse 和idea 等都仅是提供了对应用程序的可视化界面的开发支持，并不能实时地对程序中复杂数据之间的抽象关系进行可视化[9]。数据结构可视化首先起步于国外的算法可视化演示系统的发展。数据结构可视化首先起步于国外的算法可视化演示系统的发展。马其顿大学开发的javenga _[1] 研究了将图或者网络的数据进行可视化布局的算法，但并未针对程序中的数据结构可视化。桥港大学开发了一个 simple algorithm animator _[2] 系统，可以对一种javamy 程序中的数据结构进行可视化，以帮助程序设计初学者理解程序执行过程，但不能与程序调试相结合。亚利桑那大学开发的 jgrasp _[3] 则可以针对预定义的数据结构进行动态可视化，并且可以单步调试，然而并不能识别用户自定义的数据结构。karavirta v 等人 _[4] 提出了一个 javascript 算法可视化开发库，提供了一套算法可视化接口，但仍然缺乏与程序调试结合的联动调试机制。直至近年，stojanova a 等人_[5] 提出了一个具备可视化特征的 vark（视觉、听觉、阅读或写作和 kinesthetic）模型，并将其应用于整体的数据结构和算法课程教学过程中。

在国内，曹勇锋 _[6] 开发了一个数据结构可视软件原型及部分可视化类库，可提供与程序执行过程同步演示典型数据结构的实时视图。杨晓波等 _[7] 开发了一套数据结构可视化 cai 软件，同时借助 camtasia studio 等软件制作交互式微课。崔丹阳等 _[8] 基于数据可视化设计模型及可视化展示技术,实现了一个具备基本的数据可视化的系统。

2. 研究的基本内容与方案

基本内容：

1. 通过阅读文献，了解链表算法库的基本算法，整合单链表、双向链表、一元稀疏多项式计算器、链表游标实现代码，将其转化为可视化演示软件中图形图标。
2. 了解可视化软件如何设计、构建、编码、编译，分析现有数据结构可视化平台的优劣，研究需要采用的算法、工具、平台。
3. 对可视化演示功能、界面安排进行详细设计，功能模块分别是：函数操作模块、暂停播放模块、使用说明、图形展示模块、代码模块。
4. 实现一款界面美观、操作人性化的可视化演示软件，旨在辅助更好的教学。

   目标：

使用直观的可视化符号表示不可见的、难以表达的数据及数据间的关系，定制一系列称为图标的几何对象，然后将每一个多维属性的数据项映射至一个对应的图标，数据项的每一维分别对应于图标的某个属性，最后对这些图标进行可视化布局。

3. 研究计划与安排

第一阶段（第1周—第3周）：阅读相关参考文献，完成外文资料翻译及文献摘要撰写，并交予指导教师检查。

第二阶段（第4周—第9周）：熟悉所需要添加的算法，建立算法库，运用所学的数学以及计算机理论知识，算法代码编译成dll文件，重点研究wpf实现可视化。

第三阶段（第10周—第13周）：在windows上实现链表算法库的可视化演示，完善图形界面的设计，提出改进方案。

4. 参考文献（12篇以上）

[2]杨喜林.可视化程序设计visual c [m].第2版.北京：北京理工大学出版社，2011.

[3]任哲.mfc windows应用程序设计[m].第2版.北京：清华大学出版社，2007.

[4]马睿，孙丽云.数据结构（c语言版） [m].北京：北京邮电大学出版社，2009.