算法设计与分析课程教学大纲
算法设计与分析教学大纲
算法设计与分析教学大纲一、课程介绍1.1 课程背景算法设计与分析是计算机科学的一门重要课程，其主要目的是教授学生算法设计的基本原理、常用算法的实现技巧以及算法性能的分析方法。
本课程旨在培养学生的算法设计能力和问题解决能力，为其今后从事计算机领域的研究和开发工作打下坚实的基础。
1.2 课程目标本课程的目标是使学生：- 掌握算法设计的基本思想和方法；- 熟悉常见的算法设计和实现技巧；- 理解算法的正确性和效率分析方法；- 能够运用所学算法解决实际问题。
二、教学内容2.1 算法基础- 算法的定义与特性；- 算法的表示方法；- 算法设计的基本思想；- 算法分析的基本概念。
2.2 常见算法设计技巧- 递归与分治法；- 贪心法；- 动态规划；- 回溯法。
2.3 数组与矩阵算法- 线性查找；- 二分查找；- 排序算法（如冒泡排序、快速排序等）；- 矩阵运算与应用。
2.4 图算法- 图的基本概念与表示方法；- 图的遍历算法（如深度优先搜索、广度优先搜索等）；- 最短路径算法（如Dijkstra算法、Floyd算法等）；- 最小生成树算法（如Prim算法、Kruskal算法等）。
2.5 字符串算法- 字符串匹配算法（如朴素匹配算法、KMP算法等）；- 字符串编辑距离算法；- 字符串压缩与编码算法。
三、教学方法3.1 理论讲授通过课堂讲授，介绍算法设计与分析的基本概念、原理和方法，并结合具体案例进行讲解，帮助学生深刻理解算法的设计思想和实现技巧。
3.2 课堂练习在理论讲授的基础上，组织学生进行算法设计的实践与练习，通过编写代码解决问题，培养学生的分析和解决问题的能力。
3.3 实验教学设置相关实验项目，让学生通过实验操作来巩固和应用所学算法知识，培养学生独立分析和解决实际问题的能力。
3.4 作业与考核布置实践作业，要求学生独立完成算法设计与实现，以检验学生对所学知识的掌握程度。
通过考核测试学生对算法设计和分析的理解与应用能力。
《算法设计与分析教学》课程教学大纲
算法设计与分析课程教学大纲(DesignandAna1ysisofA1gorithms)48实验学时：0课外学时：03计算机科学与技术一、课程的性质、目的和任务《算法分析与设计》课程是计算机专业的一门限选专业课程，是计算机科学与技术应用的核心。
设立本课程的目的是适应21世纪我国计算机科学技术及软件工程人才培养的需要,培养学生设计和分析算法的能力。
通过学习本课程，学生应该掌握计算机软件常用的几种算法,并可以对算法的复杂性进行分析,从而能够在实际工作中根据具体问题设计和优化算法。
二、课程教学的基本要求通过本课程的学习，学生应比较系统地掌握算法设计的基本方法，加深对计算机领域中常用的非数值算法的理解和应用。
这对于培养学生在计算机科学与技术领域的兴趣、提高他们动手进行程序设计的能力以及解决实际问题的技能技巧无疑有着深远的意义。
学生在学习本课程时，要善于把算法设计的基本理论与解决实际问题现实结合起来。
通过学习和研究经典的数学、计算机问题，如何使用具体的算法进行求解。
为了较好地理解和掌握不同的算法,要勤于思考、联系实际，能够对比较经典问题使用不同的算法进行求解，从中得到启迪和借鉴，提高算法的设计和分析能力。
必要的时候要强化一些算法设计的模式和框架，以求达到对相关算法分析与设计的融会贯通。
三、课程的教学内容、重点和难点本课程的重点：贪心算法，动态规划，基本检索与周游方法，回溯法。
本课程的难点：回溯法，分枝-限界法。
第1章算法概述（2学时）教学内容：1.算法与程序2 .表达算法的抽象机制3 .描述算法4 .算法复杂性分析。
基本要求：理解算法的概念；理解什么是程序，程序与算法的区别和内在联系；掌握求解问题的基本步骤；掌握算法在最坏情况、最好情况和平均情况下的计算复杂性概念；掌握算法复杂性的渐近性态的数学表述；掌握用C++语言描述算法的方法。
学时数: 其中: 学分数:适用专业:第2章递归与分治策略（10学时）教学内容：1.递归的概念2 .分治法的基本思想3 .二分搜索技术4 .棋盘覆盖5 .合并排序6 .快速排序7 .线性时间选择8 .最接近点对问题9 .循环赛日程表基本要求：理解递归的概念；掌握设计有效算法的分治策略；通过二分搜索技术、Strassen 矩阵乘法、合并排序和快速排序、线性时间选择等范例的学习掌握分治策略设计技巧。
算法设计与分析课程教学大纲
算法设计与分析课程教学大纲【适用专业】计算机科学与技术【课时】理论课时：32【学分】 2【课程性质、目标和要求】《算法设计与分析》是计算机科学与技术专业的专业课。
无论是计算科学还是计算实践，算法都在其中扮演着重要角色。
本课程的教学目的是讲授在计算机应用中常常遇到的实际问题的解法，讲授设计和分析各种算法的基本原理、方法和技术，培养学生对算法复杂性进行正确分析的能力。
课程基本要求是⑴掌握算法分析的基本概念和理论。
⑵掌握算法设计技术和分析算法以及算法复杂性。
【教学时间安排】本课程计 2 学分，理论课时32, 学时分配如下：【教学内容要点】第一章算法引论一、学习目的要求1．了解算法的计算复杂性分析方法2．理解算法分析的基本理论3．掌握算法分析的基本概念二、主要教学内容1. 算法的基本概念2. 表达算法的抽象机制3. 采用Java语言与自然语言相结合的方式描述算法的方法4. 算法的计算复杂性分析方法第二章递归与分治策略一、学习目的要求1．理解典型范例中递归与分治策略应用技巧2．掌握递归与分治策略3．掌握数学归纳法证明算法正确性方法二、主要教学内容1. 递归的概念2. 分治法的基本思想3. 二分搜索技术4. 大整数的乘法5. Strassen阵乘法6. 棋盘覆盖7. 合并排序8. 快速排序9. 线性时间选择10. 最接近点对问题11. 循环赛日程表第三章动态规划一、学习目的要求1．理解典型范例中动态规划算法的设计思想2．掌握动态规划算法的基本要求以及算法的设计要点二、主要教学内容1. 矩阵连乘问题2. 动态规划算法的基本要素3. 最长公共子序列4. 最大子段和5. 凸多边形最优三角剖分6. 多边形游戏7. 图像压缩8. 电路布线9. 流水作业调度10. 0—l背包问题11. 最优二叉搜索树12. 动态规划加速原理三、课堂讨论选题1. 最长公共子序列2. 0—l背包问题第四章贪心算法一、学习目的要求1．了解贪心算法的理论基础及基本要素2. 理解典型范例中贪心算法的设计思想3. 掌握贪心算法的设计要点二、主要教学内容1. 活动安排问题2. 贪心算法的基本要素3. 最优装载4. 哈夫曼编码5. 单源最短路径6. 最小生成树7. 多机调度问题8. 贪心算法的理论基础三、课堂讨论选题1. 最优装载2. 单源最短路径第五章回溯法一、学习目的要求1．理解回溯法的效率分析方法2．掌握回溯法的算法框架和应用技巧二、主要教学内容1. 回溯法的算法框架2. 装载问题3. 批处理作业调度4. 符号三角形问题5. n后问题6. 0—l背包问题7. 最大团问题8. 图的m着色问题9. 旅行售货员问题10. 圆排列问题11. 电路板排列问题12. 连续邮资问题13. 回溯法的效率分三、课堂讨论选题1. 0—l背包问题2. 图的m着色问题第六章分支限界法一、学习目的要求1．理解分支限界法的基本思想2．掌握典型范例中分支限界法的应用技巧二、主要教学内容1. 分支限界法的基本思想2. 单源最短路径问题3. 装载问题4. 布线问题5. 0-1背包问题6. 最大团问题7. 旅行售货员问题8. 电路板排列问题9. 批处理作业调度三、课堂讨论选题1. 0-1背包问题2. 批处理作业调度第七章概率算法一、学习目的要求1．理解概率算法的基本思想2．掌握典型范例中概率算法的应用技巧二、主要教学内容1. 随机数2. 数值概率算法3. 舍伍德算法4. 拉斯维加斯算法5. 蒙特卡罗算法第八章 NP完全性理论一、学习目的要求1．了解P类与NP类问题2．了解典型的NP完全问题二、主要教学内容1. 计算模型2. P类与NP类问题3. NP完全问题4. 一些典型的NP完全问题第九章近似算法一、学习目的要求1．掌握近似算法的基本思想2．掌握常用近似算法的应用二、主要教学内容1. 近似算法的性能2. 顶点覆盖问题的近似算法3. 旅行售货员问题近似算法4. 集合覆盖问题的近似算法5. 子集和问题的近似算法第十章算法优化策略一、学习目的要求1．掌握算法优化策略2．掌握算法优化的基本方法二、主要教学内容1. 算法优化策略的比较与选择2. 动态规划加速原理3. 问题的算法特征4. 优化数据结构5. 优化搜索策略【教学（实验）内容要点】算法设计与分析实验是算法设计与分析课的一个实践性教学环节。
算法分析与设计教学大纲
算法分析与设计教学大纲一、课程概述二、预修条件1.数据结构基础知识。
2.编程语言基础。
三、授课目标1.掌握算法分析的基本方法和工具。
2.理解常见算法的设计思想和实现技巧。
3.能够独立设计、实现和优化算法解决实际问题。
四、教学内容1.算法基础知识（1）算法的概念和分类（2）算法分析的基本概念和方法（3）复杂度分析（4）递归与递归算法（5）分治法与减治法2.基本算法设计（1）贪心算法（2）动态规划算法（3）回溯算法3.高级算法设计（1）图算法：最短路径、最小生成树等（2）网络流算法：最大流、最小割等（4）近似算法：近似算法的基本思想与应用4.数据结构与算法分析（1）线性表和链表（2）栈和队列（3）树和二叉树（4）图和图的遍历算法五、教学方法1.理论课讲授：通过教师讲解、演示和示范等方式，让学生掌握算法基本知识和分析方法。
2.实践教学：通过课程设计和编程实践，让学生动手实践算法设计与实现，并对其进行分析和优化。
3.讨论与交流：组织学生进行小组讨论和互动交流，培养学生的合作学习能力和问题解决能力。
六、教学评估1.平时成绩：考察学生的课堂参与、作业完成情况和实验报告质量。
2.期中考试：考察学生对课程内容的掌握和理解。
3.期末考试：考察学生对课程内容的整体把握和综合应用能力。
七、参考教材1. 算法导论（第3版）- Thomas H. Cormen等2. 算法设计与分析基础（第4版）- Levitin A. V.八、教学资源1.电子课件和习题集。
2.在线编程平台和算法分析工具。
九、教学进度安排1.第1-2周：算法基础知识2.第3-5周：基本算法设计3.第6-8周：高级算法设计4.第9-11周：数据结构与算法分析5.第12-14周：综合应用与实践6.第15周：复习与总结备注：以上为算法分析与设计教学大纲的基本框架和内容，具体教学安排和进度可根据实际情况进行调整补充。
《算法设计与分析》教学大纲
《算法设计与分析》教学大纲一、课程概述算法设计是计算机科学的一门分支学科，是软件技术的一个重要方向。
算法设计既是软件设计的关键，也是培养学生成为未来软件工程师所不可或缺的一门专业知识。
算法设计与分析课程将高级语言程序设计、数据结构和计算方法等内容密切地融合在一起，全面培育学生分析问题、解决问题的能力。
这门学科的重点就是在培育和培训学生学会经典算法方面的科学知识与应用领域，因此它对学生的专业发展具备极其重要的意义。
算法设计与分析的先修课程是高级语言程序设计、数据结构、高等数据、组合数学。
二、课程目标1.知道《算法设计与分析》这门学科的性质、地位和独立价值。
知道这门学科的研究范围、分析框架、研究方法、学科进展和未来方向。
2.理解这门学科的主要概念，尤其是算法的时间复杂度和空间复杂度。
3.初步学会运用数学的方法推导和证明算法的时间复杂度和空间复杂度。
4.掌控常用的经典算法，培育学生在软件设计时对算法设计的注重，并能把所学的知识应用到具体的软件设计实践中去。
三、课程内容和建议这门学科的知识与技能要求分为知道、理解、掌握、学会四个层次。
这四个层次的一般涵义表述如下：晓得―――就是所指对这门学科和教学现象的心智。
理解―――是指对这门学科涉及到的概念、原理、策略与技术的说明和解释，能提示所涉及到的教学现象演变过程的特征、形成原因以及教学要素之间的相互关系。
掌控―――就是指运用已认知的教学概念和原理表明、表述、以此类推同类教学事件和现象。
学会―――就是另一类恶搞或在教师指导下单一制地顺利完成某些教学科学知识和技能的操作方式任务，或能够辨识操作方式中的通常差错。
教学内容和要求表中的“√”号表示教学知识和技能的教学要求层次。
本标准中打“*”号的内容可以做为自学，教师可以根据实际情况确认建议或不布置建议。
教学内容及教学要求表教学内容1算法详述1.1算法与程序1.2算法复杂性分析2递回与策略2.1递回的概念2.2析法的基本思想2.3二分搜寻技术2.4小整数的乘法2.5strassen矩阵乘法2.6棋盘全面覆盖2.7分拆排序2.8快速排序2.9线性时间挑选2.10最吻合点对问题2.11循环赛日程表3动态规划3.1矩阵连乘问题3.2动态规划算法的基本要素3.3最久公共子序列3.4最小子段和3.5凸多边形最优三角剖分3.6多边形游戏3.7图像压缩3.8电路布线3.9流水作业调度3.100-1背包问题3.11最优二叉搜寻一棵晓得√认知√√√√√√√√√√√√√√√√√√√√√√√掌控学会教学内容3.12动态规划快速原理晓得√认知掌控学会4自我中心算法4.1活动精心安排问题4.2自我中心算法的基本要素4.3最优装载4.4哈夫曼编码单源最长路径最轻分解成一棵多机调度问题自我中心算法的理论基础5追溯法5.1追溯法的算法框架5.2装载问题5.3批处理作业调度5.4符号三角形问题5.5n后问题5.60-1背包问题5.7最小团问题5.8图的m着色问题5.9旅行售货员问题5.10圆排序问题5.11电路板排序问题5.12已连续邮资问题5.13追溯法的效率分析√√√√√√√√√√√√√√√√√√√√教学内容6分支限界法6.1分支限界法的基本思想6.2单源最长路径问题6.3装载问题6.4布线问题6.50-1背包问题6.6最小团问题6.7旅行售货员问题6.8电路板排序问题6.9批处理作业调度7线性规划与网络流7.1线性规划问题和单纯形算法7.2最小网络流问题7.3最轻费用问题晓得√认知√√√√√√√√掌控学会√√√四、课程实行数据库系统是计算机专业和通信工程专业的必修课。
算法设计与分析教学大纲
算法设计与分析教学大纲算法设计与分析教学大纲引言：算法设计与分析是计算机科学领域中的重要课程之一。
它涉及到计算机程序的设计、性能分析和优化，对于培养学生的计算思维和解决问题的能力至关重要。
本文将探讨算法设计与分析教学的目标、内容和方法。
一、教学目标1. 培养学生的算法设计能力：通过学习不同的算法设计方法，使学生能够运用适当的算法解决实际问题。
2. 提高学生的算法分析能力：学生应该能够分析算法的时间复杂度和空间复杂度，以便评估算法的效率。
3. 培养学生的团队合作和沟通能力：通过小组项目和讨论，学生将学会与他人合作解决问题，并能够清晰地表达他们的思想。
二、教学内容1. 算法基础知识：介绍算法的基本概念和术语，如输入、输出、控制结构、迭代和递归等。
2. 基本算法设计方法：介绍常见的算法设计方法，如贪心算法、分治算法、动态规划和回溯算法等。
3. 常见算法的实现与分析：通过实例讲解常见的排序算法、查找算法和图算法，并对它们的时间复杂度和空间复杂度进行分析。
4. 高级算法设计方法：介绍一些高级的算法设计方法，如分支限界法、随机化算法和近似算法等。
5. 算法的应用：通过实际案例，讨论算法在不同领域的应用，如网络优化、图像处理和人工智能等。
三、教学方法1. 理论讲解：通过课堂讲解，向学生介绍算法的基本概念和设计方法，并解释其原理和应用。
2. 编程实践：通过编写程序，学生将实际运用所学算法解决问题，并通过实验验证算法的正确性和效率。
3. 小组项目：学生将组成小组，共同解决一个复杂的问题，通过合作和讨论，培养团队合作和沟通能力。
4. 论文阅读与讨论：学生将阅读并讨论与算法设计与分析相关的研究论文，以拓宽他们的视野和思维。
结语：通过算法设计与分析的教学，学生将培养解决问题的能力和计算思维，为他们未来的学习和工作打下坚实的基础。
同时，通过小组项目和讨论，学生将学会与他人合作解决问题，并能够清晰地表达他们的思想。
希望学生们能够在这门课程中获得知识的同时，也能够培养出批判性思维和创新能力，为未来的发展做好准备。
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算法设计与分析课程教学大纲
【适用专业】计算机科学与技术
【课时】理论课时：32
【学分】 2
【课程性质、目标和要求】
《算法设计与分析》是计算机科学与技术专业的专业课。
无论是计算科学还是计算实践，算法都在其中扮演着重要角色。
本课程的教学目的是讲授在计算机应用中常常遇到的实际问题的解法，讲授设计和分析各种算法的基本原理、方法和技术，培养学生对算法复杂性进行正确分析的能力。
课程基本要求是
⑴掌握算法分析的基本概念和理论。
⑵掌握算法设计技术和分析算法以及算法复杂性。
【教学时间安排】
本课程计 2 学分，理论课时32, 学时分配如下：
【教学内容要点】
第一章算法引论
一、学习目的要求
1．了解算法的计算复杂性分析方法
2．理解算法分析的基本理论
3．掌握算法分析的基本概念
二、主要教学内容
1. 算法的基本概念
2. 表达算法的抽象机制
3. 采用Java语言与自然语言相结合的方式描述算法的方法
4. 算法的计算复杂性分析方法
第二章递归与分治策略
一、学习目的要求
1．理解典型范例中递归与分治策略应用技巧
2．掌握递归与分治策略
3．掌握数学归纳法证明算法正确性方法
二、主要教学内容
1. 递归的概念
2. 分治法的基本思想
3. 二分搜索技术
4. 大整数的乘法
5. Strassen阵乘法
6. 棋盘覆盖
7. 合并排序
8. 快速排序
9. 线性时间选择
10. 最接近点对问题
11. 循环赛日程表
第三章动态规划
一、学习目的要求
1．理解典型范例中动态规划算法的设计思想
2．掌握动态规划算法的基本要求以及算法的设计要点
二、主要教学内容
1. 矩阵连乘问题
2. 动态规划算法的基本要素
3. 最长公共子序列
4. 最大子段和
5. 凸多边形最优三角剖分
6. 多边形游戏
7. 图像压缩
8. 电路布线
9. 流水作业调度
10. 0—l背包问题
11. 最优二叉搜索树
12. 动态规划加速原理
三、课堂讨论选题
1. 最长公共子序列
2. 0—l背包问题
第四章贪心算法
一、学习目的要求
1．了解贪心算法的理论基础及基本要素
2. 理解典型范例中贪心算法的设计思想
3. 掌握贪心算法的设计要点
二、主要教学内容
1. 活动安排问题
2. 贪心算法的基本要素
3. 最优装载
4. 哈夫曼编码
5. 单源最短路径
6. 最小生成树
7. 多机调度问题
8. 贪心算法的理论基础
三、课堂讨论选题
1. 最优装载
2. 单源最短路径
第五章回溯法
一、学习目的要求
1．理解回溯法的效率分析方法
2．掌握回溯法的算法框架和应用技巧
二、主要教学内容
1. 回溯法的算法框架
2. 装载问题
3. 批处理作业调度
4. 符号三角形问题
5. n后问题
6. 0—l背包问题
7. 最大团问题
8. 图的m着色问题
9. 旅行售货员问题
10. 圆排列问题
11. 电路板排列问题
12. 连续邮资问题
13. 回溯法的效率分
三、课堂讨论选题
1. 0—l背包问题
2. 图的m着色问题
第六章分支限界法
一、学习目的要求
1．理解分支限界法的基本思想
2．掌握典型范例中分支限界法的应用技巧
二、主要教学内容
1. 分支限界法的基本思想
2. 单源最短路径问题
3. 装载问题
4. 布线问题
5. 0-1背包问题
6. 最大团问题
7. 旅行售货员问题
8. 电路板排列问题
9. 批处理作业调度
三、课堂讨论选题
1. 0-1背包问题
2. 批处理作业调度
第七章概率算法
一、学习目的要求
1．理解概率算法的基本思想
2．掌握典型范例中概率算法的应用技巧
二、主要教学内容
1. 随机数
2. 数值概率算法
3. 舍伍德算法
4. 拉斯维加斯算法
5. 蒙特卡罗算法
第八章 NP完全性理论
一、学习目的要求
1．了解P类与NP类问题
2．了解典型的NP完全问题
二、主要教学内容
1. 计算模型
2. P类与NP类问题
3. NP完全问题
4. 一些典型的NP完全问题
第九章近似算法
一、学习目的要求
1．掌握近似算法的基本思想
2．掌握常用近似算法的应用
二、主要教学内容
1. 近似算法的性能
2. 顶点覆盖问题的近似算法
3. 旅行售货员问题近似算法
4. 集合覆盖问题的近似算法
5. 子集和问题的近似算法
第十章算法优化策略
一、学习目的要求
1．掌握算法优化策略
2．掌握算法优化的基本方法
二、主要教学内容
1. 算法优化策略的比较与选择
2. 动态规划加速原理
3. 问题的算法特征
4. 优化数据结构
5. 优化搜索策略
【教学（实验）内容要点】
算法设计与分析实验是算法设计与分析课的一个实践性教学环节。
通过实验使学生加深对基本算法设计方法的理解，增强学生对解决问题的不同算法运行时间不同的感性认识，使学生在算法设计方法和编程技能等方面得到系统的训练，使学生养成设计良好算法的习惯，为今后从事软件开发和软件理论研究打下良好的实验基础。
一、（实验1）分治法实验
1. 实验目的要求
应用分治法算法解决实际问题，并编程实现。
2. 实验主要内容
(1)写出并调试二分检索的递归程序并调试通过。
(2)写出并调试"由底向上"的归并分类程序，从而取消对栈空间的需求。
3、实验仪器设备
PC兼容机
二、（实验2）动态规划实验
1. 实验目的要求
把动态规划算法应用到求货郎担问题和矩阵乘法问题，并编程实现。
2. 实验主要内容
（1）写出并调试用动态规划方法求货郎担问题的程序。
（2）写出并调试用动态规划方法求矩阵乘法的程序。
3. 实验仪器设备
PC兼容机。
【成绩考核方式】
1. 成绩评定总则
全面考核学生在课程学习各个环节的理解、掌握和参与情况
2. 平时成绩评定
平时成绩＝考勤成绩＋作业成绩+课堂讨论成绩
3. 期末考核评定
课程成绩＝平时成绩(10%)+实验成绩(20%)+期末成绩(70%)
【教材与参考书目】
指定教材：
《算法设计与分析》王晓东编著2003年1月第1版清华大学出版社
参考书目：
1.《算法设计与分析》周培德编著1991年1月第1版机械工业出版社
2.《算法设计与分析》曹新谱编著1984年11月第1版湖南科技出版社
3.《算法与数据结构》傅清祥等编2001年1月第1版电子工业出版社
4.《并行算法引论》陈景良编著1992年4月第1版石油工业出版社
【有关说明（教学建议）】
1. 讲解与讨论相结合
2. 用通俗易懂的例子描述抽象的概念。