算法分析与设计
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算法分析与设计课程教案课程编号:50c24037-01总学时:51 周学时:4适用年级专业(学科类):2007级计科专业开课时间:2010-2011 学年第1 学期使用教材:王晓东编著计算机算法设计与分析第3版章节第1章1.1~ 1.2 第2 章2.1 课时 2教学目的理解程序与算法的概念、区别与联系;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;理解递归的概念。
教学重点及突出方法重点:程序与算法的概念、算法的时间复杂性、算法复杂性的渐近性态的数学表述以及递归的概念。
通过讲解、举例方法。
教学难点及突破方法难点:算法复杂性与递归通过讲解、举例、提问与引导方法。
相关内容此部分内容基础知识可参考清华大学出版社出版严蔚敏编著的《数据结构》教学过程(教师授课思路、设问及讲解要点)回顾数据结构课程中的算法概念、排序算法等知识,从而引出本课程内容。
提问算法与程序的区别、联系以及算法具有的特性。
讲解算法的复杂性,主要包括时间复杂性与空间复杂性。
讲解最坏情况、最好情况与平均情况的时间复杂性。
讲解算法复杂性在渐近意义下的阶,主要包括O、Ω、θ与o,并通过具体例子说明。
通过具体例子说明递归技术。
主要包括阶乘函数、Fibonacci数列、Ackerman函数、排列问题、整数划分问题、Hanoi塔问题等。
第页章节第2 章2.2~2.5 课时 2 教学目的掌握设计有效算法的分治策略,并掌握范例的设计技巧,掌握计算算法复杂性方法。
教学重点及突出方法重点:分治法的基本思想及分治法的一般设计模式。
通过讲解、举例方法。
教学难点及突破方法难点:计算算法复杂性。
通过讲解、举例、提问与引导方法。
相关内容素材教(教师授课思路、设问及讲解要点)学过程通过生活中解决复杂问题的分解方法,引出分治方法。
讲解分治法的基本思想及其一般算法的设计模式,介绍分治法的计算效率。
通过具体例子采用分治思想来设计有效算法。
算法分析与设计教案教案一:算法复杂度与算法分析一、教学目标:1.理解算法复杂度的概念2.掌握算法复杂度的计算方法3.能够通过算法复杂度分析算法的效率4.学会如何选择适合的算法二、教学内容:1.算法复杂度概述a.时间复杂度和空间复杂度的概念b.算法的执行时间和占用空间的计算方法c.算法的最好情况、平均情况和最坏情况的概念和关系2.算法复杂度分析a.常见的算法复杂度i.常数阶ii. 对数阶iii. 线性阶iv. 线性对数阶v.平方阶b.算法复杂度的表示方法和计算示例3.算法效率的比较与选择a.算法效率的评价标准b.如何选择适合的算法c.通过实际例子对比算法效率三、教学方法:1.讲授理论知识,介绍算法复杂度的概念和计算方法2.针对具体算法实例,进行算法复杂度的分析和计算3.进行实际例子的比较,分析不同算法的效率四、教学过程:教师活动学生活动教学方法时间引入介绍本节课的内容和目标倾听并记录讲授 5分钟讲解介绍算法复杂度概念和分类倾听并记录讲授 15分钟示例分析通过具体例子分析和计算算法复杂度思考并记录讲授和讨论20分钟案例分析分析不同算法的效率,并选择合适的算法思考并讨论讲授和讨论20分钟总结总结本节课的内容和要点倾听并记录讲授 5分钟五、教学资源:1.PPT课件2.计算器3.教材和参考书籍六、教学评估:通过学生的课堂参与情况、小组讨论和问题回答情况来评估学生对算法复杂度与算法分析的掌握情况。
七、教学延伸:1.可邀请相关行业的专业人士进行讲座,分享在实际工程中使用算法复杂度和算法分析的经验2.给学生布置一些算法的分析和设计任务,让学生通过实际动手操作来深入理解算法复杂度与算法分析的概念和方法。
教案二:动态规划的基本原理与应用一、教学目标:1.理解动态规划的基本原理和思想2.掌握动态规划的基本步骤和方法3.能够使用动态规划解决实际问题4.学会如何设计动态规划的算法二、教学内容:1.动态规划概述a.动态规划的定义和基本思想c.动态规划的基本步骤和方法2.动态规划的应用a.最优子结构的性质b.重叠子问题的性质c.通过子问题的解计算原问题的解d.动态规划的算法设计与实现3.动态规划的经典问题a.背包问题b.最长公共子序列问题c.最短路径问题d.斐波那契数列问题三、教学方法:1.讲授理论知识,介绍动态规划的基本原理和方法2.运用具体问题进行示例分析,演示动态规划的应用和算法设计3.进行实际问题的解决,让学生亲自动手设计动态规划算法四、教学过程:教师活动学生活动教学方法时间引入介绍本节课的内容和目标倾听并记录讲授 5分钟讲解介绍动态规划的概念和基本原理倾听并记录讲授 15分钟示例分析通过具体问题示例进行动态规划的分析和解决思考并记录讲授和演示 20分钟算法设计学生自主设计动态规划算法并进行实际问题的解决思考并动手实践讨论和指导25分钟总结总结本节课的内容和要点倾听并记录讲授 5分钟五、教学资源:1.PPT课件2.教材和参考书籍3.计算器六、教学评估:通过学生的课堂参与情况、小组讨论和问题回答情况来评估学生对动态规划的理解和应用掌握情况。
电大计算机本科_算法设计与分析
算法设计与分析是计算机科学和数学领域的重要课程。
它涉及到一系
列算法设计、分析和实现的方面,涉及到算法流程、语法、数据结构等多
方面。
在算法设计与分析这门课程中,学生首先要学习怎么设计一个算法,
怎么从实际问题中提取算法,怎么分析算法复杂度,怎么评价算法效率。
接下来要学习算法,基本排序算法和选择算法,分治算法,贪婪算法,动
态规划,回溯算法,朴素贝叶斯,马尔科夫链等等各种算法。
学生还要熟
悉现代算法建模工具(如Matlab、SAS、C++),熟悉算法的优化技巧,
掌握算法的编码实现方法,并研究其实际应用。
本课程可以使学生充分发挥自己的能力,培养学生的算法设计能力,
提高实践能力,掌握算法的基本原理及运用,把握算法分析及其优化技术。
它不仅帮助学生提高数学思维能力,同时也有助于他们在计算机编程方面
的能力。
学习算法设计与分析有助于学生全面掌握算法设计这一重要组成
部分,也可以拓展学生的应用领域,使学生更具有竞争力。
学习算法设计与分析也有其困难之处,首先是算法编程比较抽象,学
生需要有较强的理论功底和数学能力。
单选题1.若需在O(nlog2n)的时间内完成对数组的排序,且要求排序是稳定的,则可选择的排序方法是()。
A.快速排序B.堆排序C.归并排序D.直接插入排序答案:C2.下面命名规则中,哪项不是现在比较常用的命名规则()。
A.匈牙利命名法B.骆驼命名法C.下划线命名法D.图灵命名法答案:D3.十进制的123,1的位权是()。
A.1B.2C.10D.100答案:D4.一个良好算法的基本单元是:顺序结构、循环结构和()。
A.线性结构B.离散结构C.数据结构D.选择结构答案:D5.遗传算法用于解决()。
A.排序问题B.规划问题C.最优化问题D.决策问题答案:C6.下列叙述中正确的是()A.数据的逻辑结构与存储结构必定是一一对应的B.由于计算机在存储空间上是向量式的存储结构,因此,利用数组只能处理线性结构C.程序设计语言中的数组一般是顺序存储结构,因此,利用数组只能处理线性结构D.以上说法都不对答案:D7.按F5开始调试,程序便会直接运行到断点处。
接下来可以逐行来运行程序,查看各个变量的值,也可以直接运行到下一个断点或程序结束,这样过程被称作()。
A.设置断点B.单步调试C.程序编译D.程序调试答案:B8.下列说法错误的是()A.使用高级计算机语言,如C、C++、Java,编写的程序,都需要经过编译器编译或解释,才能转化成机器能够识别并能执行的二进制代码。
B.如何一步步的跟踪代码,找到问题,搞明白为何程序不能正常运行,这个过程称为调试程序。
C.自动化的工具同样也能够帮助你跟踪程序,尤其当程序很复杂时效果更加明显,这种工具叫做调试器。
D.调试器并能解决程序中出现的问题。
答案:D9.注释从功能上可以分为文件注释、函数注释和()。
A.程序员注释B.功能注释C.时间注释D.版权注释答案:B10.二进制数1101.0101转换为十进制数是()。
A.11.3225B.12.3125C.13.0125D.13.3125答案:D11.十六进制数C1B转换为二进制数是()。
计算机算法的设计与分析计算机算法的设计和分析随着计算机技术的不断发展,算法成为了关键的核心技术之一。
算法的设计和分析是指通过一系列的步骤和方法来解决计算机问题的过程。
本文将详细介绍计算机算法的设计和分析。
一、算法设计的步骤:1. 理解和定义问题:首先需要明确所要解决的问题,并对其进行深入的理解,确定问题的输入和输出。
2. 分析问题:对问题进行分析,确定问题的规模、特点和约束条件,以及可能存在的问题解决思路和方法。
3. 设计算法:根据问题的性质和特点,选择合适的算法设计方法,从而得到解决问题的具体算法。
常见的算法设计方法包括贪心算法、分治算法、动态规划算法等。
4. 实现算法:将步骤3中设计的算法转化为计算机程序,并确保程序的正确性和可靠性。
5. 调试和测试算法:对实现的算法进行调试和测试,包括样本测试、边界测试、异常输入测试等,以验证算法的正确性和效率。
二、算法分析的步骤:1. 理解算法的效率:算法的效率是指算法解决问题所需的时间和空间资源。
理解算法的时间复杂度和空间复杂度是进行算法分析的基础。
2. 计算时间复杂度:时间复杂度用来表示算法解决问题所需的时间量级。
常用的时间复杂度包括常数时间O(1)、对数时间O(logn)、线性时间O(n)、平方时间O(n^2)等。
3. 计算空间复杂度:空间复杂度用来表示算法解决问题所需的空间资源量级。
常用的空间复杂度包括常数空间O(1)、线性空间O(n)、指数空间O(2^n)等。
4. 分析算法的最坏情况和平均情况:算法的最坏情况时间复杂度和平均情况时间复杂度是进行算法分析的关键指标。
最坏情况时间复杂度表示在最不利条件下算法所需的时间量级,平均情况时间复杂度表示在一般情况下算法所需的时间量级。
5. 比较算法的优劣:通过对不同算法的时间复杂度和空间复杂度进行分析,可以对算法的优劣进行比较,从而选择合适的算法。
三、常见的算法设计与分析方法:1. 贪心算法:贪心算法通过每一步的选择来寻求最优解,并且这些选择并不依赖于其他选择。
算法设计与分析算法是计算机科学中的核心概念,它是解决问题的一系列步骤和规则的有序集合。
在计算机科学的发展中,算法设计和分析扮演着至关重要的角色。
本文将探讨算法设计和分析的相关概念、技术和重要性。
一、算法设计的基本原则在设计算法时,需要遵循一些基本原则来确保其正确性和有效性:1. 正确性:算法设计应确保能够正确地解决给定的问题,即输出与预期结果一致。
2. 可读性:设计的算法应具有清晰的结构和逻辑,易于理解和维护。
3. 高效性:算法应尽可能地减少时间和空间复杂度,以提高执行效率。
4. 可扩展性:算法应具备良好的扩展性,能够适应问题规模的变化和增长。
5. 可靠性:设计的算法应具备稳定性和鲁棒性,对不同的输入都能给出正确的结果。
二、常见的算法设计技术1. 枚举法:按照规定的顺序逐个尝试所有可能的解,直到找到满足条件的解。
2. 递归法:通过将一个大问题分解成若干个小问题,并通过递归地解决小问题,最终解决整个问题。
3. 贪心算法:在每个阶段选择最优解,以期望通过一系列局部最优解达到全局最优解。
4. 分治算法:将一个大问题划分成多个相互独立的子问题,逐个解决子问题,并将解合并得到整体解。
5. 动态规划:通过将一个大问题分解成多个小问题,并存储已解决子问题的结果,避免重复计算。
三、算法分析的重要性算法分析可以评估算法的效率和性能。
通过算法分析,可以:1. 预测算法在不同规模问题上的表现,帮助选择合适的算法解决具体问题。
2. 比较不同算法在同一问题上的性能,从而选择最优的算法。
3. 评估算法在不同硬件环境和数据集上的表现,选择最适合的算法实现。
四、常见的算法分析方法1. 时间复杂度:衡量算法所需执行时间的增长率,常用的时间复杂度有O(1)、O(log n)、O(n)、O(n log n)和O(n^2)等。
2. 空间复杂度:衡量算法所需占用存储空间的增长率,常用的空间复杂度有O(1)、O(n)和O(n^2)等。
3. 最坏情况分析:对算法在最不利情况下的性能进行分析,可以避免算法性能不稳定的问题。