算法设计与分析实验教学大纲

算法设计与分析实验教学大纲一、制定本大纲的依据根据2006级信息与计算科学专业培养计划和算法设计与分析课程教学大纲制定本实验教学大纲。

二、本实验课程的具体安排序号实验项目名称内容简介（50字左右）实验学时实验要求实验类型实验类别每组人数1 分治策略掌握分治策略的基本思想以及用分治法解决问题的一般技巧2 必修验证基础602 动态规划掌握动态规划解决问题的一般过程，学会使用动态规划解决实际问题。

2 必修验证基础603 贪心算法掌握贪心法解决问题的一般步骤，学会使用贪心法解决实际2 必修验证基础604 回溯法掌握回溯法解决问题的一般步骤，学会使用回溯法解决实际问题。

2 必修验证基础605 分支限界法掌握分支限界法解决问题的基本思想，学会使用分支限界法解决实际问题。

2 必修验证基础60三、本实验课在该课程体系中的地位与作用本课程的主要目的是研究计算机领域及其它有关领域中的主要算法设计方法及一些常用算法，使学生掌握算法设计的常用方法，以便运用这些方法来设计解决一些常用的或较为复杂的实际问题的算法，并力争做到快捷、有效，从而提高程序设计的质量。

同时，还要使学生学会分析算法、估计算法的复杂性，以便理解并科学评估有一个算法的好坏。

它属于技术基础课，是进行软件设计的核心内容，是一门实践性很强的课程。

学生应具有C或C++、数据结构的基础知识。

四、学生应达到的实验能力与标准掌握递归算法、分治算法、贪心算法、动态规划算法、回溯算法和分支定界算法，并能灵活运用这些算法解决实际问题。

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。

五、讲授实验的基本理论与实验技术知识实验一分治策略1.实验的基本内容选择完成下列程序中的一个：递归概念，分治法基本思想，二分搜索技术，大整数乘法，矩阵乘法，棋盘覆盖，合并排序，快速排序，线性时间选择，最接近点对问题，循环赛日程表。

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。

《算法设计与分析》课程实验教学大纲Design and Analysis of Computer Algorithm总学时 16 总学分 0.5 实验学时 16一、基本情况1. 课程性质：专业实践2. 设课方式：独立设课3. 适用专业：计算机科学与技术专业4. 开课学期：第5学期5. 实验教材：《算法设计与分析》实验指导书6. 先修课程：高级语言程序设计、离散数学、数据结构二、课程简介算法设计与分析实验将覆盖计算机软件实现中的大部分算法，具有一定的深度和广度，目的是让学生掌握递归与分治策略、动态规划、贪心算法、回溯法、分支限界法等算法思想；能独立运用相关算法策略来分析、解决实际问题并编程实现。

同时，算法设计与分析实验是对学生在软件设计方面的综合训练，包括问题分析，总体结构设计，程序设计基本技能和技巧等，以培养良好的编程风格和科学作风。

通过理论联系实际，最终提高学生动手操作的能力以及分析问题和解决问题的能力，培养对算法的复杂性进行分析的逻辑思维能力。

三、实验目的与任务实验是教学内容的重要一环，其目的一方面是为了让学生掌握算法设计与分析中的一些常用的典型的算法设计思想和方法；另一方面是为了让学生切实掌握各种算法的具体实现方法，培养学生的实际动手能力，加强学生创新思维能力的培养。

四、课程的基本要求（1）了解实验目的，熟悉实验环境。

（2）预习实验，准备好实验题目和操作步骤。

（3）能编译调试源程序,分析错误原因并加以修改,得出正确结果。

（4）能运用所学的知识正确分析程序得出的结果，并能给出改进的方案。

（5）将上述各项要求及实验结果编写成实验报告。

实验前学生要认真预习实验内容，按要求编写源程序及准备测试数据。

实验中,要按操作规程操作计算机，集中精力调试程序,并认真测试实验数据。

对实验程序的故障应自行分析解决，不拷贝其它人的成果。

对实验得出的结果能加以分析，提出改进的具体措施。

掌握递归与分治策略、动态规划、贪心算法、回溯法、分支限界法等算法思想；能独立运用相关算法策略分析问题、解决实际问题并编程实现。

《算法分析与设计》实验教学大纲一、课程描述《算法分析与设计》是计算机科学与技术专业的一门核心课程，旨在让学生了解并掌握基本的算法和算法分析的方法。

通过本课程的学习，学生将能够理解算法设计的基本原理和方法，并能够应用这些原理和方法解决实际问题。

二、课程目标1.了解算法设计和算法分析的基本概念和方法；2.掌握常用的算法设计和分析技巧；3.能够独立设计和实现算法，并进行正确性和效率分析；4.熟悉常用的算法实现和优化技术；5.能够将算法应用于解决实际问题。

三、教学内容1.算法基础知识(1)算法的定义和特性；(2)算法的表达方式；(3)算法的复杂度分析。

2.基本排序算法(1)冒泡排序；(3)选择排序；(4)快速排序；(5)归并排序；(6)堆排序。

3.检索算法(1)顺序查找；(2)二分查找；(3)哈希查找；(4)平衡二叉树查找。

4.图算法(1)图的表示方式；(2)深度优先；(3)广度优先；(4)最短路径算法；(5)最小生成树算法；(6)拓扑排序。

5.动态规划算法(1)递归算法；(3)状态转移方程；(4)应用案例分析。

6.贪心算法(1)贪心算法的基本思想和特点；(2)贪心算法的应用案例。

7.分治算法(1)分治算法的基本思想和特点；(2)分治算法的应用案例。

8.高级算法设计思想(1)动态规划的高级技巧；(2)贪心算法的高级技巧；(3)分治算法的高级技巧；(4)随机化算法；(5)近似算法。

四、实验教学安排1.实验1：基本排序算法的实现及性能比较(1)实现冒泡排序、插入排序、选择排序、快速排序、归并排序、堆排序；(2)对比各个排序算法的性能（时间复杂度和空间复杂度）。

2.实验2：检索算法的实现及性能比较(1)实现顺序查找、二分查找、哈希查找、平衡二叉树查找；(2)对比各个检索算法的性能（时间复杂度和空间复杂度）。

3.实验3：图算法的实现及应用(1)实现图的基本操作（创建、添加节点、添加边）；(2)实现图的深度优先和广度优先；(3) 实现最短路径算法（Dijkstra算法和Floyd算法）；(4) 实现最小生成树算法（Kruskal算法和Prim算法）；(5)实现拓扑排序。

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》实验教学大纲（2007年修订）课程代码：0502121014，0504321013课程性质：非独立设课课程分类：专业课程实验学分： 1 学分实验学时：36适用专业：计算机科学与技术开课单位：数学与计算机科学学院计算机网络管理一、实验教学目标《算法设计与分析》旨在教会学生处理各种问题的方法，而通过实验，使学生能够把所学的方法用于具体的问题，并对所用算法进行比较分析，从而提高学生分析问题、解决问题的能力。

只有通过实验，学生才能判定自己所拟算法是否正确，是否算得上一个较优算法。

通过该课程的实验，使学生对课堂中所讲述的内容有一个直观的认识，更好地掌握所学的知识。

同时培养学生的实际动手能力，加强学生创新思维能力的培养。

二、主要仪器设备名称计算机、C语言或C++语言。

三、实验基本要求《算法设计与分析》是计算机专业的专业核心课程，其先修课程有数据结构和至少一门高级语言。

算法设计与分析课程将覆盖计算机软件实现中的大部分算法，并具有一定的深度和广度，使学生对计算机常用算法有一个全盘的了解；通过此课的学习，学生应该具有针对所给的问题设计和实现高效算法的能力。

通过上机实验，将使学生熟悉、掌握课堂教学中所学的大部分算法。

同时，上机实习是对学生在软件设计方面的综合训练，包括问题分析，总体结构设计，用户界面设计，程序设计基本技能和技巧等，以培养良好的编程风格和科学作风。

通过理论联系实际，以最终提高学生动手操作的能力以及分析问题的能力。

四、实验项目设置与内容五、实验考核结合平时实验过程中的程序调试、实验报告，期末进行上机考试，实验成绩占课程总成绩的20%。

六、教材及主要教学参考书严蔚敏、吴伟民著，《数据结构》（第二版），北京：清华大学出版社严蔚敏、吴伟民著，《数据结构题集》（第二版），北京：清华大学出版社执笔人：唐万梅 2007年6月审定人：张高亮 2007年6月院（系）负责人：李世宏 2007年 6月。

13《算法设计与分析》教学大纲一、课程概述本课程是计算机科学与技术专业的一门重要课程，旨在培养学生的算法设计与分析能力。

通过本课程的学习，学生将掌握常见的算法设计与分析方法，能够有效地解决实际问题，并具备进一步深入研究算法领域的基础。

二、课程目标1.了解算法设计与分析的基本概念和思想；2.掌握常见的算法设计与分析方法，如贪心算法、分治算法、动态规划算法等；3.能够分析算法的时间复杂度和空间复杂度；4.能够应用所学知识解决实际问题，并在实践中灵活运用；5.培养学生创新思维和问题解决能力；6.培养学生团队合作与沟通能力。

三、教学内容及安排1.算法基础知识1.1算法的定义与性质1.2算法的时间复杂度和空间复杂度1.3递归与迭代2.贪心算法2.1贪心算法的基本概念和思想2.2贪心算法的应用及实例分析3.分治算法3.1分治算法的基本概念和思想3.2分治算法的应用及实例分析4.动态规划算法4.1动态规划算法的基本概念和思想4.2动态规划算法的应用及实例分析5.图算法5.1图的基本概念和表示方法5.2最短路径算法5.3最小生成树算法6.算法优化6.1基本的算法优化方法6.2优化实例分析7.算法设计与问题求解实践7.1实际问题的算法分析和设计7.2算法实现与调试7.3算法效果评估及优化四、教学方法1.讲授法：通过讲课的方式向学生传授基本的算法原理和知识；2.实例分析法：通过实际的案例分析，引导学生深入理解和应用所学的算法方法；3.课堂讨论：鼓励学生在课堂上积极提问和讨论，与教师和其他学生进行交流，共同解决问题；4.实践操作：布置课后作业和实验，要求学生独立完成实践任务，并撰写实验报告；5.小组合作：组织学生进行小组合作，开展研讨活动，提高学生的团队合作与沟通能力。

五、评估方式1.平时成绩：包括课堂表现、作业成绩和实验报告等，占总评成绩的30%；2.期中考试：对学生的理论知识掌握情况进行考核，占总评成绩的30%；3.期末考试：对学生的综合能力进行考核，占总评成绩的40%。

《算法设计与分析》教学大纲课程名称（中、英文）：算法设计与分析、Design and Analysis of Algorithm 课程编号：0811031 学分数：3 总学时数：45(理教：40 实验：6)适用专业：计算机科学与技术专业、软件工程、网络工程一、课程的性质、目的与任务随着计算机的广泛应用，对计算机算法的研究变得日益重要。

本课程将覆盖计算机软件实现中的大部分算法，并具有一定的深度和广度，使学生对计算机常用算法有一个全盘的了解；本课程首先介绍计算复杂性的定义和算法分析的基本方法，结合计算机科学及应用领域中常见的有代表性的非数值算法，介绍了几种重要的算法设计的方法：分治法、动态规划、贪心法、回朔法、分枝限界法，NP完全问题。

使学生在掌握各种算法的同时，掌握算法分析的基本方法和技巧。

本课程的任务是：培养学生具有针对给定问题设计和实现高效算法的能力。

包括以下三方面：1．通过对常用的、有代表性的算法的研究，让学生理解并掌握算法设计的基本技术。

2．培养学生分析算法复杂度的初步能力，锻炼其逻辑思维能力和想象力，并使之了解算法理论的发展。

3．鼓励学生运用算法知识解决各自学科的实际问题，培养他们的独立科研的能力和理论联系实践的能力。

二、课程的基本要求本课程在学习之前，最好具有离散数学、程序设计、数据结构等方面的知识。

在此基础上通过本课程的学习，掌握算法的定义及基本概念、计算模型和复杂度的质量；为分析算法的复杂性做准备，在这个基础上，学习一些常用的算法设计策略，掌握其基本思想和相应算法，编制出相应程序上机调试。

三、基本教学内容与学时安排1. 算法概述（4学时）(1)了解算法与程序的概念。

(2)掌握算法复杂性分析及其有关的概念。

2. 递归与分治策略（8学时）(1)理解递归的概念。

(2)了解分治法的基本思想。

(3) 掌握Strassen矩阵乘法、大整数乘法、线性时间选择、最接近点对问题的算法。

(4) 理解合并排序和快速排序算法。

《算法设计与分析》实验教学大纲
一、实验课的任务、性质与目的：
本课程实验目的是验证、巩固和补充课堂讲授的理论知识。

培养学生初步具备独立设计算法和对给定算法进行复杂性分析的能力，为实际工作打下基础。

实验的安排和要求是：用程序实现经典算法，学习算法设计的主要策略方法、原理并根据实例加以调试，培养动手设计、分析和综合实验结果以及撰写实验报告的能力。

在实验中养成严肃认真的治学态度和踏实细致、实事求是的作风。

二、主要仪器设备及环境：
仪器设备：任何计算机及网络终端。

环境：windows操作系统、任一种编程语言
四、教材、实验教材（指导书）：
1. 教材
[1] 郑宗汉等著，算法设计与分析，清华大学出版社，2005年
2. 实验指导书
[1] 王晓东，算法设计与实验题解，电子工业出版社，2006年
[2] 王晓东，计算机算法设计与分析（第三版），电子工业出版社，2007年
五、考核方式与评分办法：
本课程的考核分为平时成绩及期末考试成绩两部分，其中平时成绩包括考勤、实验成绩等，期末考试以闭卷笔试为主。

总成绩按以下公式计算：
总成绩＝平时成绩×(30%~40%)＋期末成绩×(70%~60%)
六、大纲审核人：
1 / 2。