模式識別課程教學(xué)大綱

《模式識別》課程教學(xué)大綱一、 課程基本信息課程代碼：110441課程名稱：模式識別英文名稱：patternrecognition課程類別：專業(yè)選修課學(xué)時：總學(xué)時54學(xué)分：3適用對象：信息與計算科學(xué)專業(yè)本科考核方式：考查（開卷）先修課程：離散數(shù)學(xué)、高級語言程序設(shè)計、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、高等數(shù)學(xué)、工程數(shù)學(xué)、數(shù)字圖像處理二、 課程簡介模式識別誕生于20世紀(jì)20年代，隨著計算機的出現(xiàn)，人工智能的興起，模式識別迅速發(fā)展成為一門學(xué)科。它所研究的理論和方法在很多技術(shù)領(lǐng)域中得到廣泛的重視，推動了人工智能系統(tǒng)的發(fā)展，擴大了計算機應(yīng)用的可能性。幾十年來模式識別研究取得了大量的成果在很多地方得到了成功的應(yīng)用。但是，由于模式識別涉及到很多復(fù)雜的問題，現(xiàn)有的理論和方法對于解決這些問題還有很多不足之處。還有待進(jìn)一步研究發(fā)展?！赌Ｊ阶R別》就是利用計算機對某些物理現(xiàn)象進(jìn)行分類，在錯誤概率最小的條件下，使識別的結(jié)果盡量與事物相符。模式識別的原理和方法在醫(yī)學(xué)、軍事等眾多領(lǐng)域應(yīng)用十分廣泛，是計算機及其相關(guān)專業(yè)進(jìn)行科學(xué)研究的基礎(chǔ)。這門課的教學(xué)目的是讓學(xué)生掌握統(tǒng)計模式識別和結(jié)構(gòu)模式識別基本原理和方法。為將來繼續(xù)深入學(xué)習(xí)或進(jìn)行科學(xué)研究打下堅實的基礎(chǔ)?！禤atternrecognition》isacourseaboutclassificationofphysicalphenomenonwiththehelpofcomputer,theresultshouldbestmatchtherealmatterundertheconditionofleastprobability.Thetheoryofpatternrecognitioniswidelyused,includingmedicine,militaryaffairs,etc.anditisalsothebaseofcomputerspecialityandotherrelatedspeciality.三、 課程性質(zhì)與教學(xué)目的本課程一綜合性學(xué)科，同時又需要一定的理論基礎(chǔ)。把理論和實踐相結(jié)合是本課程的重點所在，本課程不是偏重于理論嘗試和數(shù)學(xué)復(fù)雜性，也不是只注意時下實際的應(yīng)用，而是強調(diào)理論如何用于解決工程或研究中常見的實際問題。本課程將模式識別方面的理論知識、各種工具與其它開發(fā)工具相結(jié)合。并與實踐應(yīng)用緊密聯(lián)系在一起。模式識別是計算機及應(yīng)用專業(yè)的一門專業(yè)選修課。通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握模式識別的基本概念、基本原理、基本分析方法和算法，具有初步設(shè)計、實現(xiàn)模式識別中比較簡單的分類器算法的能力，從而為學(xué)生進(jìn)一步從事該方向的學(xué)習(xí)與研究工作打下基礎(chǔ)。主要內(nèi)容包括，模式識別的目的和意義，模式識別的過程。統(tǒng)計分類法的基本思想，幾何分類法和概率分類法的幾種典型算法，聚類分析的的基本思想，聚類分析的幾種典型算法，結(jié)構(gòu)模式識別的基本思想，結(jié)構(gòu)模式識別分類的過程，印刷體漢字識別系統(tǒng)的組成及各部分的實現(xiàn)過程。重點掌握下列幾方面的知識。貝葉斯決策理論。概率密度函數(shù)的估計。線性差別函數(shù)。非線性差別函數(shù)。近鄰法。經(jīng)驗風(fēng)險最小化有有序風(fēng)險最小化方法。特征的選擇與提取?；贙-L展開式的特征提取。非監(jiān)督學(xué)習(xí)方法。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。模糊模式識別方法。統(tǒng)計學(xué)習(xí)理論支持向量機。四、教學(xué)內(nèi)容及要求第一章緒論(「-)目的與要求了解模式識別的相關(guān)常識與概念，以及一些基本問題。教學(xué)內(nèi)容模式識別和模式的概念。模式識別系統(tǒng)。關(guān)系模式識別的一些基本問題。教學(xué)方法與手段課堂講解與討論。第二章貝葉期斯決策理論目的與要求掌握幾種學(xué)用的決策規(guī)則；掌握正態(tài)分布時的統(tǒng)計決策；了解序貫分類法，分類器的設(shè)計。教學(xué)內(nèi)容第一節(jié)幾種常用的決策規(guī)則主要內(nèi)容基于最小錯誤率的貝葉期斯決策，基于最小風(fēng)險的貝葉斯決策，在限定-類錯誤率條件下使用另一類錯誤率為最小的兩類別決策，最小最大決策，序貫分類方法，分類器的設(shè)計?；靖拍詈椭R點貝葉期斯決策、最小最大決策，序貫分類方法，分類器的設(shè)計。問題與應(yīng)用（能力要求）理解各種決策規(guī)則。第二節(jié)正態(tài)分布時的統(tǒng)計決策主要內(nèi)容正態(tài)分布概率密度函數(shù)的定義及性質(zhì)，多元正態(tài)概率型下的最小錯誤率貝葉斯判別函數(shù)和決策面?；靖拍詈椭R點正態(tài)分布概率密度函數(shù)的定義及性質(zhì)、貝葉斯判別函數(shù)和決策面。問題與應(yīng)用（能力要求）理解各種決策規(guī)則。*第三節(jié)關(guān)于分類器的錯誤率問題（選學(xué)）主要內(nèi)容分類器的錯誤率問題：特殊情況下錯誤率的理論計算。基本概念和知識點分類器的錯誤率問題。問題與應(yīng)用（能力要求）理解各種決策規(guī)則。（三） 課后練習(xí)自行復(fù)習(xí)本章內(nèi)容。（四） 教學(xué)方法與手段課堂內(nèi)多媒體講解，分組討論，講練結(jié)合。第三章概率密度函數(shù)的估計（一） 目的與要求了解參數(shù)估計、監(jiān)督參數(shù)估計與非監(jiān)督參數(shù)估計。（二） 教學(xué)內(nèi)容第一節(jié)參數(shù)估計的基本概念主要內(nèi)容最大似然估計，貝葉斯估計和貝葉期斯學(xué)習(xí)?；靖拍詈椭R點參數(shù)估計。問題與應(yīng)用（能力要求）理解各種決策規(guī)則。第二節(jié)正態(tài)分布的監(jiān)督參數(shù)估計主要內(nèi)容最大似然估計示例，貝葉斯估計和貝葉斯學(xué)習(xí)?；靖拍詈椭R點最大似然估計。問題與應(yīng)用（能力要求）理解監(jiān)督參數(shù)估計。*第三節(jié)非監(jiān)督參數(shù)估計（選學(xué)）主要內(nèi)容非監(jiān)督最大似然估計及其中的幾個問題?；靖拍詈椭R點非監(jiān)督最大似然估計。問題與應(yīng)用（能力要求）理解正態(tài)分布情況下的非監(jiān)督參數(shù)估計。*第四節(jié)總體分布的非參數(shù)估計（選學(xué)）主要內(nèi)容非參數(shù)估計的基本方法，Parzen窗法，KN近鄰估計?；靖拍詈椭R點非參數(shù)估計的基本方法，Parzen窗法，KN近鄰估計。問題與應(yīng)用（能力要求）理解總體分布的非參數(shù)估計。*第五節(jié)關(guān)于分類器錯誤率的估計問題（選學(xué)）主要內(nèi)容關(guān)于已設(shè)計好分類順時錯誤率的估計問題，關(guān)于未設(shè)計好分類器時錯誤率的估計問題?；靖拍詈椭R點分類器錯誤率的估計。問題與應(yīng)用（能力要求）理解分類器錯誤率的估計。（三） 課后練習(xí)自行復(fù)習(xí)熟練書中內(nèi)容。（四） 教學(xué)方法與手段課堂內(nèi)多媒體講解，分組討論，講練結(jié)合。（一） 目的與要求理解Fisher線性判別、感知準(zhǔn)則函數(shù)；理解最小錯分樣本數(shù)準(zhǔn)則、最小平方誤差準(zhǔn)則函數(shù)；理解隨機最小錯誤率線性判別準(zhǔn)則函數(shù)、多類問題。（二） 教學(xué)內(nèi)容第一節(jié)引言主要內(nèi)容線性判別函數(shù)的基本概念，線性判別函數(shù)，設(shè)計線性分類器的主要步驟。基本概念和知識點分類器錯誤率的估計。問題與應(yīng)用（能力要求）理解分類器錯誤率的估計。第二節(jié)Fisher線性判別主要內(nèi)容Fisher線性判別?；靖拍詈椭R點Fisher線性判別。問題與應(yīng)用（能力要求）理解Fisher線性判別。第三節(jié)感知準(zhǔn)則函數(shù)主要內(nèi)容幾個基本概念，感知準(zhǔn)則函數(shù)及其梯度下降算法。基本概念和知識點感知準(zhǔn)則函數(shù)及其梯度下降算法。問題與應(yīng)用（能力要求）理解感知準(zhǔn)則函數(shù)及其梯度下降算法。*第四節(jié)最小錯分樣本數(shù)準(zhǔn)則（選學(xué)）主要內(nèi)容解線性不等式組的共轆梯度法，解線性不等式組搜索法。基本概念和知識點解線性不等式組的共轆梯度法與搜索法。問題與應(yīng)用（能力要求）理解共軸梯度法與搜索法算法。*第五節(jié)最小平方誤差準(zhǔn)則函數(shù)（選學(xué)）主要內(nèi)容隨機最小錯誤率線性別準(zhǔn)則函數(shù),MSE準(zhǔn)則函數(shù)的梯度下降算法,平方誤差準(zhǔn)則函數(shù)及其偽逆解?；靖拍詈椭R點最小平方誤差準(zhǔn)則函數(shù)。問題與應(yīng)用（能力要求）最小平方誤差準(zhǔn)則函數(shù)。第六節(jié)分類問題主要內(nèi)容多類問題基本概念，決策樹簡介，設(shè)計考慮和應(yīng)用實例?；靖拍詈椭R點多類問題基本概念，決策樹。問題與應(yīng)用（能力要求）理解多類問題基本概念，決策樹。（三） 課后練習(xí)自行復(fù)習(xí)熟練書中內(nèi)容。（四） 教學(xué)方法與手段課堂內(nèi)多媒體講解，分組討論，講練結(jié)合。第五章非線性判別函數(shù)（一） 目的與要求了解分段線性判別函數(shù)的基本概念；理解凹函數(shù)的并表示分段線性判別函數(shù)；掌握交遇區(qū)的樣本設(shè)計分段線性分類器；了解二次判別函數(shù)。（二） 教學(xué)內(nèi)容第一節(jié)分段線性判別函數(shù)的基本概念主要內(nèi)容分段線性判別函數(shù)的基本概念，基于距離的分段線性判別函數(shù),分段線性判別函數(shù)，分段線性分類器設(shè)計的一般考慮?；靖拍詈椭R點分段線性判別函數(shù)，分段線性分類器設(shè)計。問題與應(yīng)用（能力要求）理解分段線性判別函數(shù)，分段線性分類器設(shè)計。主要內(nèi)容分段線性判別函數(shù)的表示?；靖拍詈椭R點凹函數(shù)的并表示分段線性判別函數(shù)。問題與應(yīng)用（能力要求）理解凹函數(shù)的并表示分段線性判別函數(shù)。*第三節(jié)用交遇區(qū)的樣本設(shè)計分段線性分類器（選學(xué)）主要內(nèi)容算法基本思想，緊互對原型對與交遇區(qū)，局部訓(xùn)練法，決策規(guī)則,二次判別函數(shù)?；靖拍詈椭R點緊互對原型對與交遇區(qū)，局部訓(xùn)練法，決策規(guī)則，二次判別函數(shù)。問題與應(yīng)用（能力要求）理解算法基本思想，緊互對原型對與交遇區(qū)，局部訓(xùn)練法，決策規(guī)則，二次判別函數(shù)。（三） 課后練習(xí)自行復(fù)習(xí)熟練書中內(nèi)容。（四） 教學(xué)方法與手段課堂內(nèi)多媒體講解，分組討論，講練結(jié)合。第六章近鄰法（一） 目的與要求理解最近鄰法；理解K-近鄰法；了解關(guān)于減少近鄰法計算量和存儲量的考慮；了解可做拒絕決策的近鄰法；理解最佳距離度量近鄰法。（二） 教學(xué)內(nèi)容第一節(jié)最近鄰法主要內(nèi)容最近鄰法決策規(guī)則，最近鄰法的錯誤率分析?；靖拍詈椭R點最近鄰法決策規(guī)則，最近鄰法的錯誤率。問題與應(yīng)用（能力要求）理解最近鄰法決策規(guī)則。第二節(jié)K-近鄰法主要內(nèi)容K-近鄰法的概念和用法?；靖拍詈椭R點K-近鄰法。問題與應(yīng)用（能力要求）理解K-近鄰法。第三節(jié)關(guān)于減少近鄰法計算量和存儲量的考慮主要內(nèi)容近鄰法的快速算法，剪輯近鄰法，壓縮近鄰法?；靖拍詈椭R點近鄰法計算量和存儲量。問題與應(yīng)用（能力要求）理解近鄰法計算量和存儲量。*第四節(jié)可做拒絕決策的近鄰法（自學(xué)）主要內(nèi)容具有拒絕決策的K-近鄰法，具有拒絕決策的剪輯近鄰法，最佳距離度量近鄰法?；靖拍詈椭R點具有拒絕決策的K-近鄰法，最佳距離度量近鄰法。問題與應(yīng)用（能力要求）理解可做拒絕決策的近鄰法。（三） 課后練習(xí)自行復(fù)習(xí)熟練書中內(nèi)容。（四） 教學(xué)方法與手段課堂內(nèi)多媒體講解，分組討論，講練結(jié)合。*第七章經(jīng)驗風(fēng)險最小化和有序風(fēng)險最小化方法（選學(xué)）（一） 目的與要求了解平均風(fēng)險最小化和經(jīng)驗風(fēng)險最小化；了解有限事件類情況；理解線性分界權(quán)向量數(shù)的估計；理解事件出現(xiàn)頻率一收斂于其概率的條件；理解生長函數(shù)的性質(zhì)。（二） 教學(xué)內(nèi)容第一節(jié)平均風(fēng)險最小化和經(jīng)驗風(fēng)險最小化主要內(nèi)容平均風(fēng)險最小化和經(jīng)驗風(fēng)險最小化?；靖拍詈椭R點平均風(fēng)險最小化和經(jīng)驗風(fēng)險最小化。問題與應(yīng)用（能力要求）理解平均風(fēng)險最小化和經(jīng)驗風(fēng)險最小化。第二節(jié)有限事件類情況主要內(nèi)容有限事件類情況?；靖拍詈椭R點有限事件類情況。問題與應(yīng)用（能力要求）理解有限事件類情況。第三節(jié)線性分界權(quán)向量數(shù)的估計主要內(nèi)容線性分界權(quán)向量數(shù)的估計?；靖拍詈椭R點線性分界權(quán)向量數(shù)的估計。問題與應(yīng)用（能力要求）理解線性分界權(quán)向量數(shù)的估計。第四節(jié)事件出現(xiàn)頻率一致收斂于其概率的條件主要內(nèi)容事件出現(xiàn)頻率一收斂于其概率的條件?；靖拍詈椭R點頻率一收斂于其概率的條件。問題與應(yīng)用（能力要求）理解頻率一收斂于其概率的條件。第五節(jié)生長函數(shù)的性質(zhì)主要內(nèi)容生長函數(shù)的性質(zhì)?；靖拍詈椭R點生長函數(shù)的性質(zhì)。問題與應(yīng)用（能力要求）理解生長函數(shù)的性質(zhì)。第六節(jié)經(jīng)驗最優(yōu)判決規(guī)則偏差估計與改進(jìn)主要內(nèi)容經(jīng)驗最優(yōu)判決規(guī)則偏差估計與改進(jìn)。基本概念和知識點經(jīng)驗最優(yōu)判決規(guī)則偏差估計與改進(jìn)。問題與應(yīng)用（能力要求）理解經(jīng)驗最優(yōu)判決規(guī)則偏差估計與改進(jìn)。（三） 課后練習(xí)自行復(fù)習(xí)熟練書中內(nèi)容。（四） 教學(xué)方法與手段課堂內(nèi)多媒體講解，分組討論，講練結(jié)合。第八章特征選擇與提取（一） 目的與要求了解特征提取中的基本概念；掌握類別可分離性判據(jù)；掌握特征提取與選擇；了解特征的幾種新方法。（二） 教學(xué)內(nèi)容第一節(jié)基本概念主要內(nèi)容問題提出，一些基本概念?；靖拍詈椭R點特征提取中的基本概念。問題與應(yīng)用（能力要求）理解特征提取中的基本概念。第二節(jié)類別可分離性判據(jù)主要內(nèi)容按歐氏距離度量的特征提取方法，按概率距離判據(jù)的特征提取法，用散度準(zhǔn)則函數(shù)的特征提取器，多類情況，基于判別嫡最小化的特征提取，兩維顯示?；靖拍詈椭R點特征提取中的各種方法。問題與應(yīng)用（能力要求）理解特征提取中的各種方法。第三節(jié)特征選擇主要內(nèi)容最優(yōu)搜索算法，次優(yōu)搜索法，可分性判據(jù)的遞推計算?；靖拍詈椭R點最優(yōu)搜索算法，次優(yōu)搜索法，可分性判據(jù)的遞推計算。問題與應(yīng)用（能力要求）理解最優(yōu)搜索算法，次優(yōu)搜索法，可分性判據(jù)的遞推計算。*第四節(jié)特征選擇的幾種新方法（選學(xué)）主要內(nèi)容模擬退火算法，Tabu搜索算法，遺傳算法?；靖拍詈椭R點模擬退火算法，Tabu搜索算法，遺傳算法。問題與應(yīng)用（能力要求）理解模擬退火算法，Tabu搜索算法，遺傳算法。（三） 課后練習(xí)自行復(fù)習(xí)熟練書中內(nèi)容。（四） 教學(xué)方法與手段課堂內(nèi)多媒體講解，分組討論，講練結(jié)合。第九章基于K-L展開的特征提?。ㄒ唬?目的與要求掌握K-L展開式及其性質(zhì)；掌握K-L坐標(biāo)系的產(chǎn)生矩陣；掌握包含在類平均向量判別信息的最優(yōu)壓縮；掌握包含在類中心化特征向量判別信息提?。涣私釱-L變換在人臉識別中的應(yīng)用。（二） 教學(xué)內(nèi)容第一節(jié)傅里葉變級數(shù)展開式主要內(nèi)容傅里葉變級數(shù)展開式。基本概念和知識點傅里葉變級數(shù)展開式。問題與應(yīng)用（能力要求）掌握傅里葉變級數(shù)展開式。第二節(jié)K-L展開及其性質(zhì)主要內(nèi)容K-L展開式，K-L展開式的性質(zhì)，展開系數(shù)，表示炳，總體炳?；靖拍詈椭R點K-L展開式，K-L展開式的性質(zhì)，展開系數(shù)，表示炳，總體炳。問題與應(yīng)用（能力要求）掌握K-L展開式，K-L展開式的性質(zhì)，展開系數(shù)，表示嫡，總體夕商。第三節(jié)K-L坐標(biāo)系的產(chǎn)生矩陣主要內(nèi)容K-L坐標(biāo)系的產(chǎn)生矩陣?；靖拍詈椭R點K-L坐標(biāo)系的產(chǎn)生矩陣。問題與應(yīng)用（能力要求）掌握K-L坐標(biāo)系的產(chǎn)生矩陣。第四節(jié)從類平均向量中提取判別信息主要內(nèi)容從類平均向量中提取判別信息。基本概念和知識點類平均向量，類平均向量中提取判別信息。問題與應(yīng)用（能力要求）類平均向量中提取判別信息。*第五節(jié)包含在類中心化特征向量判別信息提?。ㄟx學(xué)）主要內(nèi)容包含在類中心化特征向量判別信息提取。基本概念和知識點類中心化特征向量判別信息提取。問題與應(yīng)用（能力要求）類中心化特征向量判別信息提取。*第六節(jié)用于非監(jiān)督模式識別問題中的特征提?。ㄟx學(xué)）主要內(nèi)容用于非監(jiān)督模式識別問題中的特征提取?；靖拍詈椭R點非監(jiān)督模式識別問題，非監(jiān)督模式識別問題中的特征提取。問題與應(yīng)用（能力要求）非監(jiān)督模式識別問題，非監(jiān)督模式識別問題中的特征提取。*第七節(jié)K-L變換在人臉自動識別研究中的一個應(yīng)用（自學(xué)）主要內(nèi)容圖像的歸一化，K-L變換，特征向量選取?；靖拍詈椭R點圖像的歸一化，特征向量選取。問題與應(yīng)用（能力要求）掌握K-L變換的應(yīng)用。（三） 課后練習(xí)練習(xí)P228,習(xí)題9。（四） 教學(xué)方法與手段課堂內(nèi)多媒體講解，分組討論，講練結(jié)合。*第十章非監(jiān)督學(xué)習(xí)方法（選學(xué)）（一） 目的與要求了解單峰子集的分離方法；理解類別分離的間接方法；理解分級聚類。（二） 教學(xué)內(nèi)容第一節(jié)單峰子集的分離方法主要內(nèi)容投影方法，基于對稱集性質(zhì)的單峰子集分離法，單峰子集的迭代算法。基本概念和知識點投影方法，基于對稱集性質(zhì)的單峰子集分離法，單峰子集的迭代算法。問題與應(yīng)用（能力要求）掌握投影方法，基于對稱集性質(zhì)的單峰子集分離法，單峰子集的迭代算法。第二節(jié)類別分離的間接方法主要內(nèi)容動態(tài)聚類方法，近鄰函數(shù)準(zhǔn)則算法?；靖拍詈椭R點動態(tài)聚類方法，近鄰函數(shù)準(zhǔn)則算法。問題與應(yīng)用（能力要求）掌握動態(tài)聚類方法，近鄰函數(shù)準(zhǔn)則算法。第三節(jié)分級聚類方法主要內(nèi)容分級聚類方法。基本概念和知識點分級聚類方法。問題與應(yīng)用（能力要求）掌握分級聚類方法。（三） 實踐環(huán)節(jié)與課后練習(xí)練習(xí)P248,習(xí)題10。課程設(shè)計（綜合性實驗）。（四） 教學(xué)方法與手段課堂內(nèi)多媒體講解，分組討論，講練結(jié)合，要求學(xué)生針對一個較單的實際模式識別問題完成一個課程設(shè)計。五、各教學(xué)環(huán)節(jié)學(xué)時分配教學(xué)環(huán)節(jié)時八、課程內(nèi)蒙講課習(xí)題課討論課實驗其他環(huán)節(jié)小計第一章22第二章66第三章66第四章66第五章66%、.*弟八早66第七章66第八章66第九章66第十章44合計5454六、推薦教材和教學(xué)參考資源推薦教材：沈清、湯霖編，模式識別導(dǎo)論，國防科技大學(xué)出版社，1991年5月。教學(xué)參考資源：1、 傅京孫，模式識別及其應(yīng)用，科學(xué)出版社。2、 蔡元龍，模式識別，西北電訊工程學(xué)院出版社。李介谷，計算機模式識別技術(shù)，上海交通大學(xué)出版社，2004。張宏林，VisualC++數(shù)字圖像模式識別技術(shù)，人民郵電出版社。MilanSonka>VaclavHlava>RogerBoyle,艾海舟、武勃譯，圖像處理、分析與機器視覺，人民郵電出版社，2003。鐘聲等，改進(jìn)的基于小波變換的立體視覺匹配，軟件學(xué)報，1994。周驥等，圖像特征點匹配的強壯算法，計算機輔助設(shè)計與圖形學(xué)學(xué)報，2002o鄭竺英，雙眼立體視覺的信息加工，科學(xué)出版社，19998。王進(jìn)等，利用視頻進(jìn)行小特征點集的快速人臉建模，計算機輔助設(shè)計與圖形學(xué)學(xué)報，2002(14)。臧林然，基于雙幅圖像的匹配算法及3D重建不確定研究，大連理大學(xué)碩士學(xué)位論文，2003。王曉東，計算機算法設(shè)計與分析，電子工業(yè)出版社，2001。七、其他說明大綱修訂人： 吳東慶 修訂日期：2007.4.15大綱審定人： 胡小健 審定日期：2007.4.20《Linux/Unix系統(tǒng)》課程教學(xué)大綱一、 課程基本信息課程代碼：110065課程名稱：Linux/Unix系統(tǒng)英文名稱:Linux/UnixOperationSystem課程類別：專業(yè)選修課學(xué)時：45學(xué)分：2適用對象：信息與計算科學(xué)專業(yè)、軟件相關(guān)專業(yè)本科生考核方式：考查，平時成績占總成績的30%先修課程：計算機文化、高級語言程序設(shè)計、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、操作系統(tǒng)二、 課程簡介Linux/Unix操作系統(tǒng)是網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用領(lǐng)域中廣泛使用的一種主流操作系統(tǒng)。隨著PC平臺上Linux/Unix系統(tǒng)的快速發(fā)展，尤其是Internet網(wǎng)絡(luò)的全球性普及，使得Linux/Unix操作系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域得到進(jìn)一步擴展。本課程采用PC平臺環(huán)境的Linux操作系統(tǒng)，學(xué)習(xí)Linux/Unix系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、工作原理和網(wǎng)絡(luò)管理的基本理論知識，掌握Linux/Unix操作系統(tǒng)的技術(shù)思想及使用方法，為網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)管理以及系統(tǒng)軟件工程的開發(fā)奠定基礎(chǔ)。三、 課程性質(zhì)與教學(xué)目的課程性質(zhì)本課程是一門應(yīng)用性很強的學(xué)科，它的任務(wù)不僅僅是掌握一些Linux/Unix的基本概念，基本原理，而是要掌握如何更有效的使用它，如何在它提供的環(huán)境下開發(fā)出更好的應(yīng)用軟件，如何對它進(jìn)行升級，移植。教學(xué)目的使學(xué)生系統(tǒng)地了解Linux/Unix的基本概念、基本原理、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和實現(xiàn)技術(shù)。掌握Linux/Unix操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組織和管理方法的基礎(chǔ)理論知識，熟悉Linux/Unix系統(tǒng)的運行環(huán)境和管理機制，具有使用和操作Linux/Unix系統(tǒng)運行環(huán)境的基本能力。達(dá)到獨立安裝、正確配置和自主管理Linux/Unix操作系統(tǒng)的基本要求，并初步掌握Linux/Unix環(huán)境的系統(tǒng)開發(fā)技術(shù)。四、 教學(xué)內(nèi)容及要求第一章基本概念（一）目的與要求了解Linux/Unix操作系統(tǒng)的歷史背景，熟悉近代Unix系統(tǒng)的特點和技術(shù)發(fā)展趨勢；系統(tǒng)學(xué)習(xí)Linux操作系統(tǒng)不同應(yīng)用模式的工作原理、系統(tǒng)功能及結(jié)構(gòu)、運行資源要求、系統(tǒng)安裝以及相應(yīng)的環(huán)境配置。（二） 教學(xué)內(nèi)容主要內(nèi)容Linux/Unix操作系統(tǒng)的特點、功能、結(jié)構(gòu)和分類，技術(shù)體系的基本結(jié)構(gòu)以及系統(tǒng)的譜系結(jié)構(gòu)oLinux/Unix操作系統(tǒng)的技術(shù)創(chuàng)新及其開發(fā)模式和推廣應(yīng)用對現(xiàn)代OS發(fā)展的深遠(yuǎn)影響。GNU、GPL、POSIX等新的軟件管理理念和技術(shù)思想?；靖拍詈椭R點Linux/Unix操作系統(tǒng)的特點、功能、結(jié)構(gòu)和分類，Linux/Unix技術(shù)體系的基本結(jié)構(gòu)以及系統(tǒng)的譜系結(jié)構(gòu)。GNU、GPL、POSIX等新的軟件管理理念和技術(shù)思想。問題與應(yīng)用（能力要求）熟練掌握Linux操作系統(tǒng)的正確安裝和基本配置。（三） 實踐環(huán)節(jié)與課后練習(xí)Linux系統(tǒng)的安裝。（四） 教學(xué)方法與手段理論與實踐相結(jié)合的教學(xué)方法，以理論知識的系統(tǒng)性學(xué)習(xí)為主，以上機實驗為輔，加深對理論的理解。第二章Linux的基本操作（一） 目的與要求熟悉Linux系統(tǒng)的基本組織和環(huán)境的框架性結(jié)構(gòu)；掌握常用命令的操作功能、命令格式、命令參數(shù)的正確選用。（二） 教學(xué)內(nèi)容主要內(nèi)容Linux系統(tǒng)下目錄操作、文件處理、聯(lián)機幫助、通信消息、進(jìn)程管理與控制、系統(tǒng)資源管理和權(quán)限設(shè)置等常用命令?；靖拍詈椭R點Linux系統(tǒng)下目錄操作、文件處理、聯(lián)機幫助、通信消息、進(jìn)程管理與控制、系統(tǒng)資源管理和權(quán)限設(shè)置等常用命令。問題與應(yīng)用（能力要求）熟練掌握頻率較高的命令。（三） 實踐環(huán)節(jié)與課后練習(xí)Linux系統(tǒng)的配置、調(diào)試。（四） 教學(xué)方法與手段理論與實踐相結(jié)合的教學(xué)方法，以理論知識的系統(tǒng)性學(xué)習(xí)為主，以上機實驗為輔，加深對理論的理解。第三章Vi全屏幕編輯器（一） 目的與要求了解Vi編輯的功能和三種工作模式的異同；了解多緩沖區(qū)和多文件的編輯方法；掌握利用vi進(jìn)行文本編輯的技術(shù)。（二） 教學(xué)內(nèi)容主要內(nèi)容vi編輯器的軟件性能，學(xué)習(xí)三種工作模式的環(huán)境特點和功能，以及不同工作模式的切換方法，重點講授vi編輯命令和控制命令的使用功能，以及多緩沖區(qū)讀寫操作，包括多文件編輯操作的工作原理和使用方法?；靖拍詈椭R點vi編輯器三種工作模式的環(huán)境特點和功能，以及不同工作模式的切換方法，vi編輯命令和控制命令，多緩沖區(qū)讀寫操作。問題與應(yīng)用（能力要求）掌握vi命令的使用方法，具有利用vi進(jìn)行查找、定位、替換、修改、緩沖區(qū)操作、文件處理等常用命令的編輯技能。（三） 實踐環(huán)節(jié)Vi編輯器的使用。（四） 教學(xué)方法與手段理論與實踐相結(jié)合的教學(xué)方法，以理論知識的系統(tǒng)性學(xué)習(xí)為主，以上機實驗為輔，加深對理論的理解。第四章命令語言SHELL（一） 目的與要求掌握BashSHELL的基本特點和系統(tǒng)功能；了解輸入輸出重定向，以及管道技術(shù)的基本概念；掌握SHELL元字符和變量的標(biāo)準(zhǔn)使用方法；理解和記憶標(biāo)準(zhǔn)SHELL變量的定義和功能；掌握SHELL函數(shù)和程序設(shè)計的基本方法，包括條件分支，多支結(jié)構(gòu)，循環(huán)控制以及用戶輸入等基本語法單元的正確編寫；具備編制簡單SHELL腳本程序的設(shè)計能力。（二） 教學(xué)內(nèi)容主要內(nèi)容SHELL系統(tǒng)的工作原理、交互特性和基本功能。標(biāo)準(zhǔn)文件和變量、輸入/輸出重定向、作業(yè)控制和shell函數(shù)的基本概念和正確使用方法?；靖拍詈椭R點SHELL系統(tǒng)的工作原理、交互特性和基本功能。標(biāo)準(zhǔn)文件和變量、輸入/輸出重定向、作業(yè)控制和shell函數(shù)的基本概念和正確使用方法。問題與應(yīng)用（能力要求）熟練掌握SHELL腳本編程的基本方法。（三） 實踐環(huán)節(jié)Shell命令的使用及Shell編程。（四） 教學(xué)方法與手段理論與實踐相結(jié)合的教學(xué)方法，以理論知識的系統(tǒng)性學(xué)習(xí)為主，以上機實驗為輔，加深對理論的理解。*第五章系統(tǒng)管理（選學(xué)）（一） 目的與要求掌握用戶管理、文件資源和設(shè)備資源管理、系統(tǒng)運行管理、系統(tǒng)內(nèi)核維護(hù)以及基本網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的配置等基本概念、基本原理以及實現(xiàn)方法。（二） 教學(xué)內(nèi)容主要內(nèi)容ext3文件系統(tǒng)的管理任務(wù)，文件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與分類，文件的物理結(jié)構(gòu)和邏輯結(jié)構(gòu)，文件的目錄結(jié)構(gòu)和存儲結(jié)構(gòu)，文件的存取控制和安全機制，文件系統(tǒng)與模型結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)內(nèi)核的建立與升級維護(hù),外掛式軟件包的安裝與卸載?；靖拍詈椭R點各類文件存取方法以及文件權(quán)限控制機制的實現(xiàn)以及Unix系統(tǒng)的目錄結(jié)構(gòu)。注冊用戶和用戶組的創(chuàng)建與刪除的方法。系統(tǒng)的運行機理和LILO的運行機理和安裝技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的調(diào)試技術(shù)，內(nèi)核的基本配置方法，以及掛接和卸載軟件包的正確使用。問題與應(yīng)用（能力要求）掌握各類文件存取方法以及文件權(quán)限控制機制的實現(xiàn)以及Unix系統(tǒng)的目錄結(jié)構(gòu)。正確掌握學(xué)習(xí)注冊用戶和用戶組的創(chuàng)建與刪除的方法。掌握系統(tǒng)的運行機理和LILO的運行機理和安裝技術(shù)。掌握網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的調(diào)試技術(shù)。掌握內(nèi)核的基本配置方法，以及掛接和卸載軟件包的正確使用。（三） 實踐環(huán)節(jié)系統(tǒng)資源管理與環(huán)境配置。（四） 教學(xué)方法與手段理論與實踐相結(jié)合的教學(xué)方法，以理論知識的系統(tǒng)性學(xué)習(xí)為主，以上機實驗為輔，加深對理論的理解。*第六章X-Window系統(tǒng)（自學(xué)）（一） 目的與要求理解其工作原理和系統(tǒng)特性以及相應(yīng)的配置技術(shù)，為系統(tǒng)提供GUI運行環(huán)境。（二） 教學(xué)內(nèi)容主要內(nèi)容X-Window系統(tǒng)環(huán)境的設(shè)