《算法分析與設計實驗》課程教學大綱

ADDINCNKISM.UserStyle《算法分析與設計實驗》課程教學大綱（實驗課程）一、課程基本信息課程號3023D06015開課單位國際學院課程名稱（中文）算法分析與設計實驗（英文）AnalysisandDesignofAlgorithmsLab課程性質選修考核類型考查課程學分1課程學時34課程類別專業(yè)拓展課（學科基礎課）適用專業(yè)（類）軟件工程二、課程描述及目標（一）課程簡介《算法設計與分析實驗》課程是數(shù)據(jù)科學與大數(shù)據(jù)技術專業(yè)教學計劃中《算法分析與設計》課程相配套的數(shù)學實驗課程。旨在培養(yǎng)學生算法分析以及綜合利用簡單算法設計新算法的能力，還培養(yǎng)學生學會分析算法、估計算法的復雜性，以便理解并科學評估有一個算法的好壞。它是進行軟件設計的核心內容，是一門實踐性很強的課程。本課程主要基于計算機領域及其它有關領域中的主要算法設計方法及一些常用算法，要求學生掌握算法設計的常用方法，以便運用這些方法來設計解決一些常用的或較為復雜的實際問題的算法，并力爭做到快捷、有效，從而提高程序設計的質量。本課程主要包括分治策略、動態(tài)規(guī)劃、貪心算法等實驗項目。（二）教學目標通過本課程，使學生掌握算法分析的基礎，學會如何分析一個算法的復雜度，評估一個算法的好壞，掌握遞歸算法、分治算法、貪心算法、動態(tài)規(guī)劃算法，并能靈活運用這些算法解決實際問題。通過實驗使學生加深對基本算法設計方法的理解，增強學生對解決問題的不同算法運行時間不同的感性認識，使學生在算法設計方法和編程技能等方面得到系統(tǒng)的訓練，使學生養(yǎng)成設計良好算法的習慣，為今后從事軟件開發(fā)和軟件理論研究打下良好的實驗基礎。課程目標1：掌握算法復雜度分析的基本理論以及算法的計算復雜性分析方法，以及算法分析相關的數(shù)學基礎，能夠對所現(xiàn)有的或者設計出的算法從理論上進行復雜度分析；課程目標2：理解、掌握常見的算法設計方法，能夠綜合利用多種算法設計技術更有效地解決實際問題；課程目標3：培養(yǎng)學生算法分析的時空意識、離散的計算思維、以及在有限的計算資源上為實際問題選擇或設計合適算法的能力。三、課程目標對畢業(yè)要求的支撐關系畢業(yè)要求指標點課程目標權重1-2：掌握計算機科學與軟件開發(fā)的基本理論和基礎專業(yè)知識，具備常用軟件及數(shù)據(jù)分析軟件使用的相關知識，掌握常用軟件開發(fā)語言，具備大數(shù)據(jù)環(huán)境下數(shù)據(jù)分析算法與軟件系統(tǒng)的設計、開發(fā)與分析等相關知識。課程目標10.42-2：具有較強的創(chuàng)新意識和批判意識，善于發(fā)現(xiàn)、提出問題，有意識涉獵相關學科的基本知識，并嘗試將數(shù)據(jù)科學與大數(shù)據(jù)技術的理論和方法應用到具體問題分析、建模及求解中。課程目標20.33-4：具有科學情懷，具備數(shù)學思維和數(shù)據(jù)思維素養(yǎng)，能勝任數(shù)據(jù)建模、數(shù)據(jù)分析與挖掘算法等問題的研究和大數(shù)據(jù)系統(tǒng)的開發(fā)工作，即可在科研機構或高校繼續(xù)深造，從事數(shù)據(jù)科學相關的科研工作，也可在經(jīng)濟、管理、生物、交通、醫(yī)療等領域或業(yè)界從事大數(shù)據(jù)的采集、管理、分析與處理方面的工作。課程目標30.3四、教學方式與方法以實際操作能力為主，參考小組討論和學生演示與教師答疑。五、教學重點與難點（一）教學重點掌握分治策略的基本思想以及用分治法解決問題的一般技巧；掌握動態(tài)規(guī)劃解決問題的一般過程，學會使用動態(tài)規(guī)劃解決實際問題；掌握貪心法解決問題的一般步驟，學會使用貪心法解決實際；掌握回溯法解決問題的一般步驟，學會使用回溯法解決實際問題；掌握分支限界法解決問題的基本思想，學會使用分支限界法解決實際問題；掌握動態(tài)規(guī)劃算法、貪心算法、回溯與分支限界算法的主要區(qū)別與聯(lián)系。理解并綜合各種算法的優(yōu)缺點以設計心得算法解決新問題。（二）教學難點遞歸概念的理解，用分治法解決問題的一般技巧；掌握動態(tài)規(guī)劃解決問題的一般過程，學會使用動態(tài)規(guī)劃解決最長公共子序列，最大子段和,貪心算法問題。六、實驗內容、基本要求與學時分配序號實驗項目名稱實驗內容與要求學時類型對應課程目標1分治策略掌握分治策略的基本思想以及用分治法解決問題的一般技巧。完成最大子數(shù)組問題。此部分為必修。4驗證性課程目標1課程目標22快速排序和計數(shù)排序實現(xiàn)快速排序算法和計算排序算法。此部分為必修。6驗證性課程目標1課程目標23線性時間選擇算法實現(xiàn)線性時間選擇算法。此部分為必修。6驗證性課程目標1課程目標24動態(tài)規(guī)劃算法-最長公共子序列掌握動態(tài)規(guī)劃基本思想和設計策略，實現(xiàn)最長公共子序列算法。此部分為必修。6驗證性課程目標1課程目標25動態(tài)規(guī)劃算法-矩陣鏈乘法掌握動態(tài)規(guī)劃基本思想和設計策略，實現(xiàn)矩陣鏈乘算法。此部分為必修。6設計性課程目標1課程目標26貪心算法掌握貪心法解決問題的一般步驟，學會使用貪心法解決實際問題。此部分為必修。6設計性課程目標2注：實驗要求包括必修、選修；實驗類型包括“驗證性”、“設計性”等。七、學業(yè)評價和課程考核（一）考核類型：考試考查（二）考核方式：實驗報告實驗作品其它：（填寫具體考核方式）（三）成績評定：考核依據(jù)建議分值（百分比）考核/評價細則對應課程目標過程考核100%實驗結果20%實驗結果正確性課程目標1，3實驗報告30%實驗報告完整性，邏輯性。課程目標1，2，3實驗操作30%實驗操作完整性，規(guī)范性課程目標1，2實驗記錄10%實驗記錄完整性課程目標1，2課堂表現(xiàn)10%出勤，編寫程序態(tài)度課程目標1，2八、課程目標達成評價課程目標的實際達成效果計算方式如下，達成值越高，教學效果越好。課程目標達成度畢業(yè)要求指標點達成度九、教材與教學參考書（一）教材《算法導