个人介绍
计算思维-神奇的算法(算法设计与分析) 邹娟等
提供学校: 湘潭大学
院系: 信息工程学院
专业大类: 计算机
学分: 2
课时: 32
课程介绍
此课程以《算法设计与分析》为基础,《算法》是计算机类的专业基础课,也是控制及智能专业的选修课。目前人工智能的到来,此课程是智能算法学习的基础。
此课程是湖南省精品课程。
此课程有2个课时以老师团队带本科生完成的2个发明专利为例,讲解怎么用算法去解决实际问题。
教师团队

邹娟 副教授

单位:湘潭大学

部门:信息工程学院

姜新文 教授

单位:国防科技大学、湘潭大学

教学方法
 
 

对应于工程认证的能力达成度要求,通过此课程的学习可以达到以下目标:

 

1、掌握各种常用算法的基本思想、适用条件和设计方法,能运用算法设计的基本策略解决相应的具体问题。(支撑能力1.2)

 

2、能够应用数学和计算机科学知识,对算法的正确性、不同情况下的时间复杂度和空间复杂度进行分析,能够运用渐进函数等数学工具和计算模型对算法的复杂性进行度量。(支撑能力2.3)

 

3、能够对计算机科学与技术相关的复杂工程问题进行分析,对问题抽象和建模,设计并实现解决该问题的算法,并能对该算法的效率进行理论分析,对算法和程序进行优化。(支撑能力2.3)

 

4、了解算法理论的发展,能够理论联系实际,掌握算法的思维方法和设计技巧,学习和探索解决相关领域里实际问题的优化算法。(支撑能力2.1)

                                                                                                                                                                                                                                                                                   
   

序号

   
   

教学内容

   
   

教学要求

   
   

学时

   
   

教学方式

   
   

对应课程目标

   
   

1

   
   

算法概述

   

1.算法的概念、算法与程序的区别和内在联系;

   

2. 算法复杂性的概念、算法复杂性分析的方法和步骤;

   

3. NP完全性理论。

   
   

1.理解算法的概念;

   

2.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;

   

3.掌握算法复杂性的渐近性态的数学表述;

   

4.了解NP类问题的基本概念;

   

5.通过查阅文献资料,了解典型的NPC问题及其求解方法。

   
   

3

   

   

   

   
   

微课授课

   
   

24

   
   

2

   
   

递归与分治策略

   

1.递归的概念;

   

2.分治法的基本思想;

   

3. 分治递归算法应用举例

   
   

1.理解递归的概念;

   

2.掌握求解递归算法时间复杂度的一般方法;

   

3.针对具体问题用分治思想来设计有效算法,掌握分治策略设计技巧。

   
   

5

   

   

   

   
   

微课授课

   
   

123

   
   

3

   
   

动态规划

   

1.动态规划的基本思想;

   

2动态规划算法的基本要素;

   

3.动态规划算法应用举例。

   
   

1.理解动态规划算法的概念;

   

2.掌握动态规划算法的基本要素和设计动态规划算法的步骤;

   

3.针对具体问题运用动态规划算法求解问题,并分析可用动态规划算法求解的问题的一般特征。

   
   

5

   

   

   

   
   

微课授课

   
   

123

   
   

4

   
   

贪心算法

   

1.贪心算法的基本思想;

   

2.贪心算法的基本要素;

   

3.贪心算法应用举例;

   
   

1.理解贪心算法的概念;

   

2.掌握贪心算法的基本要素;

   

3.理解贪心算法与动态规划算法的差异;

   

4.能够运用贪心算法求解具体问题并分析算法复杂度。

   
   

5

   

   

   

   
   

微课授课

   
   

123

   
   

5

   
   

回溯法

   

1.解空间树的搜索;

   

2.回溯法的算法框架;

   

3.回溯法应用举例。

   
   

1理解回溯法的深度优先搜索策略;

   

2掌握用回溯法解题的算法框架;

   

3.能够运用回溯算法求解具体问题并分析算法复杂度。

   
   

5

   

   

   

   
   

微课授课

   
   

123

   
   

6

   
   

分支限界法

   

1.分支限界法的基本思想;

   

2.分支限界法应用举例。

   
   

1.理解分支限界法的剪枝搜索策略;

   

2.掌握分支限界法的算法框架;

   

3.能够运用分支限界法求解具体问题并分析算法复杂度。

   
   

4

   

   

   

   
   

微课授课

   
   

123

   
   

7

   
   

随机化算法

   

1.随机化算法的基本思想;

   

2.随机数;

   

3.数值随机化算法、舍伍德、拉斯维加斯、蒙特卡罗算法。

   
   

1.了解随机化算法的基本思想;

   

2.理解产生伪随机数的算法;

   

3.掌握数值随机化算法、舍伍德算法、拉斯维加斯算法和蒙特卡罗算法的设计思想和各自的特点及适用情形,并能运用这些算法解决实际问题。

   
   

4

   

   

   

   
   

微课授课

   
   

123

   
   

8

   
   

课题讲解

   

1. 2-3个课题为例怎么用算法解决问题。

   
   

1. 了解课题数学建模;

   

2. 算法分析问题;

   

3.算法解决问题

   
   

3

   

   

   

   
   

微课授课

   
   

123

   
   


 

课程评价

教学资源
课程章节 | 文件类型   | 修改时间 | 大小 | 备注
1.1 专家访谈:算法是什么?
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1.2 考考算法小常识
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2.1 自己玩自己—递归的思想
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2.2 丰富多彩的递归形式
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2.3 颠三倒四的Hilbert图案
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2.4 没完没了的自我复制—递归总结
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2.5 哈哈,几道小题考倒你
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3.1 分而治之—分治的思想
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3.2 诡异的棋盘覆盖
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3.3 那么近又那么远——平面最接近点对
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3.4 大变小——分治总结
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3.5 又要考你了,呵呵
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4.1 算法怎么贪的呢?-贪心思想
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4.2 算法在贪心过程中怎么选择呢?—贪心选择性质
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4.3 最小生成树——Prim和Kruska
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4.4 我要快速到达你的城市—Dij
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4.5 算法原来这么"贪"-贪心总结
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4.6 考考你够不够贪心
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5.1 不断搜索——计算机怎么求解问题?
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5.2 不同路径的不断搜索——回溯的基本思想
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5.3 我到底该排在哪里?——数的全排列
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5.4 皇后好累——N皇后问题
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5.5 我又要到达你的城市了——TSP问题
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5.6 我要背更多的宝藏回家——0-1背包问题
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5.7 累死个人的算法——回溯算法总结
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5.8 考验时间到
作业
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6.1 想要剪你不容易——分支限界算法基本思想
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6.2 我又想你了,又朝你的城市飞奔而来——分支限界算法实现TSP问题
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6.3 实在是太慢了,能不能快点到达你的城市——分支限界算法实现TSP问题2
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6.4 啊哈,终于剪好了——分支限界算法总结
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6.5 反正老师就是喜欢考试,哇哈哈哈!
作业
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7.1 不仅要规划,还要动态规划——动态规划基本思想
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7.2 矩阵连乘,我不怕你!——矩阵连乘问题
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7.3 来玩个多边形游戏吧!
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7.4 动态规划的人生需要好好总结——动态规划总结
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7.5 考吧考吧考吧!
作业
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8.1 掷骰子也能是算法,搞笑吧——随机算法思想
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8.2 父生子,子生孙,代代相传——遗传算法
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8.3 你知道什么是模拟退火吗?
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8.4 神经网络来了,我是学生物的吗?
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8.5 考试,千万别掷骰子,不然你会很惨的!
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9.1 你认识图灵机吗?
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10.1 学生做的农业机器人
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