算法设计与分析教学大纲及实验大纲.doc

《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。3. 动态规划（8学时） (1)掌握动态规划算法的概念和步骤。 (2)掌握矩阵的连乘算法设计和分析。 (3)掌握动态规划算法的基本要素。 (4)掌握最长公共子序列、0-1背包问题的算法设计和分析。 (5)了解凸多边形最优三角剖分、多边形游戏、流水作业调度问题的算法设计和分析。 4. 贪心算法（6学时） (1)掌握贪心算法的概念。 (2)掌握贪心算法的基本要素。 (3)了解最优装载问题的算法分析。 (4)了解哈夫曼编码的算法分析。 (5)了解单源最短路径的Dijkstra算法的设计与分析。 (6)了解最小生成树的Prim和Kruskal算法的设计与分析。5. 回溯法（4学时） (1)掌握回溯法的算法框架。 (2)掌握装载问题、批处理作业调度、符号三角形问题、0-1背包问题、图的m着色问题的算法设计与分析。 (3)了解n后问题、最大团问题的回溯法的算法设计与分析。 6. 分支限界法（4学时） (1)掌握分支限界法的基本思想。 (2)掌握单源最短路问题、0-1背包问题的分支限界法分析。 (3)了解旅行售货员问题的算法设计与分析。 7. 随机化算法（2学时） (1)掌握随机化算法的特征。 (2)掌握随机化算法的4种分类。 (3) 理解产生伪随机数的算法。 8. NP完全性问题（4学时） (1)了解NP完全性问题的概念。 (2)理解求解问题的计算模型。 (3)了解P类问题和NP类问题。 (4)了解NP完全问题。 (5)了解一些典型的NP完全问题。 四、 建议学时分配表 序号 教 学 内 容 课时分配 讲课 实验 习题 小计 1 第一章 算法概述 4 4 2 第二章 递归与分治策略 8 2 10 3 第三章 动态规划 8 2 10 4 第四章 贪心算法 6 2 10 5 第五章 回溯法 4 4 6 第六章 分支限界法 4 4 7 第七章 随机化算法 2 2 7 第八章 NP完全性问题 4 4 合 计 40 6 46 五、 使用教材及主要参考书 课程教材： 1. 王晓东.《计算机算法设计与分析》.电子工业出版社.2007年5月 主要参考书： 1. 吕国英.算法设计与分析 .清华大学出版社. 2006.3(1) 2. 王晓东. 算法设计与实验题解. 电子工业出版社 2006.9(1) 3. T. H. Cormen, C. E. Leiserson, R. L. Rivest and C. Stein (2001), Introduction to Algorith