实验课程与实验大纲

计算机科学与技术实习实训课程教学大纲

计算机科学与技术实验(实践)课程教学大纲

软件工程实习实训课程教学大纲

软件工程实验(实践)课程教学大纲

物联网工程实习实训课程教学大纲

物联网工程实验(实践)课程教学大纲

信息安全课程设计教学大纲

信息安全实习实训课程教学大纲

信息安全实验(实践)课程教学大纲

智能科学与技术课程设计教学大纲

智能科学与技术实习实训课程教学大纲

智能科学与技术实验(实践)课程教学大纲

计算机-2020教学大纲汇总

《算法设计与分析实验》课程实验教学大纲

2021年07月31日 08:52  点击:[]

课程名称

算法设计与分析实验

Experiments of Algorithm Design and Analysis

开课单位

计算机科学与工程学院

课程性质

必修课

课程类别

实践环节

课程代码

210731103901

学分

1

学时

22

适用专业

计算机科学与技术、软件工程、智能科学与技术

先修课程

程序设计基础、数据结构、离散数学

支撑课程

算法设计与分析

授课语言

中文

一、课程简介

(一)课程中文简介

《算法设计与分析实验》是计算机科学与技术专业、软件工程专业、智能科学与技术专业重要实践环节。本课程通过上机实验,要求掌握递归、分治、动态规划、贪心算法、回溯算法、分支限界法解决实际问题的算法设计思想、程序设计和算法复杂性分析等。使学生进一步掌握算法设计的主要方法,增强对问题算法复杂性的分析能力,独立设计算法的能力,设计和分析复杂工程问题解决方案的能力。

(二)课程英文简介

This course is an importantprofessional practice course ofComputerScience andTechnology,Software Engineering andIntelligence Science and Technology.It provides many practical problems to solve in recursion, divide and conquer method, dynamic programming, greedy algorithm, backtracking algorithm andbranch and bound method. The aim is tohelp students to master the main method of algorithm design, enhance the ability of algorithm complexity analysis and algorithm design andimprove the ability of finding solutions to complex engineering problems.

.

二、实验课程目标

本课程的目标包括:

CO1:验证使用常用算法设计策略解决典型问题方法的正确性,编程实现解决典型问题方法,验证方法有效性和复杂性。

CO2:设计研究问题解决方案,运用典型算法设计策略设计解决问题方法并编码求解,分析解决问题方法复杂性。

CO3:综合运用各种算法设计方法解决复杂问题,设计问题解决方案并实现,对解决问题方案比较分析评价。

课程目标与所支撑的毕业要求指标点的对应关系如下表所示。

适用专业

毕业要求内涵观测

课程目标

计算机科学与技术

GR3.2能够针对复杂工程问题的特定需求完成系统、模块的软件设计和硬件设计。

CO1,CO2,CO3

软件工程

GR4.2能够根据复杂软件工程问题的特征,选择研究路线,设计可行的实验方案,构建实验系统,采用科学的实验方法安全地开展实验,并正确的收集实验数据。

CO1,CO2,CO3

智能科学与技术

GR3.2能够针对人工智能应用系统的功能模块,进行面向应用领域的算法设计,应用软硬件开发技术完成详细设计与实现

CO1,CO2,CO3

三、实验内容与要求

(一)实验设计

完成8个实验,其中4个验证性实验,2个设计研究性实验,2个综合性实验。验证性实验主要重现递归法、分治法、贪心法、动态规划法、回溯法和分支限界法等算法解题思想及过程。设计研究性实验,对于给定的问题,通过研究思考,设计合适解题方法求解,分析复杂性。综合性实验综合运用多种算法设计策略解决问题,分析复杂性,对解决问题方案比较分析评价。

实验课程目标

对应实验

CO1

实验1、实验3、实验5、实验7

CO2

实验4、实验6

CO3

实验2、实验8

(二)实验内容及要求

编号

实验项目

学时数

实验内容

实验类型

实验要求

1

二分搜索的实现

2

实现二分搜索的递归与非递归程序,跟踪分析执行过程,体会两者的执行效率,分析算法复杂性。

验证

必做

2

最大子段和问题

4

综合运用穷举、分治与递归、动态规划设计最大字段和问题解决方案并实现,体会方法间的区别,分析算法复杂性。

综合

必做

3

0-1背包问题的动态规划算法实现

2

实现0-1背包问题的动态规划算法,分析算法复杂性。

验证

必做

4

独立任务最优调度问题

2

用动态规划算法设计独立任务最优调度问题解决方案并实现,分析算法复杂性。

设计

研究

必做

5

实现哈夫曼编码

2

实现哈夫曼编码贪心算法,分析算法复杂性。

验证

必做

6

0-1背包问题的回溯算法

4

用递归回溯和迭代回溯设计0-1背包问题解决方案并实现,分析算法复杂性。

设计

研究

必做

7

旅行售货商问题实现

2

实现旅行售货商问题分支限界法求解,分析算法复杂性

验证

必做

8

最小重量机器设计问题

4

对于最小重量机器设计问题,综合运用回溯法和分支限界法设计解决方案并实现,体会方法间的区别,分析算法复杂性。

综合

必做

四、实验设备与环境配置

1.计算机:Intel酷睿双核以上、内存4G、硬盘500GB以上。

2.编译器:开发语言及环境不限。

五、课程思政、创新创业元素

教学章节

知识点

思政元素案例

培养目标

备注

实验一

二分搜索技术

整体和部分的辩证关系

建立分治策略与唯物辩证法中哲学思想整体和部分的联系,指导算法设计。


实验二

最大子段和问题

持续改进创新提高解决问题的效率

精益求精的工匠精神和不断创新的精神。

创新

精神

实验三

0-1背包问题的动态规划算法实现

抽象思维与问题建模

对问题抽象,建立数学模型描述解决问题。


实验五

实现哈夫曼编码

全局最优(利益)与局部最优(利益)的辩证关系。

树立正确的价值观,正确处理全局(集体)和局部(个人)的关系。


实验六

0-1背包问题的回溯算法

回溯法找出所有解,在所有解中搜索。

树立完备性和全面看问题的观点。


实验七

旅行售货商问题实现

根据每个问题特点设计不同剪枝函数。

树立具体问题具体分析的辩证唯物主义观点。


实验八

最小重量机器设计问题

回溯法和分支限界法是穷举法的改进。

批判性思维,发现缺点,改进现有方法。

创新

方法

六、主要参考资料

[1]王晓东. 计算机算法设计与分析(第五版)[M].北京:电子工业出版社, 2018.

[2]屈婉玲,刘田等.算法设计与分析(第二版)[M].北京:清华大学出版社,2016.

[3]Thomas H. Cormen, et al. Introduction to Algorithms(third edition)[M]. The MIT Press, 2011.

[4]吕国英,李茹等.算法设计与分析(第三版)[M].北京:清华大学出版社,2015.

[5]杨克昌.计算机常用算法与程序设计案例教程(第二版)[M].北京:清华大学出版社, 2015.

[6]Robert Sedgewick. 算法(第四版)[M].北京:人民邮电出版社, 2012.

[7]Anany Levitin.算法设计与分析基础(第三版)[M].北京:清华大学出版社,2015.

[8]殷杰,郭贵春. 自然辩证法概论(修订版)[M]. 高等教育出版社, 2020.

七、考核方式、方法及实验成绩评定方法

考核成绩可以采用五级制或百分制。课程成绩考核主要由平时表现和实验报告组成。

(一)评分标准

考核

环节

<60

(不及格)

60-69

(及格)

70-79

(中等)

80-89

(良好)

90-100

(优秀)

平时

表现(验证性)

不能完成实验内容,程序调试及运行结果基本不正确,不能按时提交实验报告。

基本完成实验内容,程序调试及运行结果基本正确,能按时提交实验报告。

能够完成实验内容,程序调试及运行结果正确,按时提交实验报告。

能够较好完成实验内容,程序调试及运行结果正确,按时提交实验报告。

能够出色完成课内实验内容,程序运行稳定,方法正确,效率高,按时提交实验报告。

平时

表现(设计研究性)

问题解决方案设计不正确,程序实现及运行结果基本不正确,不能按时提交实验报告。

问题解决方案尚可,程序实现及运行结果基本正确,能按时提交实验报告。

问题解决方案设计基本合理,程序实现及运行结果基本正确,按时提交实验报告。

问题解决方案设计较好,效率较高,程序实现及运行结果正确,按时提交实验报告。

问题解决方案设计正确,效率高,程序运行稳定,按时提交实验报告。

平时

表现(综合性)

不能综合运用多种算法设计策略解决问题,问题解决方案设计不正确,程序实现及运行结果基本不正确,不能按时提交实验报告

能综合运用多种算法设计策略解决问题,问题解决方案尚可,程序实现及运行结果基本正确,能按时提交实验报告。

能综合运用多种算法设计策略解决问题,问题解决方案设计基本合理,能对解决问题方案比较分析评价,程序实现及运行结果基本正确,按时提交实验报告。

能综合运用多种算法设计策略解决问题,问题解决方案设计较好,效率较高,能对解决问题方案较为全面地比较分析评价,程序实现及运行结果正确,按时提交实验报告。

能综合运用多种算法设计策略解决问题,问题解决方案设计正确,效率高,能对解决问题方案全面比较分析评价,程序运行稳定,结果正确,按时提交实验报告。

实验

报告

实验报告组织结构不合理,内容不规范或不完整性,逻辑性差。语言表述能力差,算法复杂分析错误或没有,实验结果错误或没有。

实验报告组织结构合理性尚可,内容规范完整性尚可,逻辑性尚可。语言表述能力尚可,对算法复杂性进行了一定分析,分析基本正确,实验结果分析较少。

实验报告组织结构基本合理,内容基本规范完整,基本符合逻辑性。语言表述能力一般,算法复杂性分析比较全面,分析正确,实验结果分析一般。

实验报告组织结构较合理,内容比较规范完整,符合逻辑性。语言表述能力较好,算法复杂性分析比较全面,分析正确,实验结果分析较好。

实验报告组织结构合理,内容规范完整,逻辑清晰。语言表述能力出色,算法复杂性分析全面正确,实验结果分析准确,有独到见解。

(二)实验项目权重

考核环节

目标1

目标2

目标3

平时表现

实验报告

总权重

100%

100%

100%

撰稿人:刘伟

审核人:张鹏

批准人:鲁法明

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