《算法設計與分析》教學大綱課程名稱：算法設計與分析課程編號：1332英文名稱：DesignandAnalysisofAlgorithms學時：32學時 學分：2學分開課學期：第4學期適用專業：數據科學與大數據技術專業課程類別：理論課課程性質：專業方向與拓展課先修課程：高等數學、線性代數、Python程序設計、程序設計基礎（C語言）、數據結構一、課程的性質及任務《算法設計與分析》課程是數據科學與大數據技術專業學生的專業方向與拓展課，通過本課程的學習，使學生能夠根據問題需求設計算法和分析算法的效率，通過對實際的舉例輔助學生更加深入地理解常用的算法設計技術與分析方法，培養學生計算思維和求解問題的能力。依據河北工程大學數據科學與大數據技術專業培養計劃，本課程需要培養學生的能力是：理解問題的算法設計與效率分析所涉及的基本概念和基礎知識（畢業要求指標2.2）。掌握基本的算法分析方法和常見的算法設計方法，能熟練應用課程介紹的算法設計方法來解決軟件開發中的實際問題（畢業要求指標2.4）。通過對算法實例的分析，進一步加深對算法設計方法的認識和理解，鍛煉獨立分析問題和解決問題的能力（畢業要求指標4.2）。二、課程目標與要求2.1課程目標掌握算法設計與分析的常用設計技術和分析方法。掌握幾種遞推方程的求解。能夠分析算法的時間復雜度。能夠理解課堂講解的算法實例。

算法設計與分析課程教學大綱PAGE8PAGE3632.2課程目標與畢業要求對應關系課程目標畢業要求二級指標畢業要求1234●●2.2能夠基于數據科學相關科學原理和數學模型方法正確表達大數據應用領域的復雜工程問題2.掌握統計與機器學習的基本方法，能夠綜合運用數學、自然科學和數據科學的基本原理，對復雜的工程系統，識別問題、描述問題并通過文獻研究分析與大數據相關的工程問題，以獲得有效結論?！?.4能運用數據科學與大數據技術的基本原理，借助文獻研究，分析過程的影響因素，獲得有效結論●4.2能夠針對智能信息系統設計、大數據技術應用等大數據應用領域的復雜工程問題設計實驗方案、構建實驗系統和測試平臺、獲得實驗結果4.能夠基于數據科學與大數據技術原理并采用科學方法對大數據應用領域的復雜工程問題進行研究，包括設計實驗、分析與解釋數據、并通過信息綜合得到合理有效的結論。2.3課程目標與培養環節對應矩陣序號課程目標理論教學課后作業1掌握算法設計與分析的常用設計技術和分析方法。HL2掌握幾種遞推方程的求解。ML3能夠分析算法的時間復雜度。M4能夠理解課堂講解的算法實例。HL注：H表示該能力的在此環節重點培養；M表示該能力在此環節有應用要求；L表示該能力在此環節有所涉及。人工智能基礎課程教學大綱PAGE2PAGE3692.4目標達成度的評價課程目標1主要通過理論教學環節進行培養，在課后作業中有所涉及。主要通過課堂提問、課后作業和期末考試中進行考核。目標達成綜合以上內容進行評價。課程目標2、3主要通過理論教學環節，在課后作業中有所涉及。主要通過通過課后作業和期末考試中進行考核。目標達成綜合以上內容進行評價。課程目標4主要通過理論教學環節進行培養，在期末考試中有應用要求。主要通過期末考試算法設計分析類題目進行考核。目標達成綜合以上內容進行評價。三、教學方法及手段理論教學以課堂講授為主，面向基礎知識的準確、扎實掌握，突出對算法設計方法的講解、對相關實例和設計分析方法的講授；理論教學與課后作業相結合，進行算法設計與分析的應用訓練。課程強調學生的自主學習，強調通過自學的方式消化、吸收課程的龐大知識量。四、課程的基本內容與教學要求第1章基礎知識[教學目的與要求]：理解問題、算法的概念、算法的時間復雜性；掌握幾種求解遞推方程問題的方法；掌握問題求解的基本步驟。[本章主要內容]：1.1算法的基本概念（支撐課程目標1）1.2算法的偽碼描述（支撐課程目標2）1.3算法的數學基礎（支撐課程目標1、2）[本章重點]：問題、算法及時間復雜度的概念。遞推方程的求解。問題求解的基本步驟。[本章難點]：遞歸樹方法的理解。第2章分治策略[教學目的與要求]：理解分治策略的基本思想，掌握分治策略的兩種改進途徑，了解分治策略的具體應用。[本章主要內容]：2.1分治策略的基本思想（支撐課程目標1）2.2分治算法的分析技術（支撐課程目標1、3）2.3改進分治算法的途徑（支撐課程目標1、4）[本章重點]：芯片測試。分治策略的基本思想。矩陣乘法。[本章難點]：芯片測試和平面點對。第3章動態規劃[教學目的與要求]：理解動態規劃的基本思想和設計步驟，掌握動態規劃的分析技術和求解方法。了解動態規劃算法的應用算例。[本章主要內容]：3.1動態規劃的設計思想（支撐課程目標1、2）3.2動態規劃的設計要素3.3動態規劃的典型應用（支撐課程目標3、4）[本章重點]：動態規劃算法的遞歸實現和迭代實現。矩陣鏈相乘。投資問題。背包問題。[本章難點]：矩陣鏈相乘的問題求解。投資問題的求解。第4章貪心算法[教學目的與要求]：了解貪心算法的設計思想，掌握貪心算法的設計技術和分析方法，能夠進行正確性證明。[本章主要內容]：4.1貪心法的設計思想（支撐課程目標1）4.2貪心法的正確性證明（支撐課程目標4）[本章重點]：活動選擇問題的算法設計。活動選擇問題的正確性證明。集裝箱問題。[本章難點]：貪心法的正確性證明。第5章回溯法與分支限界[教學目的與要求]：了解回溯算法的基本思想，掌握多米諾性質分析方法，了解分支限界的設計思想和步驟。[本章主要內容]：5.1回溯法的基本思想（支撐課程目標1）5.2回溯法的適用條件（支撐課程目標1、4）5.3l分支限界的基本思想（支撐課程目標1）[本章重點]：N皇后問題。0-1背包問題。貨郎問題。不等式求解[本章難點]：回溯算法的應用。五、課程學時分配教學課次教學內容教學環節與計劃時數教學環節計劃時數1基礎知識理論課52分治策略理論課93動態規劃理論課8４貪心算法理論課45回溯法與分支限界理論課6六、課程考核與成績評定6.1考核方式考核環節包括課程學習過程考核和期末考試，其中課程過程考核占總成績的30%，分別由課堂表現、課后作業進行評定；期末考試成績占總成績的70%。各環節的比重如下?？己谁h節比重合計過程考核（平時成績）課堂表現15%30%作業15%期末成績期末測試70%70%總計100%100%6.2考核內容及要求本課程為考試課?？己藘热菁胺种捣峙淙缦隆？己朔绞娇己藘热莘种嫡n程目標總分值期末考試70%基礎知識4～8目標1、2100分分治策略10～20目標1、3、4動態規劃10～25目標1、3、4貪心算法10～20目標1回溯法與分支限界5～20目標1、4過程考核30%課堂表現課堂提問、出勤情況15目標1、3、415分課后作業作業完成情況15目標1、2、415分6.3成績評定1.課堂表現課堂表現總分15分，由課堂提問與課堂出勤情況評定。2.課后作業課后作業總分15分，由作業完成情況評定。每學期布置作業5次，每次作業占3分，評分標準如下；評分標準分值標準描述課后作業3能夠按時認真完成作業、作業態度認真、書寫清楚、答案正確2能夠按時完成作業、作業態度較好、書寫較清楚、答案基本正確1能夠按時完成作業、作業態度一般、書寫不清楚、答案錯誤較多0不交作業或作業態度不認真、抄襲他人作業4.期末考試采用閉卷考試形式進行，期末成績為百分制，計入總成績時乘以70%，由教務處安排考試流程，考試內容須覆蓋支撐全部畢業要求指標的授課內容，考試完成后在綜合教務系統中按照設定的占比系數錄入成績。七、課程評價與持續改進7.1課程評價課程評價周期定為每1年評價一次。設置達成情況目標值，采用成績分析法進行評價。課程達成評價根據數據科學與大數據技術專業課程達成評價方法進行計算，評價結果用于持續改進。大數據科學系負責人組織教師實施課程評價，制定持續改進措施，監督持續改進過程。課程負責人負責撰寫課程考核總結報告，實施課程評價持續改進。7.2持續改進1）日常教學：根據學生學習情況，教師采取座談會、與學生單獨交流，及時調