《算法设计与分析》课程教学大纲

《算法设计与分析》课程教学大纲

一、课程基本信息课程名称算法设计与分析课程代码课程类型专业核心课程授课语言中文开课学院网络安全学院开课年级二年级/三年级面向专业网络安全、信息安全、密码学总学分

2.5理论学分2实践学分

0.5总学时44理论学时32实践学时12先修课程名称离散数学、数据结构后续课程名称无《算法设计与应用》林海，曹越，陈治宏著，机械工业出版主要教材社,ISBN9787111761464《算法导论（原书第3版）》,Thomas H.Cormen等著，殷建参考书目平等翻译，机械工业出版社，ISBN9787111407010课程负责人及团队成员角色姓名职称课程中承担任务电子邮箱所在单位负责人林海国家网络副教授理论课授课lin.hai@whu.edu安全学院.cn成员李雨晴国家网络副研究理论课授课li.yuqing@whu.e安全学院员du.cn成员张子君国家网络副研究理论课授课zijunzhang@whu.安全学院员edu.cn成员蔡波国家网络副教授理论课授课caib@whu.edu.cn安全学院

二、课程目标（提示结合本校办学定位、培养目标及人才培养方案，对学生学习本课程后应习得的价值观、专业知识以及应用相关知识的能力水平等方面进行阐述400字以内）

1.价值观塑造方面1）培养学生的逻辑思维和数学素养，让学生能够用严谨、清晰、有效的方式表达和解决问题，形成科学、理性、客观的价值取向2）培养学生的创新思维和探索精神，让学生能够在不同情境中发现问题、提出问题、解决问题，形成创造、主动、积极的价值取向3）培养学生的合作思维和社会责任感，让学生能够在团队中分享知识、交流想法、协作解决问题，形成合作、包容、公益的价值取向

2.知识获得方面1）学习算法设计的常用方法，包括分治、动态规划、贪心、回溯与分支限界等算法2）学习算法分析的理论工具，能够分析算法的运行时间，了解算法的效率估计、改进途径、计算复杂度、难解问题等重要内容3）学习对简单计算问题的建模、分析、算法设计、算法优化和编程求解

3.能力培养方面1）培养学生分析问题和解决问题的能力，课程通过对算法的设计和分析，培养学生分析问题和解决问题的能力2）增强学生创新能力,通过本课程的学习，了解经典和前沿算法的思想和技巧，从而激发学生的创新思维，培养创新精神

三、课程简介（400字以内）算法是计算机最核心的内容，计算机科学也被称为算法科学本课程主要通过介绍常见的算法设计策略及复杂性分析方法，培养学生分析问题和解决问题的能力，为开发高效的软件系统及参加相关领域的研究工作奠定坚实的基础该课程理论与实践并重，内容具有综合性、广泛性和系统性，是一门集应用性、创造性及实践性为一体的综合性极强的课程，通过对本课程的学习，学生需要掌握递归与分治、动态规划、贪心算法、回溯等基本的算法，并能将这些算法应用到实际中来解决实际问题课程通过线上和线下相结合的方式进行教学课前，通过线上课程视频预习相关知识点，做到对知识点知其然；课中，通过互动式教学，让学生知其然，也知其所以然；课后，通过视频复习，线上答疑，代码开发等方式让学生对所学知识进一步巩固

四、教学理念（提示结合课程的专业定位、价值目标、内容与特色，挖掘其中的课程思政元素，重视培养学生的马克思主义的世界观与方法论、深厚的人文素养与严谨的科学精神等，实现“成人”教育和“成才”教育的有机结合300字以内）算法设计与分析课程的教学目的是让学生掌握算法设计的基本技巧和方法，能够分析算法的复杂性，根据不同的场景设计算法解决一些较综合的问题从而培养学生的创新思维和探索精神，提高学生的素质和能力，为学生的专业发展和社会服务打下坚实的基础通过激发学生的主动学习兴趣，培养他们的独立思考和问题解决能力，实现成人教育的目标通过实际的问题和项目，让学生应用所学知识，培养他们的实际技能和创新能力，实现成才教育的目标同时，课程教学强调算法课程的社会价值和科学性，教育学生如何运用马克思主义的辩证唯物主义世界观和方法论来分析和理解计算机科学领域中的问题

五、课程设计教学方式与方法章节教学内容学时对应的课程目标算法概念、复杂度课堂讲授、

1.掌握什么是算法，算法能解决14分析、堆和不课堂什么，算法的特征等基本讨论相交集数据结构概念；

2.掌握时间复杂度分析和空间复杂度分析掌握堆和不相交集

1.掌握基于比较的排序算法；

2.掌握非比较的排序算法；排序算法及其复杂课堂讲授、

223.重点通过排序算法进行复度课堂讨论杂度分析

1.掌握递归的概念，通过递归的方式实现搜索、排序、整数课堂讲授、划分等问题；3递归3课堂讨论

2.掌握复杂度的递归求解方法，如代入法、递归式方法、主方法

1.理解分治的基本方法（分解、解决、合并）；课堂讲授、

2.掌握用分治解决最大子数4分治5课堂讨论组、最近点对、寻找第k小元素等问题；

3.分治复杂度分析

1.理解动态规划原理，基本步骤；

2.掌握用动态规划解决最大课堂讲授、5动态规划6子数组、0T背包、旅行商等问课堂讨论题；

3.掌握状态压缩动态规划方法贪心算法6课堂讲

1.通过将动态规划和贪心算6授、课堂法进行比较，理解贪心算法的讨论基本概念和原理；

2.掌握贪心算法的原理，基本步骤；

3.掌握用贪心算法解决小数背包和0-1背包问题、最小生成树问题、霍夫曼编码问题

1.掌握深度优先搜索、广度优先搜索；课堂讲授、7图算法

62.掌握图算法的应用；课堂讨论

3.掌握单源最短路径，多源最短路径算法

1.理解回溯和分支限界的基本概念、通用方法；

2.理解状态空间树；课堂讲授、

3.掌握回溯和分支限界的相8回溯和分支限界6课堂讨论同点和不同点，用这两个算法求解单源最短路径、0T背包、旅行商问题、任务分配等问题

1.掌握基于图的匈牙利算法；课堂讲授、

2.掌握基于矩阵的匈牙利算9匹配与指派6课堂讨论法

六、课程考核

1.考核方式采用考试（开卷或闭卷）/考查（论文、小组作业等）的方式半开卷考试

2.成绩评定方式平时成绩、期末成绩等平时成绩（包括课后作业、代码开发、考勤）占30%期末考试占70%制定人林海审定人日期。