2023D00019-数据结构与算法进阶实验-2023版本科专业人才培养方案教学大纲.docxVIP

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附件5-2

ADDINCNKISM.UserStyle《数据结构与算法进阶实验》课程教学大纲

（实验课程·2023版）

一、课程基本信息

课程号

2023D00019

开课单位

网络空间安全与计算机学院

课程名称

（中文）数据结构与算法进阶实验

（英文）DataStructureAdvancedAlgorithmExperiments

课程性质

必修

考核类型

考查

课程学分

1

课程学时

34

课程类别

学科基础课程（学科核心课）

适用专业（类）

人工智能

二、课程描述及目标

（一）课程简介

《数据结构与算法进阶实验》是人工智能专业的一门学科核心课程，是为配合《数据结构与算法进阶》而开设的实验教学环节。本实验课程针对理论课程的主要知识点开展实验教学，重点培养学生的理论联系实际的能力，能够编写质量高、风格好的程序来实现有关应用算法去解决实际问题，并会对算法进行合理的测试和评价，从而使学生得到系统的、科学的训练，为后续的相关课程奠定良好的软件基础。

（二）教学目标

通过本课程的学习，使学生在实际训练中熟练掌握数据的组织方式、存储方式及运算实现，掌握经典算法的设计与分析方法；会对所开发的程序进行有效测试、合理优化及正确评价，提升算法设计和软件开发能力。

课程目标1：理解数据结构与算法设计的基本原理，掌握逻辑结构、存储结构的设计及基本运算的实现；

课程目标2：能够理论与实践结合，针对实际问题选择有效数据表示方式和合理算法策略，设计和实现；

课程目标3：评价算法性能，分析算法的时间复杂度和空间复杂度，并改进和优化算法；

课程目标4：激发创新意识，在实践中培养自主学习和科学探究的能力。

三、课程目标对毕业要求的支撑关系

毕业要求指标点

课程目标

1-2：具有人工智能领域需要的数据分析能力，能针对具体的对象建立数学模型并利用计算机求解；

课程目标1

课程目标2

2-2：能基于相关科学原理和数学模型方法正确表达和分析人工智能的复杂工程问题；

课程目标2

课程目标3

4-2：能够根据人工智能领域复杂工程中特定对象特征，选择研究路线，设计实验方案；

课程目标2

课程目标3

4-4：能对实验结果进行分析和解释，并通过信息综合得到合理有效的结论。

课程目标3

12-2：具有自主学习的能力，包括对技术问题的理解能力，归纳总结的能力、提出问题的能力，批判性思维和创造性能力；

课程目标4

四、教学方式与方法

（一）教学方式

课堂讲授实验内容为辅、学生动手实验为主。

（二）教学方法

启发式教学、案例教学相结合。采用针对性的问题和目标来引导实践，兼顾因材施教和个性化引导，贯穿整个教学过程；并通过完成规范化的实验报告，培养学生严谨的工作作风。

五、教学重点与难点

（一）教学重点

运用数据结构与经典算法知识来有效的解决实际非数值计算问题，完成从算法设计到程序实现的转换，并对所设计算法进行时间和空间的性能分析；从软件开发的角度，理解分治策略、贪心策略、回溯算法、动态规划等算法思想，应用于解决实际问题并编码实现。

（二）教学难点

栈和队列的实际应用与编码实现；二叉树的非递归遍历算法；哈夫曼编码；最小生成树、关键路径、最短路径等基于图型结构的问题解决；排序树、哈希方法等索引与查找技术的应用与实现；将分治算法、贪心策略、动态规划等算法策略用于解决实际问题，并分析算法的时间、空间复杂度分析。

六、实验内容、基本要求与学时分配

序号

实验项目名称

实验内容与要求

学时

类型

对应课程目标

1

基础实验

--线性结构及应用

内容：

1.线性表应用：一元多项式的乘法与加法运算；

2.栈的应用：中缀表达式转换、后缀表达式求解；

3.（选做）队列应用：排队叫号系统。

要求：

1.掌握线性表、栈、队列的逻辑特点和运算实现；

2.掌握线性结构的顺序存储实现和链式存储实现；

3.学会使用栈和队列解决实际问题；

4.撰写软件文档和实验报告。

6

设计性

课程目标1

课程目标2

课程目标3

2

基础实验

--树型结构及应用

内容：

1.验证：针对二叉树的先序、中序、后序遍历方式，分别采用递归和非递归的方法实现遍历；

2.二叉树应用：哈夫曼编码器/译码器设计与实现；

3.（选做）以图形的方式展现树的直观形态。

要求：

1.掌握二叉树的逻辑结构和存储结构及基本操作；

2.运用树型结构描述和解决实际生产、生活中的问题。

3.撰写软件文档和实验报告。

6

验证性

设计性

课程目标1

课程目标2

课程目标3

3

基础实验

--图型结构及应用

内容：

1.拓扑排序应用：教学计划编排(或任务调度等应用)

2.关键路径应用：合理工程周期规划

3.（选做）最短路径应用：导游程序设计与实现

4.（选做）模拟社交网络构建与关键节点识别

要求：

1.掌握图的