1、算法设计与分析 Design and Analysis of Algorithms,任课教师：张岩 联系方式： 答疑地点：宋健研究院北427,2,2018/10/18,教材、参考书与课时安排,教材,算法设计与分析 吕国英 主编 清华大学出版社,3,2018/10/18,Introduction to Algorithms （Second） Thomas H. Common HIGHER EDUCATION PRESS,参考资料,计算机算法设计与分析 （第2版） 王晓东 电子工业出版社,4,2018/10/18,Introduction to the Design and Analysis o
2、f Algorithms Anany V.Levitin Addison-Wesley,5,2018/10/18,课时安排 授课 ：32学时 实验 : 16学时 作业要求 独立完成自己的工作，并进行抽查 实验要求 以组为单位进行算法设计，分工明确，各自完成自己的工作，独立书写实验报告,6,2018/10/18,统计在HIT OJ系统注册的同学信息：请在课下将注册用户名、学生姓名、学号 发到我邮箱。ACM.HDU.EDU.CN ACM.HIT.EDU.CN,7,2018/10/18,主要内容,算法分析体系及计量 算法基本工具及优化技巧 基本的算法策略 迭代算法 蛮力法 分治算法 贪婪算法 动态规
3、划,图的搜索算法 广度优先搜索 深度优先搜索 回溯法 分支限界法 算法设计实践,8,2018/10/18,第1章 算法概述,主要内容,算法描述,现代常用算法概览,用计算机求解问题与算法,9,2018/10/18,学习目标：用计算机求解问题 用计算机求解问题与算法 问题求解 人工智能的成就博奕 模拟人类的智能去解决问题 用计算机求解问题的步骤 一、问题分析（checklist）,在原始表达中，所用术语都有准确的定义？ 题目中提供了哪些信息？它们的作用？ 题目要求的结果是什么？ 是否有潜在的信息？ 判定求解结果所需要的中间结果有哪些？,10,2018/10/18,二、数学模型的建立 最适合于此问题
4、的数学模型是什么？ 是否有已经解决的类似问题可以借鉴？ 注重对不同模型的分析与比较 三、算法设计与选择 从数据结构、模型等方面进行考虑 四、算法表示 流程图、盒图、PAD图和伪码等,11,2018/10/18,五、算法分析 时间与空间上的开销 建立衡量算法优劣的标准 六、算法实现 七、程序调试 选择测试方法与测试实例 八、文档编制,12,2018/10/18,算法及其要素和特性 算法定义（按照某种机械步骤一定可以得到问题结果的处理过程） 算法的三要素 操作（算术、关系、逻辑、数据传送） 控制结构 数据结构 算法的基本性质 目的性、分步性、有序性、有限性、操作性 算法的地位 是计算机科学中最具有
5、方法论性质的核心概念 基本特征 有穷性、确定性、可行性、有输入输出,13,2018/10/18,算法设计及基本方法 质量指标 正确性、可读性、健壮性、高效率与低存储需求 结构化方法本书采用的方法 自顶向下，逐步求精 模块化设计简单、独立和完整 模块间的接口 面象对象方法 抽象化、封装性、多态性、继承性 从算法到实现 数据类型的选择 计算过程的差异 结果的输出格式 测试、调试,14,2018/10/18,算法描述 算法描述简介 自然语言 流程图 盒图 PAD图 伪代码 程序设计语言（不是很适合算法描述）,P,Y,N,A,B,S1,S2,S3,P=P1,P=P2,P=Pn,15,2018/10/1
6、8,算法描述约定（类C） 3种基本控制结构 数据结构 模块及模块间的接口方式的描述 其他说明 运算符采用较通用的形式 mod、逻辑运算法 表示整除；/带小数的除 不等号 注释用/ input/print 库函数的使用,16,2018/10/18,一个简单问题的求解过程,17,2018/10/18,for( int i=(a=1; i-)if(a%i=0 ,例1-1求两个正整数的最大公约数,int a=343426662; int b=345464642;,12s,18,2018/10/18,数学模型：a、b0,求c。c能整除a、b，且a/c与b/c互质 算法设计：“短除法”。找出两数的所有公约
7、数，累乘。,int t=1;for(int i=2;i=a ,7s,19,2018/10/18,辗转相除法,int c=a%b;while(c!=0)a=b; b=c; c=a%b;printf(“%dn“,b);,0.2s,a,b,c,90,50,40,50,40,10,40,10,0,20,2018/10/18,现代常用算法概览 压缩算法 概念：采用特殊的编码方式来保存数据，使数据占用的存储空间比较小。 应用：文字、图形、图像 分类：（非）即时压缩、数据和文件压缩、无损（2：15：1）与有损压缩,21,2018/10/18,压缩原理：冗余、频度、相关性 压缩算法 无损压缩：Huffman、
8、字典压缩等 有损压缩：脉冲编码调制（PCM）、线性预测（LPC）、矢量量化（VQ）离散小波变换（DWT）等 加密算法 概述：信息安全的核心技术 加密/解密算法 其它加密方法,22,2018/10/18,人工智能算法 概念：人类智能的计算机模拟 研究方法：仿生学、计算机数学、心理学等 现状与未来：实现了人类左脑的逻辑推理；将来仿人类右脑的模糊处理能力和整个大脑的并行化处理 并行算法 概念：把一个事物的行为看成是多个事物互相作用的结果 目的：提高计算速度；解决传统计算机无法解决的问题 划分、子问题交互、映射,23,2018/10/18,其它实用算法 数值算法 Maple、MATLAB、Mathematica等 运筹学相关算法、LINDO 统计分析算法 SPSS、SAS 网络搜索引擎算法 提高搜索引擎对用户检索提问的理解,24,2018/10/18,对检索结果进行处理（排名算法） 基于链接评价的搜索引擎（Google） 基于大众性搜索引擎（Direct Hit） 确定搜索范围，提高搜索引擎的针对性 垂直搜索 非www信息搜索（ftp、doc类搜索） 优化检索结果 纯净搜索引擎 元搜索引擎,25,2018/10/18,本章小结,计算机求解问题的步骤 算法设计基本方法 算法描述 现代常用算法的概述，包括分类、研究现状及发展,
