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智能算法通识教程实验指导

智能算法通识教程实验指导

出版社:清华大学出版社出版时间:2023-08-01
开本: 其他 页数: 168
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智能算法通识教程实验指导 版权信息

智能算法通识教程实验指导 本书特色

学生通过对若干适用于大多数专业的通用算法的编程实际练习,在实验中锻炼寻找算法库、使用算法库解决自己专业应用问题的能力。
通过学习本教材,学生能够理解和掌握经典算法和数据结构,了解高级算法的原理;能够具备结合本专业实际应用,设计出高效算法和数据结构的能力;能够具备利用开源平台和工具软件,快速实现应用原型的能力。

智能算法通识教程实验指导 内容简介

本书为“智能算法通识”课程的配套实验用书。“智能算法通识”课程主要面向理工类非计算机专业,和传统程序设计课程相比,主要注重提高算法和问题求解能力,课程从培养学生的算法技能出发,让学生通过对若干适用于大多数专业的通用算法的编程实际练习,在实验中锻炼寻找算法库、使用算法库解决自己专业应用问题的能力。 本书涵盖了“智能算法通识”课程的所有基本题目类型。实验项目从问题角度划分有逻辑推理题、数学问题算法(如多项式插值、非线性方程求解、线性方程组求解等)、文字处理题、数据结构题(如线性表、栈、队列、二叉树、哈夫曼树、图等);从求解问题的算法策略角度划分有穷举法、分治法、动态规划、贪心法等。大部分题目具有应用背景,而且实用有趣(如马踏棋盘问题、背包问题、道路规划问题等)。 同时,本书中所有例题和实验项目给出了源程序和运行结果。源程序格式规范,如标识符命名、注释、缩进等方面,在书中告诉学生哪些是良好的编程习惯。 本书可作为高等学校理工类非计算机专业算法设计类课程的实验教材,也可以作为程序设计及算法设计爱好者的自学用书。

智能算法通识教程实验指导 目录

第1章算法基础1
1.1算法基本概念1
1.1.1算法的效率1
1.1.2大O表示法2
1.1.3主定理求解算法时间复杂度(选学)4
1.2数据结构基本概念6
1.2.1相关术语6
1.2.2逻辑结构和物理结构(存储结构)6
1.2.3抽象数据类型7
1.3Visual Studio操作说明8
1.3.1下载安装8
1.3.2创建C 项目8
1.3.3更改背景颜色字体大小12
1.4DevC 操作说明13
1.4.1下载安装13
1.4.2创建C 项目13
1.4.3更改字体大小14
第2章数学若干问题15
2.1判断整数n是否为质数15
2.1.1实验目的及要求15
2.1.2实验内容15
2.1.3实验原理15
2.1.4实验步骤16
2.1.5参考代码16
2.1.6实验结果17
2.1.7实验总结18
2.2筛法求质数表程序加注释19
2.2.1实验目的及要求19
2.2.2实验内容19
2.2.3实验原理19
2.2.4实验步骤20
2.2.5参考代码20
2.2.6实验结果21
2.2.7实验总结22
2.3列举整数N的所有质因子23
2.3.1实验目的及要求23
2.3.2实验内容23
2.3.3实验原理23
2.3.4实验步骤24
2.3.5参考代码24
2.3.6实验结果24
2.3.7实验总结25
2.4一元多项式除法26
2.4.1实验目的及要求26
2.4.2实验内容26
2.4.3实验原理26
2.4.4实验步骤27
2.4.5参考代码27
2.4.6实验结果30
2.4.7实验总结31
2.5差商和牛顿插值多项式31
2.5.1实验目的及要求31
2.5.2实验内容32
2.5.3实验原理32
2.5.4实验步骤33
2.5.5参考代码34
2.5.6实验结果35
2.5.7实验总结37
2.6二分法求解方程的根37
2.6.1实验目的及要求37
2.6.2实验内容37
2.6.3实验原理38
2.6.4实验步骤39
2.6.5参考代码39
2.6.6实验结果40
2.6.7实验总结41
2.7牛顿迭代法求方程的根41
2.7.1实验目的及要求41
2.7.2实验内容41
2.7.3实验原理41
2.7.4实验步骤42
2.7.5参考代码43
2.7.6实验结果43
2.7.7实验总结44
2.8(选作)一元线性回归44
2.8.1实验目的及要求44
2.8.2实验内容44
2.8.3实验原理44
2.8.4实验步骤46
2.8.5参考代码46
2.8.6实验结果47
2.8.7实验总结48
2.9(选作)求N!的尾部有连续多少个零(N≥50)48
2.9.1实验目的及要求48
2.9.2实验内容48
2.9.3实验原理48
2.9.4实验步骤49
2.9.5参考代码49
2.9.6实验结果50
2.9.7实验总结51
第3章线性数据结构52
3.1顺序表基本操作52
3.1.1实验目的及要求52
3.1.2实验内容52
3.1.3实验原理52
3.1.4实验步骤53
3.1.5参考代码54
3.1.6实验结果55
3.1.7实验总结56
3.2单链表基本操作56
3.2.1实验目的及要求56
3.2.2实验内容56
3.2.3实验原理56
3.2.4实验步骤58
3.2.5参考代码58
3.2.6实验结果60
3.2.7实验总结60
3.3栈的存储与应用60
3.3.1实验目的及要求60
3.3.2实验内容61
3.3.3实验原理61
3.3.4实验步骤62
3.3.5参考代码62
3.3.6实验结果64
3.3.7实验总结65
3.4队列的存储与应用65
3.4.1实验目的及要求65
3.4.2实验内容65
3.4.3实验原理66
3.4.4实验步骤67
3.4.5参考代码67
3.4.6实验结果70
3.4.7实验总结71
第4章树和图72
4.1二叉树的封装与遍历72
4.1.1实验目的及要求72
4.1.2实验内容72
4.1.3实验原理72
4.1.4实验步骤78
4.1.5参考代码78
4.1.6实验结果80
4.1.7实验总结81
4.2哈夫曼树与哈夫曼编码81
4.2.1实验目的及要求81
4.2.2实验内容81
4.2.3实验原理82
4.2.4实验步骤83
4.2.5参考代码84
4.2.6实验结果88
4.2.7实验总结89
4.3图的邻接表存储89
4.3.1实验目的及要求89
4.3.2实验内容89
4.3.3实验原理90
4.3.4实验步骤91
4.3.5参考代码91
4.3.6实验结果93
4.3.7实验总结94
4.4图的深度优先遍历94
4.4.1实验目的及要求94
4.4.2实验内容94
4.4.3实验原理95
4.4.4实验步骤96
4.4.5参考代码96
4.4.6实验结果99
4.4.7实验总结100
4.5图的*短路径算法100
4.5.1实验目的及要求100
4.5.2实验内容100
4.5.3实验原理101
4.5.4实验步骤102
4.5.5参考代码103
4.5.6实验结果107
4.5.7实验总结107
第5章贪心算法108
5.1找零问题108
5.1.1实验目的及要求108
5.1.2实验内容108
5.1.3实验原理109
5.1.4实验步骤109
5.1.5参考代码109
5.1.6实验结果110
5.1.7实验总结110
5.2活动安排问题111
5.2.1实验目的及要求111
5.2.2实验内容111
5.2.3实验原理111
5.2.4实验步骤112
5.2.5参考代码112
5.2.6实验结果114
5.2.7实验总结115
5.3普通背包问题115
5.3.1实验目的及要求115
5.3.2实验内容115
5.3.3实验原理116
5.3.4实验步骤116
5.3.5参考代码116
5.3.6实验结果119
5.3.7实验总结120
5.4马踏棋盘问题120
5.4.1实验目的及要求120
5.4.2实验内容120
5.4.3实验原理121
5.4.4实验步骤124
5.4.5参考代码124
5.4.6实验结果127
5.4.7实验总结127
5.5渡河问题128
5.5.1实验目的及要求128
5.5.2实验内容128
5.5.3实验原理128
5.5.4实验步骤129
5.5.5参考代码129
5.5.6实验结果130
5.5.7实验总结131
第6章动态规划算法132
6.1挖金矿问题132
6.1.1实验目的及要求132
6.1.2实验内容132
6.1.3实验原理132
6.1.4实验步骤137
6.1.5参考代码138
6.1.6实验结果140
6.1.7实验总结141
6.201背包问题141
6.2.1实验目的及要求141
6.2.2实验内容141
6.2.3实验原理141
6.2.4实验步骤142
6.2.5参考代码143
6.2.6实验结果145
6.2.7实验总结145
6.3求连续子数组*大和145
6.3.1实验目的及要求145
6.3.2实验内容146
6.3.3实验原理146
6.3.4实验步骤147
6.3.5参考代码147
6.3.6实验结果149
6.3.7实验总结150
6.4*长公共子序列问题150
6.4.1实验目的及要求150
6.4.2实验内容151
6.4.3实验原理151
6.4.4实验步骤153
6.4.5参考代码153
6.4.6实验结果154
6.4.7实验总结154
第1章算法基础1
1.1算法基本概念1
1.1.1算法的效率1
1.1.2大O表示法2
1.1.3主定理求解算法时间复杂度(选学)4
1.2数据结构基本概念6
1.2.1相关术语6
1.2.2逻辑结构和物理结构(存储结构)6
1.2.3抽象数据类型7
1.3Visual Studio操作说明8
1.3.1下载安装8
1.3.2创建C 项目8
1.3.3更改背景颜色字体大小12
1.4DevC 操作说明13
1.4.1下载安装13
1.4.2创建C 项目13
1.4.3更改字体大小14
第2章数学若干问题15
2.1判断整数n是否为质数15
2.1.1实验目的及要求15
2.1.2实验内容15
2.1.3实验原理15
2.1.4实验步骤16
2.1.5参考代码16
2.1.6实验结果17
2.1.7实验总结18
2.2筛法求质数表程序加注释19
2.2.1实验目的及要求19
2.2.2实验内容19
2.2.3实验原理19
2.2.4实验步骤20
2.2.5参考代码20
2.2.6实验结果21
2.2.7实验总结22
2.3列举整数N的所有质因子23
2.3.1实验目的及要求23
2.3.2实验内容23
2.3.3实验原理23
2.3.4实验步骤24
2.3.5参考代码24
2.3.6实验结果24
2.3.7实验总结25
2.4一元多项式除法26
2.4.1实验目的及要求26
2.4.2实验内容26
2.4.3实验原理26
2.4.4实验步骤27
2.4.5参考代码27
2.4.6实验结果30
2.4.7实验总结31
2.5差商和牛顿插值多项式31
2.5.1实验目的及要求31
2.5.2实验内容32
2.5.3实验原理32
2.5.4实验步骤34
2.5.5参考代码34
2.5.6实验结果35
2.5.7实验总结37
2.6二分法求解方程的根37
2.6.1实验目的及要求37
2.6.2实验内容37
2.6.3实验原理38
2.6.4实验步骤39
2.6.5参考代码39
2.6.6实验结果40
2.6.7实验总结41
2.7牛顿迭代法求方程的根41
2.7.1实验目的及要求41
2.7.2实验内容41
2.7.3实验原理41
2.7.4实验步骤42
2.7.5参考代码43
2.7.6实验结果43
2.7.7实验总结44
2.8(选作)一元线性回归44
2.8.1实验目的及要求44
2.8.2实验内容44
2.8.3实验原理44
2.8.4实验步骤46
2.8.5参考代码46
2.8.6实验结果47
2.8.7实验总结48
2.9(选作)求N!的尾部有连续多少个零(N≥50)48
2.9.1实验目的及要求48
2.9.2实验内容48
2.9.3实验原理48
2.9.4实验步骤49
2.9.5参考代码49
2.9.6实验结果50
2.9.7实验总结51
第3章线性数据结构52
3.1顺序表基本操作52
3.1.1实验目的及要求52
3.1.2实验内容52
3.1.3实验原理52
3.1.4实验步骤53
3.1.5参考代码54
3.1.6实验结果55
3.1.7实验总结56
3.2单链表基本操作56
3.2.1实验目的及要求56
3.2.2实验内容56
3.2.3实验原理56
3.2.4参考代码58
3.2.5实验结果60
3.2.6实验总结60
3.3栈的存储与应用60
3.3.1实验目的及要求60
3.3.2实验内容61
3.3.3实验原理61
3.3.4实验步骤62
3.3.5参考代码62
3.3.6实验结果64
3.3.7实验总结65
3.4队列的存储与应用65
3.4.1实验目的及要求65
3.4.2实验内容65
3.4.3实验原理66
3.4.4实验步骤67
3.4.5参考代码67
3.4.6实验结果70
3.4.7实验总结71
第4章树和图72
4.1二叉树的封装与遍历72
4.1.1实验目的及要求72
4.1.2实验内容72
4.1.3实验原理72
4.1.4实验步骤78
4.1.5参考代码78
4.1.6实验结果80
4.1.7实验总结81
4.2哈夫曼树与哈夫曼编码81
4.2.1实验目的及要求81
4.2.2实验内容81
4.2.3实验原理82
4.2.4实验步骤83
4.2.5参考代码84
4.2.6实验结果88
4.2.7实验总结89
4.3图的邻接表存储89
4.3.1实验目的及要求89
4.3.2实验内容89
4.3.3实验原理90
4.3.4实验步骤91
4.3.5参考代码91
4.3.6实验结果93
4.3.7实验总结94
4.4图的深度优先遍历94
4.4.1实验目的及要求94
4.4.2实验内容94
4.4.3实验原理95
4.4.4实验步骤96
4.4.5参考代码96
4.4.6实验结果99
4.4.7实验总结100
4.5图的*短路径算法100
4.5.1实验目的及要求100
4.5.2实验内容100
4.5.3实验原理101
4.5.4实验步骤102
4.5.5参考代码103
4.5.6实验结果107
4.5.7实验总结107
第5章贪心算法108
5.1找零问题108
5.1.1实验目的及要求108
5.1.2实验内容108
5.1.3实验原理109
5.1.4实验步骤109
5.1.5参考代码109
5.1.6实验结果110
5.1.7实验总结110
5.2活动安排问题111
5.2.1实验目的及要求111
5.2.2实验内容111
5.2.3实验原理111
5.2.4实验步骤112
5.2.5参考代码112
5.2.6实验结果114
5.2.7实验总结115
5.3普通背包问题115
5.3.1实验目的及要求115
5.3.2实验内容115
5.3.3实验原理116
5.3.4实验步骤116
5.3.5参考代码116
5.3.6实验结果119
5.3.7实验总结120
5.4马踏棋盘问题120
5.4.1实验目的及要求120
5.4.2实验内容120
5.4.3实验原理121
5.4.4实验步骤124
5.4.5参考代码124
5.4.6实验结果127
5.4.7实验总结127
5.5渡河问题128
5.5.1实验目的及要求128
5.5.2实验内容128
5.5.3实验原理128
5.5.4实验步骤129
5.5.5参考代码129
5.5.6实验结果130
5.5.7实验总结131
第6章动态规划算法132
6.1挖金矿问题132
6.1.1实验目的及要求132
6.1.2实验内容132
6.1.3实验原理132
6.1.4实验步骤137
6.1.5参考代码138
6.1.6实验结果140
6.1.7实验总结141
6.201背包问题141
6.2.1实验目的及要求141
6.2.2实验内容141
6.2.3实验原理141
6.2.4实验步骤142
6.2.5参考代码143
6.2.6实验结果145
6.2.7实验总结145
6.3求连续子数组*大和145
6.3.1实验目的及要求145
6.3.2实验内容146
6.3.3实验原理146
6.3.4实验步骤147
6.3.5参考代码147
6.3.6实验结果149
6.3.7实验总结150
6.4*长公共子序列问题150
6.4.1实验目的及要求150
6.4.2实验内容151
6.4.3实验原理151
6.4.4实验步骤153
6.4.5参考代码153
6.4.6实验结果154
6.4.7实验总结154
第1章微型计算机基础1
1.1从一段程序认识计算机系统3
1.1.1程序在计算机中的表示与执行3
1.1.2硬件系统的组成5
1.1.3冯·诺依曼结构8
1.1.4微机中的总线11
1.1.5操作系统对硬件的管理15
1.1.6后PC时代——嵌入式技术的发展17
1.1.7计算机系统中的几个重要概念20
1.2计算机中的数制及编码22
1.2.1常用数制22
1.2.2不同数制之间的转换23
1.2.3十进制数编码与字符编码26
1.3计算机中数的表示与运算29
1.3.1无符号整数的表示与运算29
1.3.2有符号整数的表示30
1.3.3补码运算33
1.3.4从补码数中获取真值35
1.3.5数的表示范围与溢出问题36
1.3.6定点数与浮点数38
1.4计算机中的基本逻辑电路与加法电路40
1.4.1基本逻辑运算与逻辑门40
1.4.2复合逻辑运算及其逻辑电路42
1.4.3译码器44
1.4.4二进制的加法电路44
1.4.5实现减法运算转换为加法运算的电路46
习题47
第2章微处理器技术49
2.1微处理器的结构与发展50
2.1.1从8位到32位微处理器时代50
2.1.2现代微处理器51
2.1.3多核技术53
2.1.4微处理器的基本组成55
2.2Intel x8616微处理器57
2.2.18088的引脚定义58
2.2.28086/8088的功能结构61
2.2.38086/8088的内部寄存器62
2.2.4实模式内存寻址65
2.2.58086/8088的总线时序70
2.2.6*大模式与*小模式下的8088系统72
2.332位微处理器74
2.3.180386的主要特性74
2.3.280386的内部结构75
2.3.380386的主要引脚功能76
2.3.4特定的80386寄存器77
2.3.580386的工作模式79
2.4Pentium 4和Core 2微处理器81
2.4.1主要技术指标82
2.4.2Intel NetBurst微体系结构82
2.4.3内部寄存器85
2.4.4内存管理86
2.5ARM处理器体系结构88
2.5.1ARM技术概述88
2.5.2RISC体系结构90
2.5.3ARM的组织结构92
2.5.4ARM的寄存器95
2.5.5基于ARM架构的鲲鹏处理器99
2.5.6基于ARM架构的飞腾处理器102
习题106
第3章指令集108
3.1计算机的语言——指令109
3.1.1常见指令集概述109
3.1.2计算机中的指令表示111
3.1.3指令中的操作数113
3.2寻址方式114
3.2.1立即寻址115
3.2.2直接寻址115
3.2.3寄存器寻址117
3.2.4寄存器间接寻址117
3.2.5寄存器相对寻址118
3.2.6基址变址寻址119
3.2.7基址变址相对寻址120
3.2.8隐含寻址121
3.3Intel x8616指令集121
3.3.1数据传送指令122
3.3.2算术运算指令131
3.3.3逻辑运算和移位指令140
3.3.4串操作指令148
3.3.5程序控制指令154
3.3.6处理器控制指令166
3.4x8632与x8664指令集166
3.4.1x8632指令集对指令功能的扩充167
3.4.2x8632指令集新增指令简述168
3.4.3从IA32到x8664170
3.5ARM指令集简介172
3.5.1ARM指令概述172
3.5.2ARM指令的寻址方式173
3.5.3ARM的32位指令集174
习题176
第4章汇编语言程序设计178
4.1汇编语言基础178
4.1.1低级语言与高级语言178
4.1.2汇编语言源程序180
4.1.3汇编语言指令中的操作数181
4.2伪指令185
4.2.1数据定义伪指令185
4.2.2符号定义伪指令187
4.2.3段定义伪指令188
4.2.4设定段寄存器伪指令190
4.2.5源程序结束伪指令190
4.2.6过程定义伪指令192
4.2.7宏命令伪指令193
4.2.8ORG伪指令195
4.3系统功能调用196
4.3.1键盘输入197
4.3.2显示输出200
4.3.3返回DOS操作系统功能202
4.4程序设计示例202
4.4.1汇编语言程序设计概述202
4.4.2汇编语言程序设计示例205
4.5ARM汇编语言概述213
4.5.1ARM汇编语言的宏指令、伪操作与伪指令213
4.5.2ARM汇编语言源程序格式214
4.5.3嵌入式C语言215
习题217
第5章半导体存储器220
5.1半导体存储器概述220
5.1.1随机存取存储器221
5.1.2只读存储器223
5.1.3半导体存储器的主要技术指标225
5.2RAM设计225
5.2.1Intel 6264 SRAM简介226
5.2.2Intel 2164A DRAM简介228
5.2.3RAM接口的地址译码231
5.2.4RAM接口设计233
5.3ROM设计235
5.3.1EPROM接口设计236
5.3.2EEPROM接口设计237
5.3.3Flash接口设计241
5.4存储器扩展技术244
5.4.1位扩展244
5.4.2字扩展246
5.4.3字位扩展246
5.5半导体存储器设计示例248
5.6计算机中的内存管理253
5.6.1Cache的工作原理253
5.6.2Cache的读写操作254
5.6.3Cache系统的数据一致性与命中率256
习题258
第6章输入输出和中断技术261
6.1输入输出系统概述261
6.1.1输入输出系统的特点262
6.1.2输入输出接口263
6.1.3I/O端口寻址264
6.2基本输入输出接口266
6.2.1三态门接口266
6.2.2锁存器接口269
6.2.3简单接口应用举例271
6.3基本输入输出方式272
6.3.1无条件传送方式273
6.3.2查询方式273
6.3.3中断控制方式275
6.3.4直接存储器访问方式276
6.4中断技术278
6.4.1中断的基本概念279
6.4.2中断处理的一般过程280
6.4.3中断处理过程的流程图描述283
6.4.4中断向量表283
6.4.5现代微机中的中断技术284
6.4.6ARM处理器的异常中断286
6.5可编程中断控制器8259A289
6.5.18259A的引脚及内部结构289
6.5.28259A的工作过程290
6.5.38259A的工作方式291
6.5.48259A的初始化294
6.5.58259A编程示例298
习题302
第7章串行与并行数字接口304
7.1串行通信与并行通信305
7.1.1串行通信305
7.1.2并行通信309
7.2常用串行通信技术310
7.2.1近距离串行通信接口310
7.2.2远距离串行通信接口315
7.3可编程定时/计数器8253321
7.3.18253的引脚和结构322
7.3.28253的工作方式324
7.3.38253的控制字328
7.3.48253的应用329
7.4可编程并行接口8255335
7.4.18255的引脚及结构335
7.4.28255的工作方式338
7.4.38255的方式控制字及状态字341
7.4.48255的应用343
习题350
第8章模拟量的输入输出353
8.1模拟量输入输出通道353
8.1.1模拟量输入通道354
8.1.2模拟量输出通道355
8.2D/A转换器356
8.2.1D/A转换器的工作原理356
8.2.2D/A转换器的主要技术指标358
8.2.3DAC0832359
8.2.4D/A转换器的应用363
8.3A/D转换器365
8.3.1A/D转换器的工作原理366
8.3.2A/D转换器的主要技术指标367
8.3.3ADC0809368
8.3.4A/D转换器的应用370
习题376
第9章计算机在自动控制与可穿戴式健康监测系统中的应用378
9.1计算机控制系统379
9.1.1计算机控制系统概述379
9.1.2计算机控制系统的基本组成380
9.2计算机在开环控制系统中的应用381
9.2.1开环控制系统概述381
9.2.2计算机开环控制系统设计示例382
9.3计算机在闭环控制系统中的应用386
9.3.1闭环控制系统概述386
9.3.2过程控制387
9.3.3计算机闭环控制系统设计示例389
9.3.4单片机直流调速控制系统设计390
9.4嵌入式技术在可穿戴式健康监测系统中的应用394
9.4.1可穿戴式健康监测系统概述394
9.4.2微型可穿戴式多生理参数记录装置设计示例398
习题402
附录A可显示字符的ASCII码404
附录B8088部分引脚信号功能405
B.1IO/、DT/、SS0的组合对应的操作405
B.2S2、S1、S0的组合对应的操作405
B.3QS1、QS0的组合对应的操作406
附录C8086/8088指令407
附录D8086/8088微机的中断411
D.1中断类型分配411
D.2DOS软中断412
D.3DOS系统功能调用简表413
D.4BIOS软中断简表418
参考文献420
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