國家973信息技術(shù)與高性能軟件基礎(chǔ)規(guī)劃項目首席科學(xué)家顧鈞教授和中國工程院院士李國杰教授指出：“我國的軟件開發(fā)要算法先行，這樣才能推動軟件技術(shù)的研究與開發(fā)，提高我國企業(yè)軟件產(chǎn)品的技術(shù)競爭力和市場競爭力”。算法設(shè)計與分析是計算機專業(yè)的核心課程，是一門理論性與實踐性相結(jié)合的課程。通過課程學(xué)習(xí)學(xué)生應(yīng)掌握常用算法設(shè)計策略，提高軟件開發(fā)設(shè)計和解決計算機科學(xué)與工程領(lǐng)域中較復(fù)雜的實際問題的能力；同時通過學(xué)習(xí)算法復(fù)雜性分析，培養(yǎng)學(xué)生在軟件開發(fā)中注重效率的理念。

1亟待改進的現(xiàn)狀

在我校本科生課外實踐、畢業(yè)設(shè)計和研究生考試閱卷工作中，發(fā)現(xiàn)學(xué)生算法設(shè)計能力普遍欠缺，其它普通高校也有類似情況[1]。教材是體現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法的知識載體，是進行教學(xué)的基本工具，分析現(xiàn)有的算法設(shè)計與分析教材，不難發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)以上現(xiàn)象的根本原因?，F(xiàn)有教材定位往往偏高，注重理論講解高深，適合研究生、重點院校本科生使用，這樣的教材往往導(dǎo)致學(xué)生對算法設(shè)計課程產(chǎn)生畏懼心理?，F(xiàn)有教材對算法策略的講解多以問題為章節(jié)，沒有概括和歸納算法策略的特點，及在同一策略下不同問題的應(yīng)用差別，學(xué)生很難系統(tǒng)地掌握算法策略的應(yīng)用技能。另外，現(xiàn)有教材普遍只側(cè)重算法效率分析，而缺乏提高效率方法和技巧的介紹，綜上所述，深感有教材建設(shè)的必要性。

2本教材建設(shè)宗旨及其結(jié)構(gòu)設(shè)計

根據(jù)現(xiàn)狀分析，本教材建設(shè)以“適用性實用性”為宗旨，定位于普通高校計算機專業(yè)本科學(xué)生，以素質(zhì)教育的為需求，注重培養(yǎng)學(xué)生解決實際問題的能力?；诖俗谥急緯炙膫€層次：

第一篇“引入篇”包含兩章，從問題求解的步驟開始認識算法及其重要地位、并學(xué)習(xí)算法設(shè)計的基本過程、算法效率分析方法；為提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，還對當前主流算法及軟件進行了簡要介紹(此節(jié)可作為選修)。

第二篇“基礎(chǔ)篇”，對算法設(shè)計基本工具循環(huán)、遞歸機制和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的應(yīng)用技巧和提高算法效率的方法做了講解。

第三篇“核心篇”包含兩章，主要介紹了常用的幾種算法策略，如：枚舉法、遞推法、分治法、貪婪算法、動態(tài)規(guī)劃及與圖搜索有關(guān)的算法策略，并對算法策略及其應(yīng)用進行了總結(jié)比較。

第四篇“應(yīng)用篇”，每節(jié)針對同一問題采用不同的數(shù)學(xué)模型、不同數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)或不同的算法策略進行算法設(shè)計，并進行算法效率上的分析比對。

3教材建設(shè)特色

教材建設(shè)遵循《中國計算機科學(xué)與技術(shù)學(xué)科教程2002》(“China Computing Curricula 2002”，簡稱“CCC2002”)知識體系，屬于算法和復(fù)雜性(AL)的范疇。以AL1.基本算法分析和AL2.算法策略作為教材核心。

教材建設(shè)中吸收國內(nèi)外同類教材[2] [3][4]的優(yōu)點并加以消化，力爭淺顯易懂地講解深奧的算法設(shè)計策略和分析方法。在體現(xiàn)“適用性實用性”的宗旨下，本書和現(xiàn)有算法設(shè)計的教材相比主要特色有：

(1) 重系統(tǒng)性，符合認知規(guī)律

本教材結(jié)構(gòu)嚴謹，章節(jié)劃分合理、層次分明。特別是教材第三篇“核心篇”摒棄同類教材中根據(jù)問題劃分章節(jié)的方法，通過對算法策略特點的概括和歸納，以同一策略下的應(yīng)用差別來劃分章節(jié)，能反映知識點間的聯(lián)系，符合認知規(guī)律。同時，在各章末尾對算法進行比較、總結(jié)，使學(xué)生能方便、全面地掌握算法策略的本質(zhì)及其應(yīng)用體系。

(2) 重啟發(fā)性，體現(xiàn)創(chuàng)新意識

有些算法設(shè)計教材中的例題，先給出問題的算法設(shè)計結(jié)果，再去講解它們。這樣做只能使學(xué)生“知其然”而“不知其所以然”。本書中例題要經(jīng)過問題分析、數(shù)學(xué)建模、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計和算法設(shè)計后，才給出算法和算法分析。這樣講解富有啟發(fā)性，利于培養(yǎng)學(xué)生“設(shè)計”算法的能力，而不是“記憶”算法的能力。同時，改變學(xué)生被動接受知識的習(xí)慣，養(yǎng)成主動學(xué)習(xí)的意識。

(3) 重適用性，提高學(xué)習(xí)效率

第二篇“基礎(chǔ)篇”是從程序設(shè)計到算法設(shè)計承上啟下的內(nèi)容，對問題求解的基本方法、算法基本工具的使用及提高算法效率的基本技巧做了必要的總結(jié)、歸納，相信這些內(nèi)容會給普通院校的廣大學(xué)生有較大的裨益，可以從根本上促使其打好學(xué)習(xí)算法設(shè)計的基礎(chǔ)，提高學(xué)習(xí)效率。

(4) 重開放性，培養(yǎng)學(xué)科興趣

第一篇中對現(xiàn)代算法的概覽，旨在擴大學(xué)生的知識面，提高學(xué)生對算法設(shè)計學(xué)習(xí)的興趣。教材中還介紹了從算法到程序轉(zhuǎn)換中的常見錯誤和注意事項，引導(dǎo)學(xué)生不能僅停留在形式化的算法描述階段，而是要大膽上機實現(xiàn)，檢驗算法設(shè)計的結(jié)果。這樣在提高學(xué)習(xí)本學(xué)科興趣的同時，還能盡快提高學(xué)生的實踐能力。

(5) 重實踐性，拓寬思維空間

教材中介紹的算法設(shè)計方法與現(xiàn)代的編程方法步調(diào)一致，有利于激發(fā)學(xué)生問題求解的欲望，增強綜合應(yīng)用能力。第四篇“算法設(shè)計實踐”，每節(jié)中針對同一問題采用不同的數(shù)學(xué)模型、不同數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)或不同的算法策略進行算法設(shè)計，旨在擴展學(xué)生解決問題的思路，促使學(xué)生靈活運用算法知識，而不是生搬硬套教材中的算法。同時，也可以通過對多種算法設(shè)計的分析比較認識算法的優(yōu)劣。

4教材建設(shè)成果

教材已于2006年3月由清華大學(xué)出版社出版。教材出版后雖然僅使用一次，但教材初稿已多次作為算法設(shè)計與分析課程的講稿，學(xué)生使用后普遍反映良好，他們認為教材將復(fù)雜的算法思想進行了高度的概括歸納，以簡潔的方式呈現(xiàn)給讀者，具有易讀、易懂性，實例豐富，非常實用。省內(nèi)其它院校進修的教師也認為這個教材(講稿)內(nèi)容充實，第四篇是全書的一個亮點，非常有利于提高學(xué)生的算法設(shè)計應(yīng)用能力；教材沒有過多的算法注釋，為啟發(fā)式、探究式、研究式教學(xué)方法提供了好的教學(xué)平臺。2007年6月該教材已被列入國家“十一五”規(guī)劃教材。

參考文獻

[1] 李海倫，唐全，“程序設(shè)計”課程教學(xué)改革的研究與實踐——加強算法設(shè)計教學(xué)，提高學(xué)生編程能力《 計算機教育 》2005年 7期21-22

[2] 王曉東主編《計算機算法設(shè)計與分析(第二版)》，電子工業(yè)出版社，2004

[3] (沙特)阿蘇外耶著，吳偉昶等譯，《算法設(shè)計技巧與分析》，電子工業(yè)出版社，2004.8

[4] Sara Baase，Allen Van Gelder，《計算機算法——設(shè)計與分析導(dǎo)論》第三版，高等教育出版社，2001.6