0400、算法设计与分析:课程总目录
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1、课程定位算法设计与分析训练的是“把问题变成可计算方案”的能力。数据结构更偏向组织数据,算法设计更偏向选择策略、证明正确性、估计复杂度,并判断一个问题到底能不能高效求解。
项目
内容
课程
算法设计与分析
教师
王振波
院校
清华大学
资料来源
清华/学堂在线公开课程大纲 + 常见算法设计课程内容
学习定位
408 主干入门后的算法能力补强,衔接刷题、AI、网络安全和系统项目
笔记范围
0401~0411,对应算法设计与分析 11 个主题
这一组笔记先按“算法范式”整理,而不是按题库刷题顺序整理。每章保留问题模型、核心算法、正确性证明思路、复杂度和复盘清单,后面做题时再把错题和代码实验补进对应章节。
2、参考大纲
来源
采用内容
清华大学 / 学堂在线《算法设计与分析》
算法基础、图、贪心、分治、动态规划、网络流、NP、近似算法、局部搜索、随机算法
国家高等教育智慧教育平台课程页
课程简介、教师和 11 章大纲
中国科学院大学《计算机算法设计与分析》大纲
分治、贪心、动态规划、回溯、分支限 ...
Chap12 支配、覆盖、独立与匹配
返回:0100 离散数学课程总目录 · 上一章:0111 图着色 · 下一章:0113 图论应用、习题课与课程总结
1、学习目标本章把图论中的“选点/选边”问题系统化:支配、覆盖、独立、匹配和边覆盖。核心目标是会在这些参数之间互相转化,尤其是Gallai 恒等式、Berge 定理、Hall 定理。
2、核心概念
概念
记号
定义
支配集
D
每个不在 D 中的顶点都与 D 中某点相邻
支配数
gamma0(G)
最小支配集大小
点覆盖
K
每条边至少有一个端点在 K 中
点覆盖数
alpha0(G)
最小点覆盖大小
点独立集
S
任意两点不相邻
点独立数
beta0(G)
最大点独立集大小
匹配
M
任意两条边不相邻
匹配数
beta1(G)
最大匹配大小
边覆盖
L
每个顶点都与 L 中某条边关联
边覆盖数
alpha1(G)
最小边覆盖大小
“极小/极大”说的是不能再删或不能再加,是局部性质;“最小/最大”说的是数量最少或最多,是全局最优。极小支配集不一定是最小支配集,极大匹配也不一定是最大匹配。
3、支配、独立、点覆盖 ...
0300、数据结构:课程总目录
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1、课程定位数据结构是 408 主干入门的第一门课,也是 C++ 程序设计之后最适合继续补强的一门课。它关心的不是“语法怎么写”,而是数据如何组织、操作如何定义、算法为什么正确、复杂度如何估计。
项目
内容
课程
数据结构
教师
邓俊辉
院校
清华大学
资料来源
本地邓俊辉《数据结构》上、下视频与 PDF 课件
学习定位
408 主干入门,衔接算法设计、计算机系统、网络安全项目和后续刷题
笔记范围
0301~0312,对应 12 章课程内容
这组笔记按邓俊辉老师课程的 12 章整理:先搭总框架,再逐章复盘 ADT、实现、关键算法、复杂度、易错点和练习清单。后面真正跟视频学习时,可以在每章继续补截图、推导和代码实验。
2、学习主线
部分
章节
核心问题
后续连接
算法分析基础
Chap 1
如何度量算法效率,如何理解迭代、递归、动态规划和下界
408 算法复杂度、递归分析
线性结构
Chap 2-4
向量、列表、栈和队列如何支持不同访问模式
顺序表、链表、表达式求值、BFS
树与图
Chap ...
Chap11 图着色
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1、学习目标本章对应刘田老师图着色部分,资料包括点着色、色多项式、平面图着色、面着色和边着色。核心目标是掌握色数、色多项式、四色问题、边色数这条线。
2、颜色标注
颜色
含义
粉色
必背结论
蓝色
概念名称
橙色
易错点
绿色
证明提示
3、点着色与色数点着色:
1给顶点染色,使相邻顶点颜色不同。
k-可着色表示可用不超过 k 种颜色完成点着色。色数:
1chi(G)=使 G 可着色的最小颜色数。
典型结果:
123456chi(K_n)=nchi(C_{2r})=2chi(C_{2r+1})=3树 T_n 的色数为 2(n>=2)chi(W_n)=4, n 偶数chi(W_n)=3, n 奇数
二部图判定:
1G 是 2-可着色图 <=> G 是二部图 <=> G 不含奇圈。
色数上界:
1chi(G) <= Delta(G)+1
Brooks 定理:
12n&g ...
Chap10 平面图
返回:0100 离散数学课程总目录 · 上一章:0109 图的矩阵表示 · 下一章:0111 图着色
1、资料来源与学习目标本章对应刘田老师平面图部分,Auto_Tutor 中包含 10.1 到 10.5 的课件、习题课、习题十一和答案。核心目标是把“能否无交叉画图”转化为欧拉公式、面次数、禁用子图和对偶图的判断。
本章主线:平面嵌入 -> 面 -> 欧拉公式 -> 边数上界 -> 非平面判定。
2、颜色标注
颜色
含义
粉色
必背公式和判定定理
蓝色
核心概念
橙色
易错边界
绿色
证明线索
3、核心概念
概念
定义
平面图
已画在平面上,边只允许在公共端点相交的图
可平面图
存在某种平面嵌入的图
平面嵌入
把图画到平面上且没有非端点交叉
面
平面图中不含顶点和边的极大连通区域及其边界
外部面
面积无界的面
面次数
面边界长度,桥要在同一面边界上计两次
极大平面图
已是平面图,任意两个不相邻点之间加边都会破坏平面性
极小非平面图
非平面图,删任意一条边后变成平面图
4、欧拉 ...
Chap9 图的矩阵表示
返回:0100 离散数学课程总目录 · 上一章:0108 树 · 下一章:0110 平面图
1、资料来源与学习目标本章对应北大离散数学刘田老师“集合论与图论”第九章,课件实际标题是“第十章 图的矩阵表示”。Auto_Tutor 中整理到的资料包括:
资料
内容
9.1 图的矩阵表示
有向图关联矩阵、无向图关联矩阵、基本关联矩阵、生成树判定、邻接矩阵、矩阵幂、可达矩阵、相邻矩阵、连通矩阵
009 习题与答案
习题 10.2、10.4,重点考察基本关联矩阵求生成树、邻接矩阵幂求通路与回路数量
本章的核心目标:把“图的结构问题”翻译成矩阵计算问题。关联矩阵服务于连通性和生成树,邻接矩阵服务于通路计数,可达矩阵和连通矩阵服务于可达性判断。
2、颜色标注
颜色
含义
粉色
必背定理、矩阵算法、习题直接使用的结论
蓝色
核心术语、矩阵名、图论对象
橙色
易错点、适用条件、下标方向
绿色
理解提示和操作步骤
3、章节主线
模块
本章要会什么
典型题型
关联矩阵
会按边和顶点写 M(D)、M(G)
判断度数、平行边、连通分 ...
Chap8 树
返回:0100 离散数学课程总目录 · 上一章:0107 欧拉图与哈密顿图 · 下一章:0109 图的矩阵表示
1、资料来源与学习目标本章对应北大离散数学刘田老师“集合论与图论”第八章。Auto_Tutor 中整理到的资料包括:
资料
内容
8.1 树
树、森林、树叶、分支点、树的六个等价定义、生成树、基本回路、基本割集、生成树计数、Cayley 公式
008 习题与答案
习题 9.2、9.6、9.11,重点考察握手定理、树的边数、森林边数上界、最大度与树叶数量
本章的核心目标:掌握树 = 连通 + 无圈这条主线,并能在“连通、无圈、边数 n-1、唯一路径、极小连通、极大无圈”之间自由切换。
2、颜色标注
颜色
含义
粉色
必背、必会证明、后续章节反复使用
蓝色
核心术语和定义
橙色
易错点、边界条件
绿色
理解提示和后续连接
3、章节主线
模块
本章要会什么
后续连接
树与森林
会用连通性和圈判定树/森林
图论基础
等价定义
会在六种树定义之间转换
证明题
树叶
会用握手定理证明非平凡树至少两片叶 ...
Chap7 欧拉图与哈密顿图
返回:0100 离散数学课程总目录 · 上一章:0106 图的基本概念、通路回路与连通性 · 下一章:0108 树
1、资料来源与学习目标本章对应北大离散数学刘田老师“集合论与图论”第七章。Auto_Tutor 中整理到的资料包括:
资料
内容
7.1 欧拉图
欧拉通路、欧拉回路、欧拉图、半欧拉图、有向欧拉图、Fleury 算法、逐步插入回路算法
7.2 哈密顿图
哈密顿通路、哈密顿回路、哈密顿图、必要条件、Ore 条件、Dirac 条件、竞赛图
007 习题与答案
习题 8.4、8.7、8.13,重点考察任意行遍点、哈密顿必要条件和半哈密顿充分条件
本章的核心目标:区分欧拉与哈密顿。欧拉关注“每条边恰好走一次”,判定容易;哈密顿关注“每个顶点恰好经过一次”,判定困难,更多依赖必要条件和充分条件。
2、颜色标注
颜色
含义
粉色
必背、必会证明、后续章节反复使用
蓝色
核心术语和定义
橙色
易错点、边界条件
绿色
理解提示和后续连接
3、章节主线
模块
本章要会什么
后续连接
欧拉图
会用度数判定欧拉图 ...
Chap6 图的基本概念、通路回路与连通性
返回:0100 离散数学课程总目录 · 上一章:0105 等势、基数、序数与集合论公理 · 下一章:0107 欧拉图与哈密顿图
1、资料来源与学习目标本章对应北大离散数学刘田老师“集合论与图论”第六章。Auto_Tutor 中整理到的资料包括:
资料
内容
6.1 图的基本概念
图、无向图、有向图、简单图、度、握手定理、度数列、Havel 定理、图同构、子图、补图
6.2 通路与回路
通路、简单通路、初级通路、回路、圈、周长、围长、扩大路径法
6.3 无向图的连通性
连通关系、连通分支、距离、直径、二部图、强/单向/弱连通
6.4 无向图的连通度
点割集、边割集、割点、桥、点连通度、边连通度、Whitney 不等式、Menger 定理、块
006 习题与答案
习题 1、2、3、5、11、14、16、18、22、25,重点考察握手定理、补图、自补图、极大路径法、连通度和块
本章的核心目标:把图论的对象语言搭起来。先会数点、数边、数度,再会判断“走法”和“连通性”,后面的欧拉图、哈密顿图、树、平面图都会反复调用这些定义。
2、颜色标注
颜色 ...
Chap5 等势、基数、序数与集合论公理
返回:0100 离散数学课程总目录 · 上一章:0104 自然数的定义与性质 · 下一章:0106 图的基本概念、通路回路与连通性
1、资料来源与学习目标本章对应北大离散数学刘田老师“集合论与图论”第五章。Auto_Tutor 中整理到的资料包括:
资料
内容
5.1 集合的等势、有穷集与无穷集合
等势、典型等势例子、Cantor 定理、有穷集、无穷集
5.2 基数和基数的比较运算
基数定义、优势/劣势、Schröder-Bernstein 定理、可数集、基数运算
5.3 集合论习题课 4-5 章
第四、五章习题复盘
5.3 序数和集合论公理
序数、连续统假设、ZF/ZFC 公理、罗素悖论
005 习题与答案
习题 2、5、11、12、补充题,重点考察等价类、等势、可数性和基数运算
本章的核心目标:分清基数和序数。基数回答“有多少”,靠双射匹配;序数回答“排第几、先后如何”,靠良序结构。
2、颜色标注
颜色
含义
粉色
必背、必会证明、后续章节反复使用
蓝色
核心术语和定义
橙色
易错点、边界条件
绿色
理解提示和后 ...





