數據結構及算法可視化調試虛擬仿真實驗是中國石油大學（北京）建設的虛擬仿真實驗課程。
基本介紹
- 中文名：數據結構及算法可視化調試虛擬仿真實驗
- 建設院校： 中國石油大學（北京）
- 課程負責人： 連遠鋒
- 授課教師：孫紅軍、朱丹丹、孫雷、吳雙元
課程性質,教學目標,
課程性質
課程背景
數據結構課程是計算機科學與技術專業的核心基礎課，也是軟體工程、大數據、人工智慧等專業的必須課程。數據結構及算法可視化調試是指在程式調試期間，利用可視化技術反映出數據結構的數據狀態和算法的執行情況。在新工科及工程教育認證背景下，本實驗作為數據結構、算法分析與設計、Java語 言程式設計、python語言程式設計、人工智慧導論、大數據基礎等課程的實踐環節之一，目的是使學生深入了解數據結構的邏輯思想、實現方法和套用技術，培養學生創造性地套用各種數據結構和算法解決複雜工程問題的能力，提高學生的理論學習能力、問題求解能力和探索研究能力。
教學目標
本實驗項目依據《數據結構》課程大綱及關鍵知識點，結合工業巡檢的油氣行業背景，以四足機器人油氣站場巡檢所映射的數據結構及算法可視化調試為實驗任務，構建了“ 理論教學為基礎、實踐套用為目標、虛擬仿真為依託”的實踐場景，旨在培養學生算法的自主設計及創新能力和解決複雜問題的綜合能力，具體實驗目標包括:
1、通過數據結構.與算法可視化調試環節，幫助學生掌握線性結構、樹結構和圖結構典型樣例代碼的可視化調試方法，分析數據結構的數據狀態，完成程式調試中數據結構抽象概念到可視化圖形的映射。
2、通過數據結構及算法與油氣巡檢任務映射環節，幫助學生理解四足機器人油氣站場巡檢任務，四足機器人油氣站場巡檢執行流程以及巡檢任務中包括含的數據結構類型及算法。
3、通過油氣站場與四足機器人認知實驗環節，幫助學生了解油氣站場生產環境並掌握四足機器人組成原理及姿態控制方式，探究實際工程中套用需求為導向的四足機器人巡檢目標數據獲取方法，使得學生具備根據工業現場目標和巡檢機器人的相對位置及機器人的姿態關係，分析、設計並可視化調試數據結構和套用算法的能力。
4、通過多任務巡檢路徑規劃環節，幫助學習掌握圖結構特性、路徑規划算法，路徑最佳化方法原理，探究巡檢機器人在路網中對目標點拍攝時四足機器人位姿和路徑綜合最佳化方案，使學生具備從圖存儲結構可視化調試的角度開展路徑最佳化算法設計的能力。
5、通過巡檢目標檢測與識別環節，幫助學生掌握基於傳統析器學習和深度學習的指針式儀表檢測與識別算法，探究機器人虛擬位姿參數、拍攝角度、光照變化、儀表反射等因素對目標檢測與識別算法性能的影響，使學生具備根據工程實際需要，依託數據結構可視化調試方法對多目標檢測與識別算法性能進行調整的能力。
