《深度学习及应用》教学和实验大纲 一、课程基本信息 课程代码：18110263 课程名称：深度学习及应用 英文名称：Deeplearning and application 课程类别：专业课 课程模块： 课程性质：选修 学时：48 学分：3 适用专业：人工智能 先修课程：《机器学习》、《线性代数》、《高等数学》 二、课程简介 通过本课程的学习，使得学生能够理解深度学习的编程模式，熟练运用 pytorch内置函数解决实际问题，熟练掌握掌握numpy数组运算和矩阵运算、 pandas基本数据结构以及数据分析与处理、深度学习基本算法原理以及sklearn 实现、阳tplot1ib数据可视化与科学计算可视化。能够根据问题性质和特点选 择合适的机器学习算法，能够根据数据特点选择合适的可视化方式 三、课程性质与教学目的 本课程的教学目标主要讲解当前主流的pytorch框架以及与第三方技术整 合开发实战内容。 通过本课程的学习，学生能够理解并掌握深度学习开发技术，掌握深度学习 的基础知识，同时能够掌握pytorch、matplotlib与常用第三方技术的整合实现 实际开发中的业务需求等。 四、教学内容及要求 第1章Python开发环境搭建与编码规范 1.1 Python开发环境搭建与使用
《深度学习及应用》教学和实验大纲 一、课程基本信息 课程代码：18110263 课程名称：深度学习及应用 英文名称: Deeplearning and application 课程类别：专业课 课程模块： 课程性质：选修 学 时：48 学 分：3 适用专业：人工智能 先修课程：《机器学习》、《线性代数》、《高等数学》 二、课程简介 通过本课程的学习，使得学生能够理解深度学习的编程模式，熟练运用 pytorch 内置函数解决实际问题，熟练掌握掌握 numpy 数组运算和矩阵运算、 pandas 基本数据结构以及数据分析与处理、深度学习基本算法原理以及 sklearn 实现、matplotlib 数据可视化与科学计算可视化。能够根据问题性质和特点选 择合适的机器学习算法，能够根据数据特点选择合适的可视化方式 三、课程性质与教学目的 本课程的教学目标主要讲解当前主流的 pytorch 框架以及与第三方技术整 合开发实战内容。 通过本课程的学习，学生能够理解并掌握深度学习开发技术，掌握深度学习 的基础知识，同时能够掌握 pytorch、matplotlib 与常用第三方技术的整合实现 实际开发中的业务需求等。 四、教学内容及要求 第 1 章 Python 开发环境搭建与编码规范 1.1 Python 开发环境搭建与使用
教学内容：在Python官方网站下载安装包并安装，下载并安装Anaconda3, IDLE、Jupyter Notebook、Spyder简单使用，使用pip和conda命令安装扩展 库。 重点、难点：系统环境变量path的设置，安装扩展库。 l.2 Python编码规范 教学内容：缩进对业务逻辑的影响，变量命名规则。 重点、难点：缩进的作用。 1.3标准库、扩展库对象的导入与使用 教学内容：导入标准库与扩展库对象的几种形式及其区别，导入标准库和扩 展库的顺序。 重点、难点：导入标准库与扩展库对象的几种形式及其区别 在介绍深度学习基本概念时，要让学生认识到软件不单纯指的是运行在计算机上的程 序，还包括其相关规程、规则、以及可能有的文件文档及数据。软件开发涉及有知识产权 保护等内容，引导学生尊重知识产权，尊重别人的劳动同样也使自己的劳动得到认可。教 育学生树立正确的价值观，在未来的工作中有良好的职业道德和法律意识。 第2章数据类型、运算符与内置函数 2.1常用内置数据类型 教学内容：整数、实数、复数、列表、元组、字典、集合、字符串等常用数 据类型。 重点、难点：数字大小没有限制，实数计算会有误差，字典的键和集合中的 元素不允许重复并且必须为不可变类型的数据，包含一个元素的元组必须有逗 号。 2.2运算符与表达式 教学内容：算术运算符、关系运算符、成员测试运算符、集合运算符、逻辑 运算符】 重点、难点：关系运算符可以连用，关系运算符、成员测试运算符和逻辑运 算符具有惰性求值的特点，列表、元组、字符串比较大小时逐个比较其中的元素 大小直至得出确定的结论，关系运算符作用于集合时表示集合的包含关系而不关 心元素大小
教学内容：在 Python 官方网站下载安装包并安装，下载并安装 Anaconda3， IDLE、Jupyter Notebook、Spyder 简单使用，使用 pip 和 conda 命令安装扩展 库。 重点、难点：系统环境变量 path 的设置，安装扩展库。 1.2 Python 编码规范 教学内容：缩进对业务逻辑的影响，变量命名规则。 重点、难点：缩进的作用。 1.3 标准库、扩展库对象的导入与使用 教学内容：导入标准库与扩展库对象的几种形式及其区别，导入标准库和扩 展库的顺序。 重点、难点：导入标准库与扩展库对象的几种形式及其区别。 在介绍深度学习基本概念时，要让学生认识到软件不单纯指的是运行在计算机上的程 序，还包括其相关规程、规则、以及可能有的文件文档及数据。软件开发涉及有知识产权 保护等内容，引导学生尊重知识产权，尊重别人的劳动同样也使自己的劳动得到认可。教 育学生树立正确的价值观，在未来的工作中有良好的职业道德和法律意识。 第 2 章 数据类型、运算符与内置函数 2.1 常用内置数据类型 教学内容：整数、实数、复数、列表、元组、字典、集合、字符串等常用数 据类型。 重点、难点：数字大小没有限制，实数计算会有误差，字典的键和集合中的 元素不允许重复并且必须为不可变类型的数据，包含一个元素的元组必须有逗 号。 2.2 运算符与表达式 教学内容：算术运算符、关系运算符、成员测试运算符、集合运算符、逻辑 运算符。 重点、难点：关系运算符可以连用，关系运算符、成员测试运算符和逻辑运 算符具有惰性求值的特点，列表、元组、字符串比较大小时逐个比较其中的元素 大小直至得出确定的结论，关系运算符作用于集合时表示集合的包含关系而不关 心元素大小
2.3常用内置函数 教学内容：类型转换、最大值、最小值、元素数量、求和、排序、逆序、基 本输入输出、range(0、zip0、map0、reduce0、filter(0。 重点、难点：内置函数max0、minO、sorted()的key参数可以用来指定 排序规则，range()函数限定的是左闭右开区间，函数式编程模式。 2.4综合应用与例题解析 第3章列表、元组、字典、集合与字符申 3.1列表与列表推导式 教学内容：创建列表、使用下标访问列表中的元素、列表常用方法、列表推 导式、切片操作。 重点、难点：列表、元组、字符串的下标可以是负数，列表推导式，切片限 定的是左闭右开区间。 3.2元组与生成器表达式 教学内容：元组与列表的区别、生成器表达式、序列解包。 重点、难点：生成器表达式具有惰性求值特点，并且其中的元素只能使用 次，序列解包要求等号两侧值的数量和变量的数量必须相等。 3.3字典 教学内容：字典元素访问、字典元素修改、添加与删除。 重点、难点：字典的键可以作为下标，字典的gt0方法，使用字典的键作 为下标的赋值语句的两种含义。 3.4集合 教学内容：集合概述、集合常用方法。 重点、难点：集合常用方法。 3.5字符串常用方法 教学内容：encode()、format0、index0、rindex()、count(0、replace0、 maketrans0、translate()、1just0、rjust0、center0、split0、rsplit0、 join0、lower0、upper0、capitalize0、title0、swapcase0、startswith0、 endswith0、strip0、rstrip0、lstrip0
2.3 常用内置函数 教学内容：类型转换、最大值、最小值、元素数量、求和、排序、逆序、基 本输入输出、range()、zip()、map()、reduce()、filter()。 重点、难点：内置函数 max()、min()、sorted()的 key 参数可以用来指定 排序规则，range()函数限定的是左闭右开区间，函数式编程模式。 2.4 综合应用与例题解析 第 3 章 列表、元组、字典、集合与字符串 3.1 列表与列表推导式 教学内容：创建列表、使用下标访问列表中的元素、列表常用方法、列表推 导式、切片操作。 重点、难点：列表、元组、字符串的下标可以是负数，列表推导式，切片限 定的是左闭右开区间。 3.2 元组与生成器表达式 教学内容：元组与列表的区别、生成器表达式、序列解包。 重点、难点：生成器表达式具有惰性求值特点，并且其中的元素只能使用一 次，序列解包要求等号两侧值的数量和变量的数量必须相等。 3.3 字典 教学内容：字典元素访问、字典元素修改、添加与删除。 重点、难点：字典的键可以作为下标，字典的 get()方法，使用字典的键作 为下标的赋值语句的两种含义。 3.4 集合 教学内容：集合概述、集合常用方法。 重点、难点：集合常用方法。 3.5 字符串常用方法 教学内容：encode()、format()、index()、rindex()、count()、replace()、 maketrans()、translate()、ljust()、rjust()、center()、split()、rsplit()、 join()、lower()、upper()、capitalize()、title()、swapcase()、startswith()、 endswith()、strip()、rstrip()、lstrip()
重点、难点：字符串方法返回新的字符串或字节串，不对原字符串进行修改。 3.6综合应用与例题解析 第4章选择结构、循环结构、函数定义与使用 4.1选择结构 教学内容：条件表达式、单分支选择结构、双分支选择结构、嵌套的分支结 构。 重点、难点：条件表达式与True、False的等价关系，嵌套选择结构的代码 缩进。 4.2循环结构 教学内容：for循环、hile循环、break与continue语句。 重点、难点：带else的for循环和while循环执行逻辑以及break语句的 作用。 4.3函数定义与使用 教学内容：函数定义基本语法、lambda表达式、递归函数、生成器函数、 位置参数、默认值参数、关键参数、可变长度参数、变量作用域。 重点、难点：lambda表达式功能与适用场合，默认值参数，可变长度参数 的两种形式，变量作用域。 4.4综合应用与例题解析 第5章文件操作 5.1文件操作基础 教学内容：内置函数open()、文件对象常用方法、上下文管理语句with。 重点、难点：读写文件时会自动移动文件指针，读写文本文件时一定要注意 编码格式。 5.2JON文件操作 教学内容：json模块的函数。 重点、难点：separators参数的作用。 5.3CSV文件操作
重点、难点：字符串方法返回新的字符串或字节串，不对原字符串进行修改。 3.6 综合应用与例题解析 第 4 章 选择结构、循环结构、函数定义与使用 4.1 选择结构 教学内容：条件表达式、单分支选择结构、双分支选择结构、嵌套的分支结 构。 重点、难点：条件表达式与 True、False 的等价关系，嵌套选择结构的代码 缩进。 4.2 循环结构 教学内容：for 循环、while 循环、break 与 continue 语句。 重点、难点：带 else 的 for 循环和 while 循环执行逻辑以及 break 语句的 作用。 4.3 函数定义与使用 教学内容：函数定义基本语法、lambda 表达式、递归函数、生成器函数、 位置参数、默认值参数、关键参数、可变长度参数、变量作用域。 重点、难点：lambda 表达式功能与适用场合，默认值参数，可变长度参数 的两种形式，变量作用域。 4.4 综合应用与例题解析 第 5 章 文件操作 5.1 文件操作基础 教学内容：内置函数 open()、文件对象常用方法、上下文管理语句 with。 重点、难点：读写文件时会自动移动文件指针，读写文本文件时一定要注意 编码格式。 5.2 JSON 文件操作 教学内容：json 模块的函数。 重点、难点：separators 参数的作用。 5.3 CSV 文件操作
教学内容：csv模块的用法。 重点、难点：编码格式的彩响， 5.4Word、Excel、PowerPoint文件操作实战 教学内容：Word、Excel、.PowerPoint文件的内容读取 重点、难点：python--docx、openpyxl、python--pptx扩展库的安装及其用 法。 第6章numpy数组与矩阵运算 6.1 numpy数组及其运算 教学内容：创建数组、测试两个数组的对应元素是否足够接近、修改数组中 的元素值、数组与标量的运算、数组与数组的运算、数组排序、数组的内积运算、 访问数组中的元素、数组对函数运算的支持、改变数组形状、数组布尔运算、分 段函数、数组堆叠与合并。 重点、难点：数组与标量的运算，相同形状的数组之间的运算，函数对数组 的运算，数组布尔运算，分段函数 6.2矩阵生成与常用操作 教学内容：生成矩阵、矩阵转置、查看矩阵特征、矩阵乘法、计算相关系数 矩阵、计算方差、协方差、标准差。 重点、难点：矩阵与数组的区别。 6.3计算特征值与特征向量 教学内容：矩阵特征值与特征向量的含义，eigO函数。 重点、难点：矩阵特征值与特征向量的含义。 6.4计算逆矩阵 教学内容：逆矩阵的计算，invO函数。 重点、难点：不是所有矩阵都有逆矩阵 6.5求解线性方程组 教学内容：solve0函数。 6.6计算向量和矩阵的范数 教学内容：范数的定义与含义，form0函数
教学内容：csv 模块的用法。 重点、难点：编码格式的影响， 5.4 Word、Excel、PowerPoint 文件操作实战 教学内容：Word、Excel、PowerPoint 文件的内容读取。 重点、难点：python-docx、openpyxl、python-pptx 扩展库的安装及其用 法。 第 6 章 numpy 数组与矩阵运算 6.1 numpy 数组及其运算 教学内容：创建数组、测试两个数组的对应元素是否足够接近、修改数组中 的元素值、数组与标量的运算、数组与数组的运算、数组排序、数组的内积运算、 访问数组中的元素、数组对函数运算的支持、改变数组形状、数组布尔运算、分 段函数、数组堆叠与合并。 重点、难点：数组与标量的运算，相同形状的数组之间的运算，函数对数组 的运算，数组布尔运算，分段函数。 6.2 矩阵生成与常用操作 教学内容：生成矩阵、矩阵转置、查看矩阵特征、矩阵乘法、计算相关系数 矩阵、计算方差、协方差、标准差。 重点、难点：矩阵与数组的区别。 6.3 计算特征值与特征向量 教学内容：矩阵特征值与特征向量的含义，eig()函数。 重点、难点：矩阵特征值与特征向量的含义。 6.4 计算逆矩阵 教学内容：逆矩阵的计算，inv()函数。 重点、难点：不是所有矩阵都有逆矩阵。 6.5 求解线性方程组 教学内容：solve()函数。 6.6 计算向量和矩阵的范数 教学内容：范数的定义与含义，form()函数