项目一 任务三 算法的分析和评价（教案）-《算法与程序设计-C#》（河北科学技术出版社）同步精品课堂

《1.3 算法的分析和评价》教案 课 题 《1.3 算法的分析和评价》 课 型 讲授 课 时 4 授课班级 计算机专业学生 授课时间 授课教师 教材分析 教教材采用《算法与程序设计——C#》（河北科学技术出版社），此章节是全书第一章节第三节，是非重点考试部分，仅要求学生了解，无需掌握。本章与后面的章节关系链接密切，应做好过度，不可直接略过。 学情分析 此章节的内容面向学生一般为：中等职业学校计算机专业新生或与计算机相关专业新生。学生具有基础能力一般，有参加对口升学考试的期望，对计算机相关内容有一定兴趣，对于编程相关思维和内容大概率是0基础状态，应该让知识更加的深入浅出。 学习目标 1.了解算法的时间复杂度、了解和算法执行时间相关有哪几部分因素。 2.了解算法的空间复杂度、理解一个算法在计算机存储器上所占用的存储空间与哪些因素有关。 学习重难点 重点：算法时间复杂度的定义，算法空间复杂度的定义 难点：算法时间复杂度的因素和常见分类，算法空间复杂度的分类 教学方法 讲授法、任务驱动法、项目式学习 课前准备 教学课件 教学媒体 PPT，可联网计算机 教学过程 教学环节 教师活动设计 学生活动设计 设计意图 活动一： 创设情境 生成问题 案例： 小明家里来了客人，小明要烧一壶水冲茶叶，具体步骤如下： 取茶叶2分钟，烧水10分钟，洗茶杯5分钟，冲茶3分钟 我们可以怎样尽快让完成为客人泡茶的任务？ 方法一：按照上面步骤依次执行，共需要20分钟 方法二：在烧水的同时去取茶叶，洗茶杯，然后水烧开后再冲茶叶。 思考老师所提问内容 并评价一下两个案例。 引出：对比以上两种方法我们可以发现，方法不同所用的时间是不同的，因此当输出结果相同时，我们也能分析和评价不同算法的优劣。在我们计算机领域，评价算法的主要看算法的时间复杂度和空间复杂度。 活动二： 调动思维 探究新知 新知讲解：时间复杂度 （1）是衡量算法执行时间随输入规模增长而变化的度量（注意：时间复杂度并不是一个具体的时间，而是一个函数） （2）作用：估计算法在最坏情况下所需要的资源 尝试理解时间复杂度的意义，注意和时间的概念是否会混淆 强调时间复杂度具体的意义 活动三： 深入分析 素质提升 项目例子：在陌生的找出班级中的一名同学。（手上有这个班级学生的基本信息，无照片） 1.学生思考并回答： 方法（以下为同学回答的参考）： （1）让每个学生写一块带有自己名字牌子，和手中信息对比直接轻松找到 （2）依次每个同学报名字，直到报到对应的同学 （3）确定要找同学的信息，每次都描述一条同学信息，不符合的回到座位，最后剩下的就是要找的学生 感受算法不同对实际解决问题的时间带来的影响。 活动四： 调动思维 探究新知 和算法执行时间有关的因素（以引入案例和计算机数据处理为例） （1）问题中数据存储的存储结构 案例实例：茶放在哪里了？洗茶壶在哪？ 计算机实例：数据结构是否复杂 （2）算法采用的数据模型 案例实例：茶壶大小，茶杯个数和形状 计算机实例：数据特征的抽象 （3）算法设计的策略 案例实例：如上述案例所示方法一和方法二的策略是不同的 计算机实例：常见的排序算法 （4）问题的规模 案例实例：要招待的客人数量（冲多少杯茶水） 计算机实例：要处理信息的规模 （5）实现算法的程序语言 案例实例：洗茶杯、冲茶叶的工具 计算机实例：使用的编程语言 （6）编译出算法的质量 案例实例：要洗出怎么茶杯，烧多少度的水 计算机实例：编译方式和代码简洁度 （7）计算机的执行速度 案例实例：执行这些任务的速度 计算机实例：计算机运行的速度 1.尝试理解教师讲解的内容 2.思考引入例子属于在哪个因素中做了优化 利用一个贯穿的实例帮助同学们理解算法的时间复杂度 活动五： 调动思维 探究新知 新知讲解：空间复杂度 定义：该算法消耗的存储空间 主要表达为三个方面： (1)存储算法本身所占用的存储空间。 它与算法书写的长短成正比，要压缩这方面的存储空间，就必须编写出较短的算法。 (2)算法的输入输出数据所占用的存储空间。 它由要解决的问题决定，是通过参数表由调用函数传递而来的，不随本算法的不同而改变。 (3)算法在运行过程中临时占用的存储空间 它随算法的不同而异，有的算法只需要占用少量的临时工作单元，而且不随问题规模的大小而改变，我们称这种算法是就地进行的，是节省存储的算法;有的算法需要占用的临时工作单元数与解决问题的规模n有关，它随着n的增大而增大，当n较大时，将占用较多的存储单元，例如快速排序和归并排序算法就属于这种情况。 1.尝试理解老师提到的时间复杂度概念 2.利用具体现实中计算机的定义解释： （1）存储算法本身所占用的存储空间：例如我们平时下载的软件前端； （2）算法的输入输出数据所占用的存储空间：我们在使用软件时候生成的数据； （3）算法在运行过程中临时占用的存储空间：相当于运行内存存储的内容 尝试理解空间复杂度具体的意义 课堂小结 作业布置 作业： （1）完成练习的对应内容。 （2）记忆有关算法复杂度的内容。 板书设计 教学反思 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$