2.1 算法的概念及描述（教学课件）-【上好课】高中信息技术必修1数据与计算同步高效课堂 浙教版(2019)

浙教版（2019) 必修1 数据与计算 2.1算法的概念及描述 1 学习目标 1.了解算法的概念与基本特征 （学科核心素养：信息意识） 2.了解算法描述方法及特点并能够运用恰当的描述方法表示简单算法 （学科核心素养：信息意识、计算思维） 3.能够根据实际需要设计算法解决问题，提升利用信息技术学科素养。 （学科核心素养：信息意识、数字化学习与创新） 2 新课导入 游戏导入：农夫过河游戏 具体规则：一个农夫带着—只狼、一只羊和—棵白菜，身处河的南岸。他要把这些东西全部运到北岸。他面前只有一条小船，船只能容下他和—件物品，另外只有农夫才能撑船。如果农夫在场，则狼不能吃羊，羊不能吃白菜，否则狼会吃羊，羊会吃白菜，所以农夫不能留下羊和白菜自己离开，也不能留下狼和羊自己离开，而狼不吃白菜。请求出农夫将所有的东西运过河的方案。 3 新课导入 方案1： 1.农夫、羊过河 2.农夫回 3.农夫、白菜过河 4.农夫、羊回 5.农夫、狼过河 6.农夫回 7.农夫、羊过河 4 任务一：什么是算法 1.自主阅读课本，结合生活经验，利用数字化工具总结归纳算法的概念。填写下表，班内分享，互相补充。 新知探究 古代算法概念 广义算法概念 计算机算法概念 5 任务一：什么是算法 2.上网检索古老的算法 新知探究 （1）秦九韶算法：将一元 n 次多项式的求值问题转化为 n 个一次式的算法，大大简化了计算过程，即使在现代，利用计算机解决多项式的求值问题时，秦九韶算法依然是最优的更相减损术 （2）割圆术，刘徽提出的割圆术，通过不断分割圆内接正多边形来逼近圆的面积，是中国古代数学中的重要算法。 6 新知探究 任务二：了解算法的基本特征 有穷性 1.计算圆周率所有位数的程序代码 2.遍历所有可能的国际象棋棋局并找出最优策略 7 新知探究 任务二：了解算法的基本特征 可行性 1.在普通计算机上用穷举法找出一个超过20000000位的数的的所有质因数 2.外出旅行随机买一张票，再确定旅行前往的目的地。 8 新知探究 任务二：了解算法的基本特征 确定性 1.乘坐高铁的路线规划：根据出发地和目的地，确定具体的高铁线路，以及换乘站点，规划的路线和换乘规则是明确的。 2.医院排队叫号系统：按照病人预约的号码顺序叫号，规则清晰确定，不会随意更改 9 新知探究 任务二：了解算法的基本特征 0个或多个输入 1.设置闹钟时需要输入具体的时间作为输入，但如果只是单纯依靠默认设置，不进行任何额外的时间输入，也能按照默认的时间响铃 可以不输入地点信息，获取默认城市的天气；也可以输入多个不同的地点，获取相应地点的天气 10 新知探究 任务二：了解算法的基本特征 1个或多个输入 1.网购平台，输入关键词，输出相关的商品列表、商品详情、价格、用户评价等多个结果。 2.成绩统计系统时输入学生的考试成绩，输出学生的总分、平均分、排名以及各科目成绩分析等多个结果。 11 新知探究 任务三：了解算法的描述方法及特点 1. 结合生活经验和网络资源总结算法描述方法并填写下表 算法描述方法 自然语言描述法 流程图 伪代码 程序设计语言 12 新知探究 任务三：了解算法的描述方法及特点 自然语言描述法： 自然语言是我们在日常生活中经常交流使用的语言，比如汉语、英语、德语等，用自然语言描述算法通俗易懂。 13 新知探究 任务三：了解算法的描述方法及特点 流程图:用自然语言描述算法虽然通俗易懂，但会存在面对同样的文字描述，不同的人产生不同的理解。所以，采用流程图来描述比较直观和易于理解。 14 新知探究 任务三：了解算法的描述方法及特点 2.总结常用流程图基本图形及功能 常用流程图及其功能 15 新知探究 任务三：了解算法的描述方法及特点 一、矩形 作用：表示流程中的一个具体步骤或活动。 二、菱形 作用：代表决策点或判断。在流程中，根据特定的条件进行判断，然后决定流程的走向。 三、圆形矩形 作用：表示流程的开始或结束。 四、箭头 作用：指示流程的方向。连接各个图形，展示流程的先后顺序和逻辑关系。箭头的方向表示流程的推进方向。 五、平行四边形 作用：一般用于表示输入或输出。例如，输入数据、输出结果等环节可以用平行四边形表示。 16 新知探究 任务三：了解算法的描述方法及特点 2.常用流程图基本图形及功能 17 新知探究 任务三：了解算法的描述方法及特点 伪代码指的是一种比较直观简介的、符号接近计算机程序代码的算法描述方式，它很像计算机程序设计语言，但不是真正可以被计算机理解的代码，它没有同意的表示方法，只要合理、正确即可。 if (条件) 当条件为真时执行的语句; else 当条件为假时执行的语句; isPalindrome = true; i = 0; j = strLength - 1; while (i < j) if (str[i]!= str[j]) isPalindrome = false; break; i = i + 1; j = j - 1; if (isPalindrome) 输出 "该字符串是回文字符串"; else 输出 "该字符串不是回文字符串"; 18 新知探究 任务三：了解算法的描述方法及特点 程序设计语言: 无论是自然语言描述的算法，还是流程图或者伪代码描述的算法，计算机都无法理解并执行。为了让计算机帮助人们真正解决问题，需要将算法用某种计算机程序设计语言来描述，这个过程称为程序编写（或称代码编写)。 世界上有很多计算机程序设计语言，实际工作中可以根据问题特点选择恰当的程序设计语言来描述算法。 19 新知探究 任务三：了解算法的描述方法及特点 4.程序设计语言 def get_sensor_reading(space_number): # 随机生成一个读数，实际应用中需连接真实传感器获取读数 import random return random.uniform(0, 2) # 传感器阈值 sensor_threshold = 1.5 # 总车位数量 total_parking_spaces = 10 for space_number in range(1, total_parking_spaces + 1): sensor_reading = get_sensor_reading(space_number) if sensor_reading > sensor_threshold: space_status = "被占用" else: space_status = "空闲" print(f"车位 {space_number} 的状态为：{space_status}") 20 新知探究 任务四：体验算法多样性 今有鸡兔同笼，上有三十五头，下有九十四足，问鸡兔各几何？ 1.假设法:假设全是鸡：先算出假设情况下的脚数，与实际脚数对比，求出脚数的差值。因为每把一只兔当成鸡就少算 2 只脚，所以用脚数的差值除以 2 就得到兔的数量，再用总头数减去兔的数量得到鸡的数量。 假设全是兔：先算出假设情况下的脚数，与实际脚数对比，求出脚数的差值。因为每把一只鸡当成兔就多算 2 只脚，所以用脚数的差值除以 2 就得到鸡的数量，再用总头数减去鸡的数量得到兔的数量。 21 新知探究 任务四：体验算法多样性 今有鸡兔同笼，上有三十五头，下有九十四足，问鸡兔各几何？ 2.方程法:设鸡有 m 只，兔子有 n 只，根据头的总数和脚的总数列出方程组，然后求解。 3.抬脚法:让鸡和兔都抬起两只脚，此时地上剩下的脚都是兔的，且每只兔还剩 2 只脚在地上，用剩下的脚数除以 2 就得到兔的数量，进而求出鸡的数量。 鸡有 23 只，兔有 12 只。 22 课堂练习 1.以下对算法的理解不正确的是（ ） A. 一个算法应包含有限的操作步骤，而不能是无限的 B. 算法中的每一步骤都应当是确定的，而不应当是含糊的、模棱两可的 C. 算法可以没有输入，但必须有输出 D. 算法可以没有输出，但必须有输入 正确答案：D 答案解析：本题考查的是对算法特征的理解，其中算法可以有0个或多个输入，必须有1个或多个输出。故正确答案为D。 23 课堂练习 2.下面对算法描述正确的一项是（ ） A. 算法只能用伪代码来描述 B. 算法只能用流程图来表示 C.同一算法只能用一种程序语言来实现 D.同一问题可以有不同的算法 答案：C 答案解析：本题考查的是对算法描述方法的认识。算法的描述方法有自然语言描述法、流程图、伪代码、程序设计语言。不同问题采用的算法不一定相同，同一问题采用的算法也可以不同。故正确答案为C。 24 课堂小结 请各位同学总结归纳本节课的知识和收获，2分钟后请同学在班内分享交流。 25 作业布置 1.完成分层作业。 2.上网检索目前最先进的算法有哪些，并形成一份总结报告。 26 THANKS 谢谢大家 $$