第二章 算法与问题解决（知识清单）信息技术浙教版2019必修1

该高中信息技术单元知识清单系统梳理了“算法与问题解决”单元内容，涵盖算法的概念及描述、控制结构、用算法解决问题的过程三大知识范畴，为学生搭建了从“算法基础概念”到“控制结构分析”再到“问题解决应用”的递进式学习架构。 清单采用“分类解析+要点标注”的方式构建知识体系，如将算法描述方法分为自然语言、流程图等四类并突出N-S图的结构性优势，控制结构中分支与循环的特点对比说明，培养学生的计算思维。特别设计了“算法特征与要素对应表”和“伪代码语句格式示例”，如循环语句的执行逻辑详解，不同基础学生能快速掌握，教师可据此设计实践教学活动，提升课堂实效。

第二章 算法与问题解决 2.1算法的概念及描述 1.算法的概念 （1）算法的定义 ①古代算法：古代的算法主要指的是“算术”，即数值的算术运算。 ②广义算法概念：广义的算法中，需要解决的问题不仅仅指传统意义上的计算任务（算术），也可以是社会生活中各种事务的处理。 ③计算机算法概念：在计算机科学领域内，“算法”指的是用计算机解决问题的步骤，是为了解决问题而需要让计算机有序执行的、无歧义的、有限步骤的集合。 ④拓穷举算法：穷举算法也称枚举算法，指的是在求解过程中，先按照一 定的顺序一一列举所有可能的解，然后用条件判断列举出的可能解是否为正确解。 （2）算法的特征 ①有穷性。 ②可行性。 ③确定性。 ④0个或多个输入。 ⑤1个或多个输出。 （3）算法的要素 ①数据 用算法解决问题时，必须明确参与运算的初始数据、运算时产生的中间数据以及代表问题解决的结果数据。 ②运算 在对数据进行运算时，必须明确每一步的运算是什么、对哪些数据进行运算等。 ③控制转移 在算法执行过程中，有时需要根据数据或运算结果的特点进行不同的处理，这时就需要运用控制转移来执行不同的操作。 2.算法的描述 （1）用自然语言描述算法 （2）用流程图描述算法 ①常用的流程图基本图形及其功能 ②N-S图 “N-S图”是由美国学者纳西（Nassi）和斯奈德曼（Shneiderman）提出的一种在流程图中完全去掉流程线，全部算法写在一个矩形框内的算法描述方式。相比于原来的流程图描述，结构性显得更好，也更有助于高效地编写程序。 （3）用伪代码描述算法 ①条件判断语句 格式1 ：If 条件 then （语句序列1） Else （语句序列2） 语义：若条件成立，则执行语句序列1（由一个或多个语句组成），否则执行语句序列2。如果在该条件基础上还需要做进一步的条件判断，那么可以进行条件判断语句的嵌套，在If语句中继续放入另一个If 语句。 当条件成立需要执行特定的语句序列1，而条件不成立不需要执行特定的处理时，则采用下列格式： 格式2 ：If 条件 then （语句序列1） ②循环语句 格式：while 条件 （循环体） 语义：循环体由一个或多个语句组成。循环语句执行时，先判断条件是否成立，若条件成立则执行循环体，循环体执行完后再次判断条件是否成立，如此重复，直到某次条件不成立，则结束循环语句，接着去执行循环语句后面的语句。 （4）用计算机程序设计语言描述算法 ①计算机程序设计语言 计算机程序设计语言经历了“机器语言→汇编语言→高级语言”的发展历程。机器语言中的指令由“0”“1”二进制码组成，机器执行效率高但可读性、维护性差。为了提升编程的效率，科学家用特定的符号（助记符）来表示各个机器指令，发明了汇编语言。科学家后来又发明了高级语言，用接近人类日常用语的符号来表示各类指令。 2.2算法的控制结构 1.顺序结构 （1）概念：顺序结构指的是算法中各个步骤按照先后顺序依次执行的结构。 （2）图例：顺序结构算法的一般结构 （3）特点：①每个步骤按照算法中出现的顺序依次执行。 ②每个步骤一定会被执行一次，而且只执行一次。 2.分支结构 （1）概念：这种先进行条件判断，再根据判断结果分别执行不同处理的控制结构就称为分支结构（也称选择结构）。 （2）图例： （3）特点 ①首先进行条件判断，根据条件满足与否来决定执行哪个分支。 ②在一个分支结构中，必定有一个分支被执行，其他的分支则被忽略。 3.循环结构 （1）概念：在条件的控制下，某些操作步骤需要重复执行的控制结构就是循环结构。 （2）组成：循环控制结构通常由以下几个部分组成： 初始化部分：在进入循环之前，通常需要进行一些初始化操作，例如设置循环变量的初始值。循环条件：这是一个布尔表达式，用于判断是否继续执行循环。只要循环条件为真，循环就会继续执行。 循环体：这是在循环中重复执行的代码块。 （3）特点 ①重复执行，循环控制结构的主要特点是能够重复执行； ②条件控制，循环的执行是由特定的条件控制的。这个条件可以是一个表达式，当条件为真时，循环继续执行；当条件为假时，循环终止； ③通过重复执行相同的代码块，循环控制结构可以大大提高算法的执行效率。 4.程序设计中的“累加器” “累加器”指的是算法执行过程中对同类事物或数据进行统计计算的实现技术。 2.3用算法解决问题的过程 1.抽象与建模 抽象与建模指的是从现实项目的真实情境中提炼出核心的要素并加以确定或假设，最终定义出一个有明确已知条件和求解目标的问题，并用数学符号描述解决该问题的计算模型。对于本问题，可以依次通过一系列步骤逐步分析出计算模型。 （1）提炼核心要素并加以确定或假设 （2）用数学符号描述解决问题的计算模型 2.设计算法 有了计算模型后，就可以遵循算法的特征、围绕算法的要素设计算法。 对任何数据的处理，总体上都需要经历下列三个步骤： ①输入数据。 ②处理数据。 ③输出处理结果。 3.描述算法 （1）常用算法介绍 本例采用模拟策略来设计算法，即根据现实事务的实际流程和要求逐步进行处理，以达到数据处理的目标。计算机科学家根据各种问题的模型特征提出了各种针对性的算法设计策略，如穷举算法、顺序查找算法、对分查找算法、冒泡排序算法、深度优先搜索法以及动态规划等。 1 / 6 学科网（北京）股份有限公司 $