内容正文:
生活中常见的算法思想
第三单元
棋子移动中的递推
第3课
在迎新年活动中,除了棋盘覆盖游戏还有移棋子游戏。那么,这个游戏中又会用到什么算法思想呢?
棋子移动中的递推
棋子移动中的递推
移棋子游戏中,设有8枚棋子,其中4枚为白色、4枚为黑色。根据下页棋子的初始摆放状态和游戏规则进行游戏,并记录移动棋子的过程。
棋子移动中的递推
下图为小智记录下的棋子移动的过程。与同学交流各自的心得:你们的方法一样吗?谁的步骤最少?与小智的方法相同吗?
当只有8枚棋子时,只需要5步就可以完成游戏,实现黑白相间的效果了。
棋子移动中的递推
1.假设有10枚棋子,参照有8枚棋子时的移动方法还能实现最终效果吗?
小智交换烧杯中液体的算法采用了顺序结构。顺序结构是一种基本的算法控制结构,它的各个步骤是按先后顺序依次被执行的。
棋子移动中的递推
2.小智将上述第二步移动方案进行了调整,如下图所示。你觉得他为什么要这么调整?
我们发现,第二步结束后,最后2枚棋子已经符合要求,而前面的棋子刚好是8枚棋子的初始状态。此时,我们只要按8枚棋子的移动方法再移动5步,就可以实现最终效果了。
棋子移动中的递推
学会了10枚棋子的移动方法,你能移动12枚甚至更多枚棋子吗?和同学们一起试一试,填写下表。
棋子移动中的递推
在移棋子游戏中,首先要掌握8枚棋子的移动方法。当棋子数量较多时,可以采取逐步减少2枚棋子的移动方法,直到棋子数量减至8枚,再按8枚棋子的移动方法便可以完成游戏。
这种解决问题的算法、称为递推算法。其中,从已知条件出发,逐步推导问题结果的方法,叫作顺推;从问题出发,逐步倒推回已知条件的方法,叫作逆推。
棋子移动中的递推
探究斐波那契数列的算法思想
在生活中,有很多有趣的数列,如数列1,1,2,3,5,8,13,21,34,55,…,就是数学家莱昂纳多·斐波那契在研究兔子繁殖问题时发现的,我们称之为斐波那契数列。用递推算法可以生成斐波那契数列,尝试找出其规律并完善以下算法。
实验过程:
1.观察数列的前4项,并找出它们之间的关系。
数列的第1项为( ),第2项为( )。
数列的第3项为( ),它与第1项和第2项是什么关系?
数列的第4项为( ),它与第2项和第3项是什么关系?
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棋子移动中的递推
探究斐波那契数列的算法思想
数列1,1,2,3,5,8,13,21,34,55,…
实验过程:
2.继续观察数列后续项,说一说数列的规律是什么。
这个数列从 项开始,每一项都等于 。
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前两项之和
棋子移动中的递推
探究斐波那契数列的算法思想
数列1,1,2,3,5,8,13,21,34,55,…
实验过程:
3.根据找到的规律完善如图所示的算法,运行课程平台中的“斐波那契数列”程序,查看得到的数列是否与规律一致。
思考交流:在算法中,哪些步骤体现了递推的过程?
棋子移动中的递推
斐波那契螺旋线
根据斐波那契数列画出来的螺旋线称为斐波那契螺旋线,它是一种特殊的几何图形。其作图规则是:以斐波那契数为边长的正方形拼成一个长方形,然后在每个正方形中画一个圆心角为90°的圆弧,将相邻圆弧连接起来就形成了斐波那契螺旋线。
斐波那契螺旋线常见于摄影构图、建筑设计中、自然界中也有许多类似的例子,如向日葵种子的排列、鹦鹉螺壳的纹路等。这些天然的“黄金螺旋”被视为大自然的完美“设计”。
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