2.1算法的概念及描述第一课时（课件）-2025-2026学年浙教版高中信息技术必修一

浙教版（2019) 必修1数据与计算 2.1算法的概念及描述 第一课时 1 学习目标 信息意识：感知算法在生活中的存在 计算思维：理解算法的特征与逻辑结构 数字化学习与创新：能使用思维导图梳理算法特征 信息社会责任：理解算法对效率提升的意义，认识算法的社会价值。 提问：“新学期开学，为什么每个新生都能顺利完成报到？” 情境导入——感知算法 1. 生活情境展示 这个“高一新生报到流程”示意图就是一个算法，该算法可以帮助高一新生解决 “入学报到”问题。 新知探究—算法的定义 任务一：请学生自己阅读课本38-39页内容，完成以下表格： 算法的演变 内涵 举例 古代算法 广义算法 计算机科学领域“算法” 新知探究—算法的定义 任务一：请学生自己阅读课本38-39页内容，完成以下表格： 算法的演变 内涵 举例 古代算法 算术，数值的算术运算 ①辗转相除法 ②更相减损术 广义算法 解决问题或完成任务的一系列步骤 ①假期旅游方案 ②一道菜的烹饪过程 ③洗衣机的操作步骤 计算机科学领域“算法” 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。 ①在包括上万人信息的数据中查找某人的数据 ②导航程序中两个地点之间最短路线的规划 新知探究——算法特征 1. 有穷性 请思考以下算法是否可行： “计算斐波那契数列的前n个元素的过程（n为一个确定的正整数）” “计算斐波那契数列的所有元素” 一个算法的处理步骤必须是有限的。无论具体需要执行的操作步骤有多少，这个数量必须是确定的。 新知探究——算法特征 1. 有穷性 请思考以下算法是否可行： “计算斐波那契数列的前n个元素的过程（n为一个确定的正整数）” “计算斐波那契数列的所有元素” 可行，因为无论n有多大，求数列元素的次数肯定不会超过n 不可行，因为没有明确元素的个数，计算次数就无法确定（无限） 符合有穷性 不符合有穷性 新知探究——算法特征 2. 可行性 以小组方式讨论交流“算法可行性” 不符合算法可行性案例： 一个算法中的每一步操作与要求都应该是算法执行者（人或机器）可以实施的，同时在现实环境中能做到并且能在有限的时间内完成。 建造一个完全精确的地球大气系统模拟模型，以预测100年后的天气。 计算并存储第10亿个斐波那契的精确值 新知探究——算法特征 3. 确定性 请思考以下算法是否符合算法确定性： “取区间的中点” “取区间[100,200]的中点” 算法中对于每个步骤的执行描述必须是明确的。 新知探究——算法特征 4. 0个或多个输入 算法中可以没有数据输入，也可以有多个数据输入 新知探究——算法特征 5. 1个或多个输出 如果一个算法没有输出，那么这个算法就没有意义，因为算法的核心价值就是解决问题，而解决问题的终极目标就是需要知道结果究竟如何。 算法必须包含至少一个输出，以告诉外界问题求解的结果。 为防止用户账户被盗，在用户登录账户时，有些信息系统会限制用户尝试输入密码的次数（如图2.1.2)，一旦超出限定的次数，系统就会禁止输入并要求进行注册账户验证。下面为某系统验证用户输入密码正确与否的算法： ①密码输入错误次数初始化为零。 ②接受用户输入的密码。 ③将用户输入的密码与原来设置的密码比较，若相同则转⑦， 否则转④ ④密码输入错误次数增加1。 ⑤若密码输入错误次数少于5，输出信息“密码错误，请再次 输入密码！”，然后转⑥；否则，输出信息“密码输入错误已 达5次，请通过注册邮箱找回密码”，然后转⑧。 ⑥接受用户输入的密码，然后转③。 ⑦密码正确，进入系统。 ⑧密码验证算法结束。 请结合上述算法，谈谈算法的特征在其中的具体体现。比如，该算法体现了“可行性”特征，因为算法中的“判断密码正确性”“密码输入错误次数统计”等处理都是现实中确实可以实现的。 图2.1.2 用户登录界面 新知探究——算法的要素 用计算机解决问题，本质上是以“数据运算”的方式来实现的。各种“运算”有时需要依次进行，有时需要根据条件选择一部分进行，有时又需要重复执行某些“运算”，这些“运算”顺序的调控就需要借助控制转移来实现。因此，通过算法让计算机解决问题时，数据、运算及控制转移就成为算法的要素。 新知探究——算法的要素 1.数据 思考：如图2.1.3，全自动洗衣机洗衣过程中，涉及了哪些数据？ 洗涤时间 漂洗次数 每次洗涤所加水量 脱水时间 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。 图2.1.3 全自动洗衣机操作面板 新知探究——算法的要素 2.运算 思考：如图2.1.3，全自动洗衣机洗衣过程中，涉及了哪些算法？ 洗涤时间的计时 漂洗次数的统计 判断加水是否到达50升 在对数据进行运算时，必须明确每一步的运算是什么、对哪数据进行运算。 图2.1.3 全自动洗衣机操作面板 新知探究——算法的要素 3.控制转移 思考：如图2.1.3，全自动洗衣机洗衣过程中，涉及了哪些控制转移？ 在洗衣机控制算法的进水过程中，如果水量达到50升则关闭进水阀，否则不关闭进水阀，采用分支结构的控制转移。 漂洗过程中，当漂洗次数未达到2次时，需要继续加水到50升，然后重复原来的漂洗处理，采用了需要实现重复执行的控制转移称为循环结构 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。 图2.1.3 全自动洗衣机操作面板 很多设备的“自动”功能，都是内部算法控制的结果。 比如，在夏天把空调温度设定在26℃（如图2.1.4所示）， 每当空调内部的温度传感器测得室内温度小于或等于26℃时， 算法就会“告诉”空调已经到达目标温度，可以暂停工作， 空调就会“自动”暂时关闭压缩机的运行。这样，既确保了室内温度， 又实现了节能环保。 还有很多设备用算法来帮助设备实现自动化。与同学讨论交流， 哪些设备采用算法实现了自动化？并尝试说出这些设备实现自动化控制的算法。 图2.1.4 壁挂式空调内机 请同学用1分钟回顾本次课的内容，请同学代表进行分享。 小结 算法的概念 定义 有序执行的、无歧义的、有限步骤的集合 特征 有穷性 可行性 确定性 0个或多个输入 1个或多个输出 要素 数据 运算 控制转移 谢谢观看！ $