第五单元第2课 不同算法的效率（教学课件）信息科技苏科版五年级下册（新教材）

第5单元 算法的效率 不同算法的效率 第2课 苏科版·五年级 学习目标 01 课堂导入 02 新知探究 03 智慧挑战 04 兴趣园地 05 知识总结 06 目录 CONTENTS 2 学习目标 01 理解随机猜数、顺序猜数、二分法猜数三种算法的基本思想；掌握通过比较“最多次数”判断算法效率的方法；了解二分法查数的适用条件（数据必须有序）。 通过猜数游戏体验、数据表格分析、编程计时实验等多种方式，经历“体验—比较—验证—归纳”的完整探究过程。 在比较与验证中感受高效算法的魅力，激发对算法优化的兴趣，培养精益求精的科学态度。 02 03 PART 1 课堂导入 上节课我们学习了问题规模与算法步骤执行次数的关系。谁能举个例子说明？ ——求“从1累加到任意自然数（N）的和”中，算法步骤跟自然数N的值有关， N值越大，问题规模越大，算法执行步骤越多 今天小慧给小智出了一道新挑战：在猜数游戏中增加了“大了”“小了”的提示，而且猜过的数字不能再猜。 谁的猜法更聪明？不同猜法之间，效率是否有差别呢？ 同桌的数字是______， 我用了______次猜对。 PART 2 新知探究 新知探究 一、三种猜数算法 学习任务单 活动1 仔细观察图示的猜数方法，试着总结其特点 任务： 先随便说了一个数字 再根据反馈调整答案 最终猜到正确的数字 随机猜数：基于直觉随便猜。 新知探究 一、三种猜数算法 学习任务单 活动1 仔细观察图示的猜数方法，试着总结其特点 任务： 先根据要猜数据范围进行排序， 然后从小到大进行猜数 顺序猜数：按照从小到大或从大到小的顺序依次猜数。 新知探究 一、三种猜数算法 学习任务单 活动1 仔细观察图示的猜数方法，试着总结其特点 任务： 先根据要猜数据范围进行排序， 然后从中间值开始猜数 根据反馈调整答案 再猜下一个区间的中间值 二分法猜数：不断将数据集一分为二，比较目标值与中间值的大小，从而逐步缩小查找范围。 新知探究 一、三种猜数算法 学习任务单 活动1 二分法猜数：不断将数据集一分为二，比较目标值与中间值的大小，从而逐步缩小查找范围。 PART 3 智慧挑战 智慧挑战 二、用计算机体验三种猜法 学习任务单 活动2 用不同的猜数算法与计算机玩猜数游戏（猜数范围为1~10）并记录猜对的次数。 想一想：只依据3次猜数的结果，能判断出哪种算法更高效吗？ 智慧挑战 三、数据分析与效率比较 学习任务单 活动3 在玩游戏的过程中，小智经过多次实验，发现三种猜数算法都存在“最少次数”和“最多次数”，他将这些数据记录在表格中。请分析表中的数据，想一想：从猜数次数能否看出哪种算法效率更高? 智慧挑战 三、数据分析与效率比较 学习任务单 活动3 【随机猜数】 每次随机猜测数字，没有固定规律。 猜测次数不稳定，运气好时次数少，运气差时次数多。 【顺序猜数】 从 1 开始，按 1、2、3…… 的顺序依次猜测。 最坏情况下，要猜完 1 到 10 的所有数字，次数最多。 【二分法猜数】 每次取当前范围的中间数，根据 “大了 / 小了” 的提示，把范围缩小一半。 猜测次数最少，效率最高，是更优的算法。 【核心结论】 不同的算法，解决同一个问题的效率差异很大。 好的算法能让计算机用更少的步骤、更短的时间完成任务。 PART 4 兴趣园地 四、验证不同算法的效率 兴趣园地 学习任务单 活动4 猜数游戏让我们知道了二分法很高效。但二分法不仅适用于猜数，还适用于在一个有序数列中查找数字。接下来我们就用程序来验证，在查找斐波那契数列中的数字时，枚举法和二分法的效率有多大差别。 现有一个包含30个数字的斐波那契数列，小慧需要查找“17711”是其中的第几项。请你使用“枚举法查数”和“二分法查数”两个自定义函数编写程序，帮助小慧完成查找任务。同时，观察两种算法的执行情况，并验证这两种算法的效率存在差别。 任务： 四、验证不同算法的效率 兴趣园地 学习任务单 活动4 打开课程平台中的“查数”程序，根据“枚举法查数”算法流程图编写程序，将“查数”程序补充完整。 输入“17711”，记录答案和时间 任务1： 计时器可以根据需要归零后，再计时 四、验证不同算法的效率 兴趣园地 学习任务单 活动4 用自定义函数“二分法查数”修改程序，完成“二分法查数”程序。运行程序，并记录答案和时间。 任务2： “枚举法查数”与“二分法查数”相比，哪种方法用时更少?是否符合实验前的预测? 四、验证不同算法的效率 兴趣园地 学习任务单 活动5 四、验证不同算法的效率 兴趣园地 学习任务单 活动5 用二分法查数时，有限数列里的数据必须是有序的。 由于二分法的查数效率较高，因此在有限的有序数列中查数时，往往首选二分法 四、挑战与优化 兴趣园地 在设计算法时，为了提高算法的效率，应该怎么做? 好的算法不仅要“解决问题”，还要能“高效地”解决问题。因此，在设计算法时，我们应设法让算法用更少的步骤、占用更少的计算机空间，从而更快、更好地解决问题。 PART 5 知识总结 知识总结 • 三种猜数算法：1.随机猜数：靠运气 2.顺序猜数：按顺序 3.二分法猜数：每次排除一半 • 效率比较： – 最少次数：都能一次猜中 – 最多次数：二分法＜随机≈顺序 • 效率衡量指标：最多次数越少，效率越高 • 二分法适用条件：数据必须有序 不同算法的效率 谢谢 下节课见！ Thanks！ 苏科版·五年级 $