高中信息技術-算法及流程圖表示教學課件設計

高中信息技術_算法及流程圖表示教學課件設計匯報人：AA2024-01-20目錄算法基本概念與分類流程圖基本概念與繪制方法順序結構程序設計方法選擇結構程序設計方法循環(huán)結構程序設計方法綜合應用與拓展提高01算法基本概念與分類有限性算法在執(zhí)行有限步后必須終止。輸入項一個算法有0個或多個輸入，以刻畫運算對象的初始情況。可行性算法中執(zhí)行的任何計算步驟都是可以被分解為基本的可執(zhí)行的操作步，即每個計算步都可以在有限時間內完成。算法定義算法是一系列解決問題的清晰指令，代表著用系統(tǒng)的方法描述解決問題的策略機制。確定性算法的每一步驟必須有確切的定義。輸出項一個算法有一個或多個輸出，以反映對輸入數(shù)據(jù)加工后的結果。010203040506算法定義及特性010203按照應用領域分類可以分為數(shù)值計算算法和非數(shù)值計算算法。按照設計思想分類可以分為貪心算法、動態(tài)規(guī)劃、分治算法、回溯算法、分支限界算法等。按照問題求解形式分類可以分為精確算法和近似算法。算法分類方法冒泡排序、選擇排序、插入排序、歸并排序、快速排序等。排序算法查找算法圖論算法順序查找、二分查找、哈希查找等。最短路徑算法（Dijkstra算法、Floyd算法）、最小生成樹算法（Prim算法、Kruskal算法）等。030201常見算法舉例背包問題、最長公共子序列等。動態(tài)規(guī)劃活動選擇問題、哈夫曼編碼等。貪心算法歸并排序、快速排序、二分查找等。分治算法常見算法舉例回溯算法八皇后問題、圖的著色問題等。分支限界算法旅行商問題、0/1背包問題等。常見算法舉例02流程圖基本概念與繪制方法流程圖是一種用圖形符號表示算法或過程的工具，它能夠直觀地展示程序執(zhí)行的過程和步驟。流程圖定義幫助學生理解算法的邏輯結構，提高算法設計和分析能力，同時方便與他人交流和合作。流程圖作用流程圖定義及作用從起始符號開始，按照算法的執(zhí)行順序逐步繪制，直到結束符號為止。保持流程圖的清晰、簡潔和易讀。包括起始/結束符號、處理符號、判斷符號、流向線等常用符號，每個符號都有其特定的含義和用法。流程圖繪制規(guī)則與符號解析符號解析繪制規(guī)則實例選擇01選擇一個簡單易懂的算法或過程作為實例，如求兩個數(shù)的最大公約數(shù)。繪制步驟02首先確定算法的起始和結束，然后分析算法中的各個步驟，選擇合適的符號進行表示，并用流向線連接各個步驟。在繪制過程中，注意保持流程圖的規(guī)范和美觀。學生實踐03讓學生根據(jù)所學知識，自行選擇一個算法或過程進行流程圖的繪制，并提交作業(yè)進行點評和討論。實例演示：繪制簡單流程圖03順序結構程序設計方法概念順序結構程序是最簡單的程序結構，它按照語句的書寫順序，自上而下地執(zhí)行。特點程序執(zhí)行流程清晰，易于理解和實現(xiàn)。順序結構程序概念及特點明確問題的輸入和輸出，以及處理過程。根據(jù)問題需求，設計解決問題的算法。使用合適的編程語言，按照算法步驟編寫程序。運行程序，檢查輸出結果是否符合預期，如果不符合則進行調試。分析問題設計算法編寫程序調試程序順序結構程序設計步驟求兩個數(shù)的和實例一輸入兩個數(shù)，輸出它們的和。問題分析將兩個數(shù)相加。算法設計實例分析：編寫順序結構程序程序實現(xiàn)：使用賦值語句將兩個數(shù)相加的結果存儲在變量中，然后輸出該變量的值。實例分析：編寫順序結構程序問題分析輸入圓的半徑，輸出圓的面積。算法設計使用圓的面積公式進行計算。實例二計算圓的面積實例分析：編寫順序結構程序03問題分析輸入一個正整數(shù)，判斷它是否為素數(shù)。01程序實現(xiàn)使用賦值語句將半徑的平方乘以π的結果存儲在變量中，然后輸出該變量的值。02實例三判斷一個數(shù)是否為素數(shù)實例分析：編寫順序結構程序從2開始到該數(shù)的前一個數(shù)，依次判斷它們是否能被該數(shù)整除。算法設計使用循環(huán)語句和條件語句進行判斷，如果找到一個數(shù)能被該數(shù)整除，則輸出該數(shù)不是素數(shù)；否則輸出該數(shù)是素數(shù)。程序實現(xiàn)實例分析：編寫順序結構程序04選擇結構程序設計方法ABDC概念選擇結構程序是指根據(jù)條件判斷結果，選擇不同的程序段執(zhí)行。它是程序設計中常用的一種控制結構，用于實現(xiàn)條件分支和決策。條件判斷選擇結構程序通過條件判斷語句（如if語句）來實現(xiàn)不同程序段的選擇執(zhí)行。分支執(zhí)行根據(jù)條件判斷的結果，程序可以選擇執(zhí)行不同的分支，每個分支對應一段特定的程序代碼。靈活性選擇結構程序可以根據(jù)實際需求靈活設置條件，實現(xiàn)復雜的邏輯判斷和決策。選擇結構程序概念及特點分析問題設計算法編寫代碼調試測試明確程序要實現(xiàn)的功能和條件判斷的依據(jù)。根據(jù)問題分析的結果，設計相應的算法，確定條件判斷的邏輯和分支執(zhí)行的流程。使用選擇結構語句（如if語句）編寫程序代碼，實現(xiàn)條件判斷和分支執(zhí)行。對編寫的程序進行調試和測試，確保程序能夠正確執(zhí)行并滿足要求。0401選擇結構程序設計步驟0203實例描述：編寫一個程序，根據(jù)用戶輸入的分數(shù)，判斷其成績等級（優(yōu)秀、良好、及格、不及格）。實例分析：編寫選擇結構程序算法設計輸入用戶分數(shù)；根據(jù)分數(shù)范圍判斷成績等級；實例分析：編寫選擇結構程序輸出成績等級。代碼實現(xiàn)```python實例分析：編寫選擇結構程序score=float(input("請輸入分數(shù)："))#輸入用戶分數(shù)實例分析：編寫選擇結構程序ifscore>=90grade="優(yōu)秀"elifscore>=80實例分析：編寫選擇結構程序grade="良好"elifscore>=60grade="及格"實例分析：編寫選擇結構程序03print("成績等級為：",grade)#輸出成績等級01else02grade="不及格"實例分析：編寫選擇結構程序```調試測試：運行程序并輸入不同的分數(shù)進行測試，確保程序能夠正確判斷成績等級并輸出結果。實例分析：編寫選擇結構程序05循環(huán)結構程序設計方法概念重復性條件控制簡化代碼循環(huán)結構程序概念及特點循環(huán)結構程序是指在程序中需要反復執(zhí)行某段代碼，直到滿足某一條件時才停止的一種程序結構。循環(huán)的執(zhí)行依賴于某個條件的判斷結果，當條件滿足時執(zhí)行循環(huán)，否則停止循環(huán)。循環(huán)結構中的代碼會被重復執(zhí)行多次。通過使用循環(huán)結構，可以避免編寫大量重復的代碼，提高程序的可讀性和可維護性。明確需要解決的問題，確定需要使用循環(huán)結構來實現(xiàn)的功能。分析問題根據(jù)問題的需求，設計合適的循環(huán)條件，確保循環(huán)能夠在正確的時間停止。設計循環(huán)條件在循環(huán)結構中編寫需要重復執(zhí)行的代碼，實現(xiàn)相應的功能。編寫循環(huán)體運行程序并觀察其輸出結果是否符合預期，如果有錯誤則進行調試并修改代碼。測試與調試循環(huán)結構程序設計步驟實例一計算1到100的和分析問題需要計算從1到100的所有整數(shù)的和。設計循環(huán)條件使用for循環(huán)，從1循環(huán)到100。實例分析：編寫循環(huán)結構程序測試與調試運行程序并觀察其輸出結果是否為5050，符合預期則程序正確。實例二輸出九九乘法表編寫循環(huán)體在循環(huán)體內將當前循環(huán)的數(shù)值累加到總和中。實例分析：編寫循環(huán)結構程序分析問題設計循環(huán)條件編寫循環(huán)體測試與調試實例分析：編寫循環(huán)結構程序01020304需要輸出完整的九九乘法表。使用兩層for循環(huán)，外層循環(huán)控制行，內層循環(huán)控制列。在內層循環(huán)中計算兩個數(shù)的乘積并輸出到控制臺。運行程序并觀察其輸出結果是否符合預期的九九乘法表格式，符合預期則程序正確。06綜合應用與拓展提高

算法優(yōu)化策略探討時間復雜度優(yōu)化通過改進算法邏輯、采用更高效的數(shù)據(jù)結構等方式，降低算法的時間復雜度，提高運行效率。空間復雜度優(yōu)化減少算法所需存儲空間，如采用原地算法、壓縮存儲等方式，降低空間復雜度。算法穩(wěn)定性優(yōu)化針對特定問題，設計穩(wěn)定的算法，以避免因輸入數(shù)據(jù)變化導致結果不穩(wěn)定的情況。將復雜問題分解為若干個子問題，分別求解后再合并結果，如歸并排序、快速排序等。分治策略通過把原問題分解為相對簡單的子問題的方式求解復雜問題，如背包問題、最長公共子序列等。動態(tài)規(guī)劃在每一步選擇中都采取在當前狀態(tài)下最好或最優(yōu)的選擇，從而希望導致結果是最好或最優(yōu)的，如最小生成樹、哈夫曼編