2.1 算法的概念及描述（教學(xué)課件）高中信息技術(shù)必修1數(shù)據(jù)與計(jì)算同步高效課堂 浙教版

浙教版（2019)

必修1數(shù)據(jù)與計(jì)算2.1算法的概念及描述學(xué)習(xí)目標(biāo)1.了解算法的概念與基本特征（學(xué)科核心素養(yǎng)：信息意識(shí)）2.了解算法描述方法及特點(diǎn)并能夠運(yùn)用恰當(dāng)?shù)拿枋龇椒ū硎竞?jiǎn)單算法（學(xué)科核心素養(yǎng)：信息意識(shí)、計(jì)算思維）3.能夠根據(jù)實(shí)際需要設(shè)計(jì)算法解決問(wèn)題，提升利用信息技術(shù)學(xué)科素養(yǎng)。（學(xué)科核心素養(yǎng)：信息意識(shí)、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新）新課導(dǎo)入游戲?qū)耄恨r(nóng)夫過(guò)河游戲具體規(guī)則：一個(gè)農(nóng)夫帶著—只狼、一只羊和—棵白菜，身處河的南岸。他要把這些東西全部運(yùn)到北岸。他面前只有一條小船，船只能容下他和—件物品，另外只有農(nóng)夫才能撐船。如果農(nóng)夫在場(chǎng)，則狼不能吃羊，羊不能吃白菜，否則狼會(huì)吃羊，羊會(huì)吃白菜，所以農(nóng)夫不能留下羊和白菜自己離開(kāi)，也不能留下狼和羊自己離開(kāi)，而狼不吃白菜。請(qǐng)求出農(nóng)夫?qū)⑺械臇|西運(yùn)過(guò)河的方案。新課導(dǎo)入方案1：1.農(nóng)夫、羊過(guò)河

2.農(nóng)夫回3.農(nóng)夫、白菜過(guò)河

4.農(nóng)夫、羊回5.農(nóng)夫、狼過(guò)河

6.農(nóng)夫回7.農(nóng)夫、羊過(guò)河任務(wù)一：什么是算法1.自主閱讀課本，結(jié)合生活經(jīng)驗(yàn)，利用數(shù)字化工具總結(jié)歸納算法的概念。填寫(xiě)下表，班內(nèi)分享，互相補(bǔ)充。新知探究古代算法概念廣義算法概念計(jì)算機(jī)算法概念

任務(wù)一：什么是算法2.上網(wǎng)檢索古老的算法新知探究（1）秦九韶算法：將一元n次多項(xiàng)式的求值問(wèn)題轉(zhuǎn)化為n個(gè)一次式的算法，大大簡(jiǎn)化了計(jì)算過(guò)程，即使在現(xiàn)代，利用計(jì)算機(jī)解決多項(xiàng)式的求值問(wèn)題時(shí)，秦九韶算法依然是最優(yōu)的更相減損術(shù)（2）割圓術(shù)，劉徽提出的割圓術(shù)，通過(guò)不斷分割圓內(nèi)接正多邊形來(lái)逼近圓的面積，是中國(guó)古代數(shù)學(xué)中的重要算法。新知探究任務(wù)二：了解算法的基本特征有窮性1.計(jì)算圓周率所有位數(shù)的程序代碼2.遍歷所有可能的國(guó)際象棋棋局并找出最優(yōu)策略新知探究任務(wù)二：了解算法的基本特征可行性1.在普通計(jì)算機(jī)上用窮舉法找出一個(gè)超過(guò)20000000位的數(shù)的的所有質(zhì)因數(shù)2.外出旅行隨機(jī)買(mǎi)一張票，再確定旅行前往的目的地。新知探究任務(wù)二：了解算法的基本特征確定性1.乘坐高鐵的路線規(guī)劃：根據(jù)出發(fā)地和目的地，確定具體的高鐵線路，以及換乘站點(diǎn)，規(guī)劃的路線和換乘規(guī)則是明確的。2.醫(yī)院排隊(duì)叫號(hào)系統(tǒng)：按照病人預(yù)約的號(hào)碼順序叫號(hào)，規(guī)則清晰確定，不會(huì)隨意更改新知探究任務(wù)二：了解算法的基本特征0個(gè)或多個(gè)輸入1.設(shè)置鬧鐘時(shí)需要輸入具體的時(shí)間作為輸入，但如果只是單純依靠默認(rèn)設(shè)置，不進(jìn)行任何額外的時(shí)間輸入，也能按照默認(rèn)的時(shí)間響鈴可以不輸入地點(diǎn)信息，獲取默認(rèn)城市的天氣；也可以輸入多個(gè)不同的地點(diǎn)，獲取相應(yīng)地點(diǎn)的天氣新知探究任務(wù)二：了解算法的基本特征1個(gè)或多個(gè)輸入1.網(wǎng)購(gòu)平臺(tái)，輸入關(guān)鍵詞，輸出相關(guān)的商品列表、商品詳情、價(jià)格、用戶評(píng)價(jià)等多個(gè)結(jié)果。2.成績(jī)統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)時(shí)輸入學(xué)生的考試成績(jī)，輸出學(xué)生的總分、平均分、排名以及各科目成績(jī)分析等多個(gè)結(jié)果。新知探究任務(wù)三：了解算法的描述方法及特點(diǎn)1.結(jié)合生活經(jīng)驗(yàn)和網(wǎng)絡(luò)資源總結(jié)算法描述方法并填寫(xiě)下表算法描述方法自然語(yǔ)言描述法流程圖偽代碼程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言新知探究任務(wù)三：了解算法的描述方法及特點(diǎn)自然語(yǔ)言描述法：自然語(yǔ)言是我們?cè)谌粘Ｉ钪薪?jīng)常交流使用的語(yǔ)言，比如漢語(yǔ)、英語(yǔ)、德語(yǔ)等，用自然語(yǔ)言描述算法通俗易懂。新知探究任務(wù)三：了解算法的描述方法及特點(diǎn)流程圖:用自然語(yǔ)言描述算法雖然通俗易懂，但會(huì)存在面對(duì)同樣的文字描述，不同的人產(chǎn)生不同的理解。所以，采用流程圖來(lái)描述比較直觀和易于理解。新知探究任務(wù)三：了解算法的描述方法及特點(diǎn)2.總結(jié)常用流程圖基本圖形及功能常用流程圖及其功能

新知探究任務(wù)三：了解算法的描述方法及特點(diǎn)一、矩形作用：表示流程中的一個(gè)具體步驟或活動(dòng)。二、菱形作用：代表決策點(diǎn)或判斷。在流程中，根據(jù)特定的條件進(jìn)行判斷，然后決定流程的走向。三、圓形矩形作用：表示流程的開(kāi)始或結(jié)束。四、箭頭作用：指示流程的方向。連接各個(gè)圖形，展示流程的先后順序和邏輯關(guān)系。箭頭的方向表示流程的推進(jìn)方向。五、平行四邊形作用：一般用于表示輸入或輸出。例如，輸入數(shù)據(jù)、輸出結(jié)果等環(huán)節(jié)可以用平行四邊形表示。新知探究任務(wù)三：了解算法的描述方法及特點(diǎn)2.常用流程圖基本圖形及功能新知探究任務(wù)三：了解算法的描述方法及特點(diǎn)偽代碼指的是一種比較直觀簡(jiǎn)介的、符號(hào)接近計(jì)算機(jī)程序代碼的算法描述方式，它很像計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，但不是真正可以被計(jì)算機(jī)理解的代碼，它沒(méi)有同意的表示方法，只要合理、正確即可。if(條件)當(dāng)條件為真時(shí)執(zhí)行的語(yǔ)句;else當(dāng)條件為假時(shí)執(zhí)行的語(yǔ)句;isPalindrome=true;i=0;j=strLength-1;while(i<j)if(str[i]!=str[j])isPalindrome=false;break;i=i+1;j=j-1;if(isPalindrome)輸出"該字符串是回文字符串";else輸出"該字符串不是回文字符串";新知探究任務(wù)三：了解算法的描述方法及特點(diǎn)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言:無(wú)論是自然語(yǔ)言描述的算法，還是流程圖或者偽代碼描述的算法，計(jì)算機(jī)都無(wú)法理解并執(zhí)行。為了讓計(jì)算機(jī)幫助人們真正解決問(wèn)題，需要將算法用某種計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言來(lái)描述，這個(gè)過(guò)程稱(chēng)為程序編寫(xiě)（或稱(chēng)代碼編寫(xiě))。世界上有很多計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，實(shí)際工作中可以根據(jù)問(wèn)題特點(diǎn)選擇恰當(dāng)?shù)某绦蛟O(shè)計(jì)語(yǔ)言來(lái)描述算法。新知探究任務(wù)三：了解算法的描述方法及特點(diǎn)4.程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言defget_sensor_reading(space_number):#隨機(jī)生成一個(gè)讀數(shù)，實(shí)際應(yīng)用中需連接真實(shí)傳感器獲取讀數(shù)importrandomreturnrandom.uniform(0,2)#傳感器閾值sensor_threshold=1.5#總車(chē)位數(shù)量total_parking_spaces=10forspace_numberinrange(1,total_parking_spaces+1):sensor_reading=get_sensor_reading(space_number)ifsensor_reading>sensor_threshold:space_status="被占用"else:space_status="空閑"print(f"車(chē)位{space_number}的狀態(tài)為：{space_status}")新知探究任務(wù)四：體驗(yàn)算法多樣性今有雞兔同籠，上有三十五頭，下有九十四足，問(wèn)雞兔各幾何？1.假設(shè)法:假設(shè)全是雞：先算出假設(shè)情況下的腳數(shù)，與實(shí)際腳數(shù)對(duì)比，求出腳數(shù)的差值。因?yàn)槊堪岩恢煌卯?dāng)成雞就少算2只腳，所以用腳數(shù)的差值除以2就得到兔的數(shù)量，再用總頭數(shù)減去兔的數(shù)量得到雞的數(shù)量。假設(shè)全是兔：先算出假設(shè)情況下的腳數(shù)，與實(shí)際腳數(shù)對(duì)比，求出腳數(shù)的差值。因?yàn)槊堪岩恢浑u當(dāng)成兔就多算2只腳，所以用腳數(shù)的差值除以2就得到雞的數(shù)量，再用總頭數(shù)減去雞的數(shù)量得到兔的數(shù)量。新知探究任務(wù)四：體驗(yàn)算法多樣性今有雞兔同籠，上有三十五頭，下有九十四足，問(wèn)雞兔各幾何？2.方程法:設(shè)雞有m只，兔子有n只，根據(jù)頭的總數(shù)和腳的總數(shù)列出方程組，然后求解。3.抬腳法:讓雞和兔都抬起兩只腳，此時(shí)地上剩下的腳都是兔的，且每只兔還剩2只腳在地上，用剩下的腳數(shù)除以2就得到兔的數(shù)量，進(jìn)而求出雞的數(shù)量。雞有23只，兔有12只。課堂練習(xí)1.以下對(duì)算法的理解不正確的是（）A.一個(gè)算法應(yīng)包含有限的操作步驟，而不能是無(wú)限的B.算法中的每一步驟都應(yīng)當(dāng)是確定的，而不應(yīng)當(dāng)是含糊的、模棱兩可的C.算法可以沒(méi)有輸入，但必須有輸出D.算法可以沒(méi)有輸出，但必須有輸入正確答案：D答案解析：本題考查的是對(duì)算法特征的理解，其中算法可以有0個(gè)或多個(gè)輸入，必須有1個(gè)或多個(gè)輸出。故正確答案為D。課堂練習(xí)2.下面對(duì)算法描述正確的一項(xiàng)是（）A.算法只能用偽代碼來(lái)描述B.算法只能用流程圖來(lái)表示C.同一算法只能用一種程序語(yǔ)言來(lái)實(shí)現(xiàn)D.同一問(wèn)題可以有不同的算法答案：C