第三章算法的基礎(chǔ)知識(shí)課件-高中信息技術(shù)必修1數(shù)據(jù)與計(jì)算課件教學(xué)設(shè)計(jì)（粵教版2019）

信息技術(shù)1：算法基礎(chǔ)DATADATA體驗(yàn)計(jì)算機(jī)解決問(wèn)題的過(guò)程01體驗(yàn)計(jì)算機(jī)解決問(wèn)題的過(guò)程人工解決找出從A市經(jīng)B1市到B市耗時(shí)最少的旅行路線(xiàn)。AB1…BkB現(xiàn)實(shí)生活中中轉(zhuǎn)的可能性更多，每一個(gè)A到Bk有Mk種途徑，Bk

到B有Nk種途徑，那我們?nèi)斯ふ页龊臅r(shí)最少的旅行路線(xiàn)將工作量及其浩大，一共要比較：M1*N1+M2*N2+M3*N3+…+Mk*Nk當(dāng)人工處理效率很低時(shí)，我們可以借助計(jì)算機(jī)，通過(guò)編寫(xiě)計(jì)算機(jī)程序來(lái)解決問(wèn)題。體驗(yàn)計(jì)算機(jī)解決問(wèn)題的過(guò)程計(jì)算機(jī)分析問(wèn)題設(shè)計(jì)算法編寫(xiě)程序調(diào)試運(yùn)行程序分析問(wèn)題的需求情況，提煉出已知條件，搞清楚需要解決的問(wèn)題。問(wèn)題分析請(qǐng)楚后，需要給出計(jì)算機(jī)解決問(wèn)題的詳細(xì)方法和步驟，這一過(guò)程稱(chēng)為設(shè)計(jì)算法。有了清晰可操作的算法描述，就可以選擇一種計(jì)算機(jī)語(yǔ)言工具來(lái)編寫(xiě)程序，實(shí)現(xiàn)算法。程序編寫(xiě)完成以后，再通過(guò)鍵盤(pán)把程序輸入計(jì)算機(jī)中運(yùn)行，檢查程序能否按預(yù)想的效果執(zhí)行，這一過(guò)程稱(chēng)為程序的調(diào)試運(yùn)行。體驗(yàn)計(jì)算機(jī)解決問(wèn)題的過(guò)程求解問(wèn)題的方式相同點(diǎn)不同點(diǎn)人工求解問(wèn)題用計(jì)算機(jī)求解問(wèn)題分析問(wèn)題、設(shè)計(jì)算法、得出結(jié)果、驗(yàn)算結(jié)果每次只能對(duì)特定的問(wèn)題進(jìn)行解答，運(yùn)算速度慢，不需要借助計(jì)算機(jī)工具。編寫(xiě)程序、調(diào)試程序、運(yùn)行速度快，通用性強(qiáng)。算法及其描述02算法及其描述ThisPPTtemplateforthericehuskdesignerpencildemoworks,focusingontheproduction認(rèn)識(shí)算法：算法是指在有限步驟內(nèi)求解某一問(wèn)題所使用的一組定義明確的規(guī)則。通俗地說(shuō)，算法就是用計(jì)算機(jī)求解某一問(wèn)題的方法，是能被機(jī)械地執(zhí)行的動(dòng)作或指令的有窮集合。算法的特征：有窮性、確定性、數(shù)據(jù)輸入、數(shù)據(jù)輸出、可行性。算法及其描述ThisPPTtemplateforthericehuskdesignerpencildemoworks,focusingontheproduction算法就是在解決特定問(wèn)題時(shí)，采取的確定的、有限的步驟。

分析項(xiàng)目①拋物線(xiàn)執(zhí)行的步驟個(gè)數(shù)每一步是否明確可執(zhí)行是否有輸入是否有輸出4

是否是算法及其描述ThisPPTtemplateforthericehuskdesignerpencildemoworks,focusingontheproduction算法的特征有輸入一個(gè)算法通常要求有0個(gè)或多個(gè)輸入。有輸出一個(gè)算法可以有一個(gè)或多個(gè)輸出。有窮性算法必須能在有限個(gè)步驟之后終止?？尚行运惴ㄖ械拿恳徊蕉际强梢詧?zhí)行的。確定性算法的每個(gè)步驟都具有確定的含義，沒(méi)有歧義。算法及其描述小明在去往地鐵站時(shí)，在路口遇到了一個(gè)紅綠燈。小明發(fā)現(xiàn)該紅綠燈上配有一個(gè)倒計(jì)時(shí)器，倒計(jì)時(shí)15秒之后紅燈變成了綠燈，如何將“倒計(jì)時(shí)15秒”的算法描述出來(lái)？自然語(yǔ)言將計(jì)數(shù)器t（剩余秒數(shù)）設(shè)為15；如果t大于等于1，執(zhí)行步驟③，否則執(zhí)行步驟⑤；顯示t，并保持顯示1秒，然后清除顯示；將t的值減1，跳轉(zhuǎn)至步驟②。倒計(jì)時(shí)結(jié)束。算法及其描述流程圖是用圖形表示算法的一種常用工具。用流程圖描述的算法直觀(guān)易讀，問(wèn)題解決的步驟清晰簡(jiǎn)潔，算法結(jié)構(gòu)表達(dá)明確。開(kāi)始/結(jié)束框輸入/輸出框處理框判斷框流程線(xiàn)算法及其描述將計(jì)數(shù)器t（剩余秒數(shù)）設(shè)為15；如果t大于等于1，執(zhí)行步驟③，否則執(zhí)行步驟⑤；顯示t，并保持顯示1秒，然后清除顯示；將t的值減1，跳轉(zhuǎn)至步驟②。倒計(jì)時(shí)結(jié)束。結(jié)束t←15t≥1輸出tt←t-1TrueFalse保持顯示1秒清除顯示開(kāi)始算法及其描述結(jié)束t←15t≥1輸出tt←t-1TrueFalse保持顯示1秒清除顯示開(kāi)始偽代碼t←15whilet≥1output1sleep1scleart←t-1endwhile規(guī)避了程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言嚴(yán)格的書(shū)寫(xiě)格式，無(wú)歧義，結(jié)構(gòu)性強(qiáng)。不太適合完全沒(méi)有程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)的初學(xué)者。算法描述方法：算法的描述方法自然語(yǔ)言偽代碼流程圖自然語(yǔ)言就是使用日常所用的語(yǔ)言描述算法的步驟。優(yōu)點(diǎn)：使用簡(jiǎn)單，易于理解。缺點(diǎn)：容易產(chǎn)生二義性。流程圖是用圖形表示算法的一種常用工具。優(yōu)點(diǎn)：步驟清晰簡(jiǎn)潔，算法結(jié)構(gòu)表達(dá)明確，適合初學(xué)者使用。缺點(diǎn)：繪制過(guò)程繁瑣，對(duì)于復(fù)雜問(wèn)題，結(jié)構(gòu)過(guò)于復(fù)雜，不易理解。偽代碼是采用一種類(lèi)似程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的代碼來(lái)描述算法。優(yōu)點(diǎn)：回避了程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言嚴(yán)格的書(shū)寫(xiě)格式，敘述準(zhǔn)確，無(wú)二義性，結(jié)構(gòu)性強(qiáng)。缺點(diǎn)：需要具備一定的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言基礎(chǔ)，不利于初學(xué)者使用。算法及其描述：S1Sn…順序結(jié)構(gòu)FalseTrue

S1S2C選擇結(jié)構(gòu)S1CFalseTrue

循環(huán)結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言03計(jì)算機(jī)程序計(jì)算機(jī)程序在《計(jì)算機(jī)軟件保護(hù)條例》中這樣定義計(jì)算機(jī)的“程序”：指為了得到某種結(jié)果而可以由計(jì)算機(jī)等具有信息處理能力的裝置執(zhí)行的代碼化指令序列，或者可被自動(dòng)轉(zhuǎn)換成代碼化指令序列的符號(hào)化指令序列或者符號(hào)化語(yǔ)句序列。簡(jiǎn)而言之，計(jì)算機(jī)程序就是指計(jì)算機(jī)可以識(shí)別運(yùn)行的指令集合。計(jì)算機(jī)程序是不是就是計(jì)算機(jī)軟件？軟件是程序以及開(kāi)發(fā)、使用和維護(hù)所需要的所有文檔與數(shù)據(jù)的總稱(chēng),而程序只是軟件的一部分。計(jì)算機(jī)程序計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)組成。常用的計(jì)算機(jī)主要包括運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備五大基本部件。馮諾依曼計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言是指一組用來(lái)定義計(jì)算機(jī)程序的語(yǔ)法規(guī)則，通常簡(jiǎn)稱(chēng)為“編程語(yǔ)言”。計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的發(fā)展，經(jīng)歷了從機(jī)器語(yǔ)言、匯編語(yǔ)言到高級(jí)語(yǔ)言的發(fā)展歷程。算法不能被計(jì)算機(jī)直接執(zhí)行程序計(jì)算機(jī)能夠識(shí)別和運(yùn)行計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言機(jī)器語(yǔ)言是由“0”和“1”這樣的二進(jìn)制代碼指令組來(lái)表示。每一條機(jī)器指令包含兩個(gè)主要部分：操作（指出計(jì)算機(jī)應(yīng)做什么）和被操作的對(duì)象（指出處理的數(shù)據(jù)或它的地址），計(jì)算機(jī)能直接識(shí)別和執(zhí)行。難以理解運(yùn)算效率最高機(jī)器語(yǔ)言計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言機(jī)器語(yǔ)言使用了一種類(lèi)似英文縮略詞且?guī)в兄浶苑?hào)的語(yǔ)言，來(lái)替代一個(gè)特定的指令的二進(jìn)制串，每條指令都和一條機(jī)器指令相對(duì)應(yīng)。需要一個(gè)專(zhuān)門(mén)的語(yǔ)言翻譯器，負(fù)責(zé)將程序中的每條語(yǔ)句都翻譯成用二進(jìn)制數(shù)表示的機(jī)器語(yǔ)言。計(jì)算機(jī)不能直接執(zhí)行匯編語(yǔ)言。匯編語(yǔ)言較易理解運(yùn)算效率很高計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言機(jī)器語(yǔ)言接近于數(shù)學(xué)語(yǔ)言或人的自然語(yǔ)言，并且不再過(guò)度地倚賴(lài)某種特定的機(jī)器或環(huán)境，必須經(jīng)過(guò)翻譯器將其翻譯成機(jī)器語(yǔ)言。計(jì)算機(jī)不能直接執(zhí)行高級(jí)語(yǔ)言，必須經(jīng)過(guò)編譯程序或解釋程序?qū)⑵浞g成機(jī)器語(yǔ)言。高級(jí)語(yǔ)言簡(jiǎn)單易于理解移植性好計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言解釋程序與編譯程序編譯程序：是指計(jì)算機(jī)把高級(jí)語(yǔ)言程序的每一條語(yǔ)句都編譯成機(jī)器語(yǔ)言，并保存為二進(jìn)制文件后才運(yùn)行的程序。解釋程序：是指計(jì)算機(jī)在執(zhí)行高級(jí)語(yǔ)言程序時(shí)，逐條語(yǔ)句解釋成機(jī)器語(yǔ)言并立即執(zhí)行的程序。計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言語(yǔ)言種類(lèi)優(yōu)勢(shì)不足舉例編譯型語(yǔ)言程序執(zhí)行速度快，程序執(zhí)行效率高，同等條件下對(duì)系統(tǒng)要求較低?？缙脚_(tái)性差些。C語(yǔ)言解釋型語(yǔ)言不同系統(tǒng)平臺(tái)間的兼容性高。程序執(zhí)行效率比較低。Python語(yǔ)言小結(jié)1算法概念和描述算法的概念算法的特征算法的描述方法有輸入有輸出確定性有窮性可行性一個(gè)算法通常要求有0個(gè)或多個(gè)