算法的概念教學設計案例

目標:

算法的概念教學設計案例

1、知識目標:瞭解算法。分析算法。

2、能力目標:體驗程序的獨特魅力,瞭解編程加工的內在機制,培養學生的創新能力。

3、情感目標:通過編程實現信息的加工,激發學生的興趣,增加學生的成就感。

重點:如何分析算法,算法的概念 ,算法的表示

難點: 如何寫算法。理解用算法描述實際問題,理解人的思維在計算機工作中發揮的作用。

方法:講授法,演示法,歸納法

教學反思

教 學 過 程

一、導入

在學習程序設計時,既要掌握所使用的某種計算機計算機語言如PASCAL語言,更好掌握解題的方法和步驟,這是程序設計中的關鍵。語言只是一個工具,只懂得語言的規則並不能編制出有效的高質量的程序,下面所講座的算法,就是研究解題的步驟和方法,這是編程的基礎,同時也是我們解數理化題的基礎。

著名計算機科學家沃思提出一個公式:

數據結構 + 算法 = 程序

二、新授

什麼是算法:廣義地說,爲解決一個問題而採取的方法和步驟,就稱爲“算法”。或者說:算法是解題方法的精確描述。解決一個問題的過程,就是實現一個算法的過程。

1.做任何事情都有一定的步驟。例如要計算的值,無論手算,心算,或用算盤,計算器計算,都要經過有限的事先設計好的`步驟。

2、對同一個問題,往往有不同的解題方法和步驟

方法1:順序計算1-1/2+1/3-1/4+1/5……+1/99-1/100,一直加到100 加99次

方法2:先計算+,再計算減,即1+1/3+1/5……+1/99,1/2+1/4+1/6……+1/100當然各種方法有優劣之分。

3、不僅數值計算的問題要研究算法,實際上,做任何事情。都需要事先設想好的步驟和方法,這就是算法。

計算機算法可分爲兩大類別:

數值運算

非數值運算

數值運算舉例:求數值解,例如求方程的根、求函數的定積分等。

非數值運算舉例:人名排序,圖書資料檢索等.

三、簡單算法舉例

爲了理解如何設計算法,下面舉幾個算法的簡單例子。

[例1] 有兩個杯子A和B,分別盛有果汁和酒,要求將這兩個杯子進行互換。

(請學生回答,並要求說清楚明確的步驟)

學生所回答的步驟就是算法的描述:

根據常識,必須增加一個空杯C作爲過渡。

其算法表示

步驟1:先將A杯中的果汁倒在C杯中;

步驟2:再講B杯中的酒倒在A杯中;

步驟3:最後將C杯中的果汁倒在B杯中。

此問題可以抽象爲數值運算中的交換兩個變量的值,簡化爲:

①A → C

②B → A

③C → B

[例2] 從十個數中挑選出最大的數。

創設情景:這個問題的思路可以用“打描臺”來比喻。第一個同學先上講臺,然後第二個同學上去比試,勝者(個子高的)留在講臺上,依次輪流,一直到第十個人比完爲止()一共九次)最後留在講臺上的同學就是勝者(個子最高的同學)。

算法描述:

1.先任選一個數放在變量A中;

2.將第二個數與變量A中的數進行比較,大者放在變量A中;

3.再將第三個數與變量A中的數進行比較,大者放在變量A中;

10.最後將第十個數與變量A中的數進行比較,大者放在變量A中。

這樣寫算法雖然正確,但是太煩瑣了,可以簡化爲如下:

1.數X → A,計數器 0 → N;

2.下一個數Y與A比較,大者→ A;

3.N + 1 → N;(增加一次比較次數)

4.若N ? 9,執行第2步,否則停止循環,此時A中的數最大。

顯然,用“循環”表示的算法比較簡練。

如果題目要求改爲“從1000個數中挑選最大者”,只許需要將算法裏面的第4步中的“9”改爲“999”即可。

[例3] 求兩個正整數m和n的最大公約數。

解題之前介紹“輾轉相除法”求最大公約數的方法。“輾轉”就字面意思來講是翻來覆去的意思,因此“輾轉相除法”的格式可以形象地表示爲:

將m和n賦具體值,m = 60,n = 14,板書具體求解方法。

用m 作被除數, n 作除數,r 做餘數。

具體方法(算法)爲:

①求m/n的餘數r;

②若r = 0 ,則n爲最大公約數,若r ≠ 0,執行第③步;

③將n → m,將r → n中;

④返回重新執行第①步。

注意:如果事先不知道M,N兩個數誰大誰小,應(可)在第一步之前增加一個步驟,比較一下兩個數的大小,大數在m中,小數在n中。

四、算法的特性

1、有窮性:一個算法應該包含有限個操作步驟,而不能是無限的。

2、確定性:算法的每個步驟都應該是明確無誤的,不能含義模糊,使執行者無所適從。

3、有零個或者多個輸入

4、有一個或者多個輸出

5、有效性:算法中的每一步都應該能有效地執行,執行算法最後應該能得到確定的結果。

五、歸納總結

算法的概念;

算法的描述;

算法的特性:

有窮性:包含有限的操作步驟

確定性:算法中的每一個步驟都應當是確定的

有零個或多個輸入:輸入是指在執行算法時需要從外界取得必要的信息

有一個或多個輸出:算法的目的是爲了求解,“解” 就是輸出

有效性:算法中的每一個步驟都應當能有效地執行,並得到確定的結果 。

對於程序設計人員來說,我們不僅要會使用現成的算法,還要會設計算法,即要設計出算法中的每一個步驟。

六、 練習

①用輾轉相除法求324和180的最大公約數。

七、板書設計