浙教版 (2019)必修1 数据与计算2.1 算法的概念及描述试讲课ppt课件

这是一份浙教版 (2019)必修1 数据与计算2.1 算法的概念及描述试讲课ppt课件，共23页。PPT课件主要包含了课堂导入，算法的定义，拓展链接，算法的特征，问题与讨论，算法的要素，控制转移，用流程图描述算法，用伪代码描述算法等内容，欢迎下载使用。

算法的概念。算法的特征。算法的要素。算法的描述。
重点：算法的描述。难点：算法的描述。
“算法”指的是解决某个问题的一组步骤。人们在解决问题时都会经历一个“怎么做”的阶段，而思考“怎么做”的过程，就是“算法设计”的过程。 用计算机解决问题时，通常先设计算法，然后将算法用合适的计算机程序设计语言表示，计算机就能按照人们设计的计算机程序进行高速、准确的自动化处理，从而帮助人们解决问题。
2.1.1 算法的概念
图2.1.1 高一新生报到流程
古代的算法主要指的是“算术”，即数值的算术运算。随着科学技术的发展，算法的内涵和外延逐渐发生变化。
广义地讲，算法指的是解决问题或完成任务的一系列步骤。既包括传统意义上计算任务，也可以是生活中各种事物的处理。
计算机领域内，算法指的是用计算机解决问题的步骤。是为了解决问题而让计算机执行的有序、无歧义的，有限步骤的集合。
穷举算法也称枚举算法，指的是在求解过程中，先按照一定的顺序一一列所有可能的解，然后用条件判断列举出的可能解是否为正确解。穷举法一般适合解决解集为离散的且范围明确的问题。
“鸡翁一，值钱五；鸡母一，值钱三；鸡雏三，值钱一；百钱买鸡百，问翁、母、雏各几何？”这是我国古代数学家张丘建在《算经》中提出的经典问题。同时，他还在书中给出了解决该问题的算法“鸡翁每增四，鸡母每减七，鸡雏每益三，即得＂。
√ 有穷性 算法必须能在执行有限个步骤之后终止。√ 确切性 算法中的每一次运算都有明确的定义，具有无二义性，并且可以通过计算得到唯一的结果。√ 输入项 一个算法有0个或多个输入。所谓0个输入是指本身给出了初始条件。√ 输出项 算法一定要有输出。任何算法都不能“无功而返”。√ 可行性 算法中执行的任何运算都可以在有限的时间内完成。
为防止用户账户被盗，在用户登录账户时，有些信息系统会限制用户尝试输入密码的次数(如图2.1.2),一旦超出限定的次数，系統就会禁止輸入并要 求进行注册账户验证。下面为某系统验证用户输入密码正确与否的算法：①密码输入错误次数初始化为零。②接受用户输入的密码。③将用户输入的密码与原来设置的密码比较，若相同则转，否则转④。④密码输入错误次数增加1。⑤若密码输入错误次数少于5，输出信息“密码错误，请再次输入密码！ ”，然后转⑥；否则，输出信息“密码输入错误已达5次，请通过注册邮箱找回密码”，然后转。
⑥接受用户输入的密码，然后转③。⑦密码正确，进入系统。⑧密码验证算法结束。 请结合上述算法，谈谈算法的特征在其中的具体体现。比如，该算法体现了“可行性”特征，因为算法中的“判断密码正确性”“密码输入错误次数统计”等处理都是现实中确实可以实现的。
用算法解决问题时，必须明确参与运算的初始数据、运算时产生的中间数据以及代表问题解决的结果数据。
在对数据进行运算时，必须明确每一步的运算是什么、对哪些数据进行运算等。
在算法执行过程中，有时需要根据数据或运算结果的特点进行不同的处理，这时就需要运用控制转移来执行不同的操作。
很多设备的“自动”功能，都是内部算法控制的结果。比如，在夏天把空调温度设定在26C （如图2.1.4所示），每当空调内部的温度传感器测得室内温度小于或等于26℃C时，算法就会“告诉”空调已经到达目标温度，可以暂停工作，空调就会“自动”暂时关闭压缩机的运行。这样，既确保了室内温度，又实现了节能环保。 还有很多设备用算法来帮助设备实现自动化。与同学讨论交流，哪些设备来用算法实现了自动化？并尝试说出这些设备实现自动化控制的算法。
2.1.2 算法的描述
1、用自然语言描述算法
图2.1.5 停车场中的车位探测
解决本问题的算法可以用自然语言描述如下。（1）输入变量fag的值。（2）若flag的值为1，则设置指示灯为绿色，输出“空车位”；否则，设置指示灯为红色，输出“非空车位”。
“N-S图”是由美国学者纳西（Nassi）和斯奈德曼（Shneiderman）提出的一种在流程图中完全去掉流程线，全部算法写在一个矩形框内的算法描述方式。相比于原来的流程图描述，结构性显得更好，也更有助于高效地编写程序。前面车位探测中的算法，可用N-S图表示成如下形式。
结合实例，与同学一起分组讨论：为什么算法必须要有“输出”，但有时却可以没有“输入”？
伪代码指的是一种比较直观简洁的、符号接近计算机程序代码的算法描述方式，其风格很像计算机程序设计语言，但又不是真正的可以被计算机理解的代码。伪代码的表示方法没有统一、严格的规定，只要定义合理、表达正确即可。
格式1: If条件 then （语句序列1) Else （语句序列2)格式2: If条件 then （语句序列1)
格式：while条件 （循环体）
Flag 车位探测结果； #将测得的车位当前状态值输入给变量flagIf flag=1 then (指示灯绿色 输出“空车位”）Else （指示灯红色 输出“非空车位”）
4、用计算机程序设计语言描述算法
vid MainWindw: :n_pushButtn_clickedO ｛int flag=ui-> lineEdit-> textO.tIntO;if (flag==1) (ui-> label_4-> setStyleSheet ("clr:green; ") ;ui-> label_4-> setText ("绿色＂） ;ui-> label_5-> setText ("空车位”） ;｝else{ui-> label_4-> setStyleSheet ("clr:red; ") ;ui-> label_4-> setText ("红色”） ;ui-> label_5-> setText ("非空车位”） ;｝｝该程序的运行结果分别如图2. 1. 7和图2. 1. 8 所示。该算法还可以用Pythn程序设计语言描述如下：flag=int (input (“输入车位状态值：＂） )if flag==1:print ("绿色”）print ("空车位＂）else:print ("红色”）print ("非空车位＂）
计算机程序设计语言 计算机程序设计语言经历了“机器语言一汇编语言一高级语言”的发展历程。机器语言中的指令由“0”“1”二进制码组成，机器执行效率高但可读性、维护性差。为了提升编程的效率，科学家用特定的符号（助记符）来表示各个机器指令，发明了汇编语言。科学家后来又发明了高级语言，用接近人类日常用语的符号来表示各类指令。常见的高级语言有Basic、C、C++、Java、Pythn、Ruby等。
1，某智能停车场车位引导系统中，通过一个区域控制器来统计、显示该区域空车位情况。当该区域控制器接收到每个车位发送的状态信息（ “空车位”或“非空车位”）后，它会统计该区域当前的空车位总数，并将该信息通过引导屏呈现在停车库入口处（如图2.1.9），引导驾驶员有方向地寻找空车位。与同学讨论，该区域控制器可用怎样的算法来解决空车位的统计和显示问题？2，与同学一起讨论，是否可以设计出除本节介绍的四种算法描述方式之外的其他方式？并将第1题的算法用自己设计的方式加以描述。