新教科版-高一信息技术-4.1-算法及其特征.pptx

算法及其特征 第四单元 计算与问题解决 人类必将生活在一种程序设计的世界里。在这个世界里，人类文化与程序设计不仅并行存在，而且会互相联系，融合 为一种全新的人类思想。—— 叶尔肖夫 ( Yershow) 新教科版-高一信息技术--4全文共33页，当前为第1页。 学习目标 熟悉将解决问题的方法归结为一系列清晰、 准确的步骤的过程。 了解算法的基本要素和重要特征。 运用恰当的方式描述算法。 运用Python语言实现简单算法，解决问题。 学习重点 能够分析问题，设计解决问题的算法，并用恰当的方法描述算法； 了解枚举法的含义，并能使用枚举法解决相关问题。 学习难点 能够设计出解决问题的算法；能够用枚举法解决相关问题。 新教科版-高一信息技术--4全文共33页，当前为第2页。 "一个房间里有3盏灯，房间外有3个开关分别控制这3盏灯，在只允许进房间一次的情况下，如何判断哪个开关控制那盏灯？ 活动1 寻找"开关对应关系"(P86-P87) 图4.1.1 开关对应关系 新教科版-高一信息技术--4全文共33页，当前为第3页。 第一步：打开1、2两个开关 第二步：过2分钟后关闭1号开关 第三步：进房间， 算法是计算机科学的基础，它是解决问题或执行特定任务的精确步骤序列。在高一信息技术课程中，学生被引导理解和掌握算法及其特征，这是编程和问题解决的关键能力。算法的基本要素包括输入、输出、确定性、有穷性和可行性。 算法需要有明确的输入，可以是零个或多个，用来描述问题的初始状态。例如，对于寻找开关对应关系的问题，输入可能是灯的初始状态或开关的位置。算法必须产生输出，即解决问题的结果，至少一个但可以是多个。在这个开关问题中，输出是确定每个开关控制哪盏灯的信息。 算法的确定性意味着每次执行相同的输入都会产生相同的结果，没有二义性。在上述例子中，不论何时执行，只要遵循同样的步骤，都能正确找出开关与灯的对应关系。 有穷性是算法的重要特征，意味着算法必须在有限的步骤内结束。在这个房间灯泡问题中，尽管没有明确限制步骤数，但通过一系列操作（如打开和关闭开关）可以在有限步骤内完成任务。 可行性则确保算法能够在合理的时间内完成，即每个步骤都是可以实际执行的。对于开关问题，每一步都是实际可操作的，如打开、关闭开关，观察灯的状态等。 算法的描述通常有多种方式，包括自然语言、流程图和伪代码。自然语言描述直观易懂，但可能过于冗长且易引发歧义。流程图通过图形化的方式清晰展示步骤，便于理解和执行。伪代码是一种介于自然语言和编程语言之间的表述形式，它简洁且接近实际编程语法，有助于初学者过渡到真正的编程实现。 在学习过程中，学生需要掌握如何分析问题，设计解决问题的算法，以及用恰当的方法描述算法。枚举法是一种常见的算法策略，适用于解决包含有限可能性的问题，例如找出所有可能的开关组合，以确定哪个开关控制哪盏灯。通过实践和讨论，学生可以逐步克服设计算法和应用枚举法的难点。 学习算法及其特征是培养计算思维的重要阶段，它不仅帮助学生理解计算机如何工作，也为未来更复杂的编程和问题解决打下坚实基础。通过解决实际问题，如房间灯泡问题，学生能更直观地理解算法的概念，提高他们运用算法解决问题的能力。