《人教数学必修算法初步全章授课流程框图——循环结构》
在数学和计算机科学的教学中,算法是解决问题的基础工具,而循环结构是算法中的核心组成部分。本章主要探讨了程序框图的概念,以及如何利用循环结构来简化算法,特别是针对人教版数学必修课程中的算法初步部分。
程序框图是一种可视化表示算法的方法,它通过图形符号直观地展示了程序的执行流程。在程序框图中,我们通常会遇到顺序结构、选择结构和循环结构。顺序结构是最简单的,按照从上到下的顺序执行;选择结构则根据条件决定执行哪个分支;而循环结构则是重复执行某个或某些操作,直到满足特定条件为止。
以求和问题为例,如1+2+3+4+5,传统方法是逐项相加,但通过引入计数变量和循环结构,我们可以更简洁地实现这一过程。例如,设定初始值s=0,i=1,然后在每次循环中,s=s+i,i=i+1,当i不大于5时,继续循环,否则结束并输出s。这种方法体现了当型循环的特点,即先判断条件再执行循环体。
当型循环与直到型循环的主要区别在于执行顺序和至少执行次数。当型循环在每次循环前检查条件,若不满足则立即终止,可能一次都不执行循环体;而直到型循环先执行一次循环体,然后检查条件,只有当条件满足时才停止,因此至少执行一次循环体。
循环结构与选择结构的区别在于执行次数。选择结构,如if...else语句,仅根据条件执行一个分支,执行次数为一次。而循环结构可以根据条件多次执行同一段代码,直至满足某个条件为止。
例如,求1×2×3×4×5的算法,可以先分别计算每个乘积,也可以通过循环累乘,后者利用了循环结构的效率。算法2就是一个典型的例子,通过循环累乘,当i不大于5时,更新乘积T,并增加i的值,直到i超过5,输出T。
进一步扩展,计算1到10的平均数的算法需要一个循环来累加这10个数的和,然后再除以10得到平均值。设计这样的算法,需要考虑如何初始化累加变量,如何设置循环条件,以及何时输出结果。
理解和掌握循环结构对于理解计算机科学至关重要,它不仅简化了复杂的计算过程,而且是编写高效算法的关键。在教学过程中,通过实例和流程图,可以帮助学生直观地把握循环结构的工作原理,从而更好地运用到实际问题的解决中。