算法的概念_1

1 / 11算法的概念本资料为 WoRD 文档，请点击下载地址下载全文下载地址 算法的概念【教学目标】1.了解算法的含义，体会算法的思想。2.能够用自然语言叙述算法。3.掌握正确的算法应满足的要求。【重点与难点】教学重点：算法的含义、解二元一次方程组和判断一个数为质数的算法设计。教学难点：把自然语言转化为算法语言。【教学过程】1.情境导入：算法作为一个名词，在中学教科书中并没有出现过，我们在基础教育阶段还没有接触算法概念。但是我们却从小学就开始接触算法，熟悉许多问题的算法。如，做四则运算要先乘除后加减，从里往外脱括弧，竖式笔算等都是算法，至于乘法口诀、珠算口诀更是算法的具体体现。我们知道解一元二次方程的算法，求解一元一次不等式、一元二次不等式的算法，解线性方程组的算法，求两个数的最大公因数的算法等。因此，算法其实是重要的数学对象。2.探索研究2 / 11算法(algorithm)一词源于算术(algorism)，即算术方法，是指一个由已知推求未知的运算过程。后来，人们把它推广到一般，把进行某一工作的方法和步骤称为算法。广义地说，算法就是做某一件事的步骤或程序。菜谱是做菜肴的算法，洗衣机的使用说明书是操作洗衣机的算法，歌谱是一首歌曲的算法。在数学中，主要研究计算机能实现的算法，即按照某种机械程序步骤一定可以得到结果的解决问题的程序。比如解方程的算法、函数求值的算法、作图的算法，等等。3.例题分析例 1.任意给定一个大于 1 的整数 n，试设计一个程序或步骤对 n 是否为质数做出判定。解析：根据质数的定义判断解：算法如下：第一步：判断 n 是否等于 2，若 n=2，则 n 是质数；若n2，则执行第二步。第二步：依次从 2 至（n-1）检验是不是 n 的因数，即整除 n 的数，若有这样的数，则 n 不是质数；若没有这样的数，则 n 是质数。这是判断一个大于 1 的整数 n 是否为质数的最基本算法。点评：通过例 1 明确算法具有两个主要特点：有限性和3 / 11确定性。变式训练 1：一个人带三只狼和三只羚羊过河，只有一条船，同船可以容纳一个人和两只动物没有人在的时候，如果狼的数量不少于羚羊的数量，狼就会吃掉羚羊请设计过河的算法。解：算法或步骤如下：S1 人带两只狼过河；S2 人自己返回；S3 人带一只羚羊过河；S4 人带两只狼返回；S5 人带两只羚羊过河；S6 人自己返回；S7 人带两只狼过河；S8 人自己返回；S9 人带一只狼过河例 2 给出求解方程组的一个算法解析：解线性方程组的常用方法是加减消元法和代入消元法，这两种方法没有本质的差别，为了适用于解一般的线性方程组，以便于在计算机上实现，我们用高斯消元法（即先将方程组化为一个三角形方程组，在通过回代过程求出方程组的解）解线性方程组解：用消元法解这个方程组，步骤是：4 / 11第一步：方程不动，将方程中的系数除以方程中的系数，得到乘数；第二步：方程减去乘以方程，消去方程中的项，得到；第三步：将上面的方程组自下而上回代求解，得到， 所以原方程组的解为点评：通过例 2 再次明确算法特点：有限性和确定性变式训练 2：写出求过两点 m(-2,-1)、N(2,3)的直线与坐标轴围成面积的一个算法。解：算法：第一步：取 x1=-2，y1=-1，x2=2，y2=3；第二步：计算；第三步：在第二步结果中令 x=0 得到 y 的值 m，得直线与y 轴交点(0,m)；第四步：在第二步结果中令 y=0 得到 x 的值 n，得直线与x 轴交点(n,0)；第五步：计算 S=；第六步：输出运算结果例 3 用二分法设计一个求解方程 x22=0 的近似根的算法。算法分析：回顾二分法解方程的过程，并假设所求近似根与准确解的差的绝对值不超过，则不难设计出以下步骤：5 / 11第一步：令 f(x)=x22。因为 f(1)0，所以设 x1=1，x2=2。第二步：令 m=(x1+x2)/2，判断 f(m)是否为 0，若则，则m 为所长；若否，则继续判断 f(x1)f(m)大于 0 还是小于 0。第三步：若 f(x1)0，则令 x1=m；否则，令 x2=m。第四步：判断|x1x2|是否成立？若是，则 x1、x2之间的任意取值均为满足条件的近似根；若否，则返回第二点评：渗透循环的思想，为后面教学做铺垫。变式训练 3 给出求 1+2+3+4+5 的一个算法解：算法 1 按照逐一相加的程序进行第一步：计算 1+2，得到 3；第二步：将第一步中的运算结果 3 与 3 相加，得到 6；第三步：将第二步中的运算结果 6 与 4 相加，得到 10；第四步：将第三步中的运算结果 10 与 5 相加，得到 15算法 2 运用公式直接计算第一步：取=5；第二步：计算；第三步：输出运算结果6 / 11算法 3 用循环方法求和第一步：使， ；第二步：使；第三步：使；第四步：使；第五步：如果，则返回第三步，否则输出点评：一个问题的算法可能不唯一4回顾小结1算法的概念：对一类问题的机械的、统一的求解方法算法是由基本运算及规定的运算顺序所构成的完整的解题步骤，或者是按照要求设计好的有限的计算序列，并且这样的步骤或序列能解决一类问题2算法的重要特征：（1）有限性：一个算法在执行有限步后必须结束；（2）确定性：算法的每一个步骤和次序必须是确定的；（3）输入：一个算法有 0 个或多个输入，以刻划运算对象的初始条件所谓 0 个输入是指算法本身定出了初始条件（4）输出：一个算法有 1 个或多个输出，以反映对输入数据加工后的结果没有输出的算法是毫无意义的5课后作业7 / 11写出求的一个算法解：第一步：使， ；第二步：使；第三步：使；第四步：使；第五步：使；算法的概念课前预习学案一、预习目标：了解算法的含义，体会算法的思想。二、预习内容：1.算法的概念及其特点2.判断一个数为质数的算法设计三、提出疑惑：如何快速准确的写出一个问题的算法？课内探究学案一、学习目标：1.了解算法的含义，体会算法的思想；2.能够用自然语言叙述算法；3.知道算法应满足的要求。二、学习重点：算法的含义、判断一个数为质数的算法8 / 11设计。学习难点：把自然语言转化为算法语言。三、学习过程：（一） 、自主学习：1算法的概念2算法的重要特征：（二） 、例题分析：例 1.任意给定一个大于 1 的整数 n，试设计一个程序或步骤对 n 是否为质数做出判定变式训练 1：一个人带三只狼和三只羚羊过河，只有一条船，同船可以容纳一个人和两只动物没有人在的时候，如果狼的数量不少于羚羊的数量，狼就会吃掉羚羊请设计过河的算法。例 2 给出求解方程组的一个算法变式训练 2：写出求过两点 m(-2,-1)、N(2,3)的直线与坐标轴围成面积的一个算法。例 3 用二分法设计一个求解方程 x22=0 的近似根的算法。变式训练 3 给出求 1+2+3+4+5 的一个算法9 / 11（三） 、回顾小结：（1）算法的概念（2）算法的重要特征（四） 、当堂检测：写出求的一个算法解：第一步：使， ；第二步：使；第三步：使；第四步：使；第五步：使；第六步：如果，则返回第三步，否则输出课后练习与提高：1.下列关于算法的说法中，正确的是（）.A算法就是某个问题的解题过程 B算法执行后可以不产生确定的结果c解决某类问题的算法不是惟一的 D算法可以无限地操作下去不停止2.有一堆形状大小相同的珠子，其中只有一粒质量比其他的轻，某同学利用科学的算法，两次利用天平找出这粒最轻的珠子，则这堆珠子最多有多少粒（）3 下列各式中的 S 值不可以用算法求解的是（）10 / 11=1+2+3+4=1+2+3+4+.=1+2+3+4+1004.已知一个学生的语文成绩为 89，数学成绩为 96，外语成绩为 99。求它的总分和平均分的一个算法为：第一步：取 A=89，B=99;第二步：第三步：第四步：输出计算结果。5.写出解方程 2x+3=0 的算法。第一步：第二步：第三步：6.给出一个