第1章 计算机解决问题的过程-1

1、高中信息技术 | 算法与程序设计 | 第一章第1章 计算机解决问题的过程(一)授课人：郑开明李彦宏李彦宏 百度百度CEO 现在人工智现在人工智能能之所以能之所以能在大在大放异彩放异彩，是因为，是因为具备了几个重要具备了几个重要前提条件：前提条件：算法算法、硬件硬件和和大数据大数据。黄仁勋黄仁勋 - - 英伟达公英伟达公司老板。司老板。美籍华人，美籍华人，1993 1993 年创办年创办NVIDIA NVIDIA （全球最大显卡芯片（全球最大显卡芯片厂商之一）。厂商之一）。 现在现在在人工智能的算法方在人工智能的算法方面卓有成效面卓有成效用计算机解决问题的步骤一算法和算法描述二知识目标：了解计算

2、机解决问题的过程；了解算法的概念了解计算机解决问题的过程；了解算法的概念、 特征特征及描述方法及描述方法技能目标：能够自主探究手工解决问题的过程能够自主探究手工解决问题的过程； 掌握掌握算法的特征和用流程图描述算法算法的特征和用流程图描述算法情感态度与价值观：养成独立分析、解决问题的习惯。养成独立分析、解决问题的习惯。用计算机解决问题的步骤提出问题分析问题设计算法编写程序调试运行得到结果（一）分析问题（一）分析问题 例：甲、乙两只杯中分别装着牛奶和果例：甲、乙两只杯中分别装着牛奶和果汁，要求把这两个杯子中的饮料交换过来。汁，要求把这两个杯子中的饮料交换过来。输出什么输出什么 （需要达到什么结果

3、）（需要达到什么结果）输入什么（弄清问题有什么已知条件）（弄清问题有什么已知条件）分析问题最好采用分析问题最好采用建立数学模型建立数学模型的方式的方式 分析问题后就要明确解决问题的关键是什么，把实际分析问题后就要明确解决问题的关键是什么，把实际问题转化为数学问题。问题转化为数学问题。 前例前例中，计算机不可能实际操纵杯子，我们用变量中，计算机不可能实际操纵杯子，我们用变量X X表示甲杯，变量表示甲杯，变量Y Y表示乙杯，用数值表示乙杯，用数值1 1表示牛奶，数值表示牛奶，数值2 2表表示果汁，对示果汁，对X X赋值赋值1 1表示甲杯装牛奶，对表示甲杯装牛奶，对Y Y赋值赋值2 2表示乙杯表示乙

4、杯装果汁，交换饮料的结果就是使装果汁，交换饮料的结果就是使X X的值变为的值变为2 2，而，而Y Y的值变的值变为为1 1，这个转换过程叫做数学建模。，这个转换过程叫做数学建模。牛奶1果汁2空空果汁2牛奶1果汁2牛奶1空果汁2空牛奶1 计算机在程序运行过程中与实际操作不同的是：计算机在程序运行过程中与实际操作不同的是：实际操作过程中饮料倒出以后杯子变空，而在程序实际操作过程中饮料倒出以后杯子变空，而在程序运行过程一个变量把值赋给其它变量以后其值是不运行过程一个变量把值赋给其它变量以后其值是不变的。变的。 注意注意（二）设计算法二）设计算法 1、算法的概念、算法的概念：是在有限步骤内求解某一问题

5、所使用：是在有限步骤内求解某一问题所使用的一组定义明确的的一组定义明确的规则规则。（。（通俗地说，算法是用计算机求通俗地说，算法是用计算机求解某一问题的解某一问题的方法方法，是可以被计算机执行的一组动作，这，是可以被计算机执行的一组动作，这些动作必须是有穷的，即在有限步骤内可以完成。些动作必须是有穷的，即在有限步骤内可以完成。） 算法算法设计设计过程过程中采用中采用“自顶向下，逐步求精自顶向下，逐步求精”的方的方法，即首先把要解决问题的思路分解成几大步骤，然后法，即首先把要解决问题的思路分解成几大步骤，然后再对每一步骤细分，直到每一个步骤都能用一条语句或再对每一步骤细分，直到每一个步骤都能用一

6、条语句或几条语句描写出来。几条语句描写出来。2、算法的特征：、算法的特征：一个算法的步骤定义是有限的，并且必须保证执行有限之后结束一个算法的步骤定义是有限的，并且必须保证执行有限之后结束。算法的每一步骤必须有确切的定义，无二义性。算法的每一步骤必须有确切的定义，无二义性。一个算法有零个或多个输入，以刻画运算的初始情况。一个算法有零个或多个输入，以刻画运算的初始情况。一个算法有一个或多个输出，以反映对输入数据加工后的结果。一个算法有一个或多个输出，以反映对输入数据加工后的结果。算法中有待执行的运算和操作是相当基本的，能够精确地运行。算法中有待执行的运算和操作是相当基本的，能够精确地运行。3、算法

7、的描述：、算法的描述：（1）自然语言。）自然语言。（2）流程图。）流程图。（3）伪代码。）伪代码。例：写出求半径为例：写出求半径为R的圆周长的圆周长L和面积和面积S的算法：的算法： 输入半径输入半径R的值的值 计算圆周长计算圆周长L23.14R 计算圆的面积计算圆的面积S3.14R2 输出圆半径输出圆半径R、周长、周长L、面积、面积S 结束结束 4、画、画出程序流程图出程序流程图 程序程序流程图流程图：就是用框图来描述算法。流：就是用框图来描述算法。流程图直观、清晰、易懂，更有利于人们设计算程图直观、清晰、易懂，更有利于人们设计算法，交流、检查和修改算法。法，交流、检查和修改算法。流程图（框图

8、）的符号和功能如下表：符号 名称 功能 流向线流向线表示流程的路径和方向表示流程的路径和方向起止框起止框整个流程的开始和结束整个流程的开始和结束处理框处理框表示处理或运算表示处理或运算判断框判断框表示一次判断表示一次判断输入输入/输出框输出框表示输入输出数据表示输入输出数据连接框连接框表示此处下转或上接表示此处下转或上接 开始开始输出输出X,Y的值的值X1,Y2输出输出X,Y的值的值Z XY ZX Y结束结束牛奶和牛奶和果汁换杯果汁换杯的的流程图流程图已知半径为已知半径为R R求圆的周长求圆的周长L L和面积和面积S S的的流程图流程图开始开始输出输出R的的值值输出输出L,S的的值值L 2*

9、*3.14* *RS 3.14* *R2结束结束开始输入xX0?输出x结束y=-x2 +1y=3x +2是否 2016年12月成都一诊考试理数第一题第3小题内容如下： 执行如图所示的程序图，执行如图所示的程序图，如果输出结果为如果输出结果为0 0，那么输，那么输入的入的x x为：为：(A) (B) -1或1 (C) 1 (D) -191（三）（三）编写程序编写程序 确定了确定了“怎么做怎么做”后，就需要将其后，就需要将其“转告转告”计算机。计算机。这项这项“转告转告”计算机计算机“怎么做怎么做”的工作就是编写程序。的工作就是编写程序。 编写程序是要用一种编写程序是要用一种计算机能接受的程序设计

10、语言计算机能接受的程序设计语言将将求解问题的算法描述出来。求解问题的算法描述出来。开始开始输出输出X,Y的值的值X1,Y2输出输出X,Y的值的值Z XY ZX Y结束结束 LETX1 ：LETY2 PRINT ” ” X” ”; X，” ”Y=” ”;Y LET Z=X LET X=Y LET Y=Z PRINT ” ”X=” ”;X，” ”Y=” ”;Y END（四）（四）调试运行调试运行 程序编写完成，需要试运行，以便发现错误和修改程序编写完成，需要试运行，以便发现错误和修改错误。错误。在程序设计工作中，无论是初出茅庐还是编程高在程序设计工作中，无论是初出茅庐还是编程高手都免不了出错，因此调试程序是计算机解决问题过程手都免不了出错，因此调试程序是计算机解决问题过程中一个非常重要的环节。中一个非常重要的环节。小结小结一、用计算机解决问