4.1 算法及其特征 第一课时课件（14PPT）2021-2022学年高中信息技术教科版（2019）必修1

(课件网) 算法及其特征 第一课时 第 4 单元 4.1 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。 软件设计师是业务领域和技术领域的专家。面对客户需求，软件设计师要对问题进行整体分析以找到解决方案，通过洽当的方式与客户沟通；面对技术问题，软件设计师需要借助计算机编程解决实际问题。我们将通过“软件开发社招新”项目讨论计算机编程解决问题的过程。 活动1 寻找“开关对应关系” 软件开发社团要招募新成员，报名的同学要经过面试才能加入。第一关面试题是：“一个房间有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哪盏灯？” 设计算法是解决问题的核心，它的基本任务是对问题进行定性分析和定量分析，遵循算法的特征和约定，寻求计算的方法和规则，明确解决问题的途径。 分析问题———灯的状态和特性 灯只有亮、灭两种状态，但是灯又具有一种特殊性，即开灯的同时会伴随发光发热，因此灯被触摸时还有冷、热两种状态。综上所述，一盏灯可能有4种不同的状态。 灯亮 灯灭 发热 不发热 怎么样保证每盏灯的状态都是唯一的？题目中并没有限制开关按动次数，所以3个开关的闭合状态是可以随意改变的。 设计算法———写出步骤和方法（用自然语言描述） 第二步：同时打开1号和2号开关 第三步：2分钟后关掉1号开关 第四步：进入房间 第五步：判断哪一盏灯发亮，亮着这个灯由2号开关控制。 第一步：给灯和开关编号 第六步：判断未发光的灯是否发热，如果发热了，这个灯由1号开关控制，未发热的灯由3号开关控制。 设计算法———写出步骤和方法（用流程图描述） ①2分钟后关闭1号开关 ②灯是否发光 ③灯是否发热 ④该灯由2号开关控制 ⑤该灯由1号开关控制 ⑥该灯由3号开关控制 ① ⑥ ⑤ ④ ② ③ 算法的特征 有穷性 确切性 输出项 可行性 输入项 算法必须能在执行有限个步骤之后终止。 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。 算法一定要有输出。任何算法都不能 “无功而返＂ 。 输入项。一个算法有0个或多个输入，以刻画运算对象的初始悄况，所谓0个输入是指算法本身给出了初始条件。 算法中执行的任何计算都可以在有限时间内完成（也称为 有效性）。 从某种意义上说，算法也是一种数学模型。一般言，问题求解的第一步是数学建模。用数学语言描述实际现象，将现实世界的问题抽象成数学模型，就可能发现问题的本质并判定其能否求解，继而找到求解该问题的方法和算法。 例： 今有鸡兔同笼，上有35头，下有94足，鸡兔各何几？ 数学建模： 假设鸡有x只，兔有y只，则有 2x+4y=94 x+y=35 现实世界的问题抽象成数学模型，可发现问题的本质并判定其能否求解。 有4个分别装了4种药丸的药瓶，里面每颗药丸都有单颗标准质量，其中有一个药瓶中的所有药丸都被污染了。 每颗被污染的药丸比正常药丸增重1克。请在只允许称量一次的情况下，判断出哪个药瓶中的药丸被污染了。 活动2 定量分析， 寻找”被污染的药丸” 如果从每个药瓶中取出1颗药丸分别进行称重，肯定可以判断出哪颗药丸被污染了，但是这种做法显然不符合 ”只能称量一次＂ 的要求。 你能改进判断方法吗？ 考虑1颗药丸的重量变化，如果药丸被污染，则增重克_____，否则增重_____克。 改进算法 从某一个药瓶中取出n颗药丸，如果被污染，则增重_____克，否则增重_____克。 如果我们从不同的药瓶中取出不同颗数的药丸，你能根据增重情 况找出被污染的药丸吗？ 第1个药瓶取1颗，第2个药瓶取2颗， ... ...