浙教版信息技术必修一《数据与计算》 第二章 算法与问题解决 【知识结构体系】 【知识梳理】 一、算法的概念 （一）算法的定义 1. 广义定义 “算法”指的是解决问题或完成任务的一系列步骤。广义的算法中，需要解决的问题不仅仅指传统意义上的计算任务（算术），也可以是社会生活中各种事务的处理。 2. 计算机科学领域定义 “算法”指的是用计算机解决问题的步骤，是为了解决问题而需要让计算机有序执行的、无歧义的、有限步骤的集合。这些需要解决的问题不仅包含了数值计算，还包含了非数值计算的数据处理。 （二）算法的特征 1.有穷性：一个算法的处理步骤必须是有限的。 2.可行性：每一步的操作与要求都是可行的，并且能够在有限时间内完成。 3.确定性：每一步的执行描述必须是明确的 4.0个或多个输入 5.1个或多个输出 （三）算法的要素 1.数据 用算法解决问题时，必须明确参与运算的初始数据、运算时产生的中间数据以及代表问题解决的结果数据。 2.运算 在对数据进行运算时，必须明确每一步的运算是什么、对哪些数据进行运算等。 3.控制转移 在算法执行过程中，有时需要根据数据或运算结果的特点进行不同的处理，这时就需要运用控制转移来执行不同的操作。 二、算法的描述 （一）自然语言 1.定义：自然语言是人们在日常生活中交流使用的语言，通俗易懂 2.变量：数据会发生改变，由字母、数字、下划线等组成的一串字符表示 3.输入：参与算法运算的数据可通过“输入”获得 （二）流程图 1.流程图描述算法结构清晰、寓意明确。 2.常用的流程图基本图形 （三）伪代码描述算法 伪代码由于语法比较接近计算机程序设计语言，所以描述的算法更加紧凑简练，也便于进一步转化为相应的计算机程序。 （四）计算机程序设计语言描述 为了让计算机帮助人们真正解决问题，需要将算法用某种计算机程序设计语言来描述，这个过程称为程序编写（或称代码编写）。 计算机程序设计语言经历了“机器语言→汇编语言→高级语言”的发展历程。 1.机器语言：用“0”“1”组成，机器执行效率高但可读性差、维护性差。 2.汇编语言：用特定的助记符表示各个机器指令，提升效率。 3.高级语言：接近人们日常用语的符号来表示各类指令，如Basic、C、C++、Java等。 三、算法的控制结构 （一）顺序结构 1.每个步骤按照算法中出现的顺序依次执行。 2.每个步骤一定会被执行一次，而且只执行一次。 （二）分支结构 1.首先进行条件判断，根据条件满足与否来决定执行哪个分支。 2.在一个分支结构中，必定有一个分支被执行，其他的分支则被忽略。 （三）循环结构 算法执行过程中，在条件控制下，某些操作步骤需要重复执行（循环）的控制结构称为循环结构。 循环结构的重复执行（循环）并不是没有限制的，而是在条件控制下的一种可控的重复。当需要重复处理的条件不满足时，重复处理必须能及时结束。这样才符合算法的有穷性特征。 四、用算法解决问题的过程 （一）抽象与建模 1.提炼核心要素并加以确定或假设 2.用数学符号描述解决问题的计算模型 （二）设计算法 1.设计原则：遵循算法的特征、围绕算法的要素设计算法 2.步骤：输入数据———处理数据———输出处理结果 （三）描述算法 用流程图描述算法 【典型例题】 1．某算法的流程图如图所示，执行这部分流程，若输入的值为59，则输出s的值为（ ） A．000100 B．111011 C．001000 D．110111 2．设计算法时，我们通常采用哪种方法来确保算法的正确性（ ） A．代码审查 B．数学证明 C．测试 D．用户反馈 3．某算法的部分流程图如图所示 执行这部分流程，输入m，n的值为21、14，则变量n的值是（ ） A．4 B．7 C．12 D．18 4．设计算法时，以下哪个不是重要的考虑因素（ ） A．算法的时间复杂度 B．算法的空间复杂度 ... ...
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