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人教版高一数学(必修三)第一章 算法初步
的结果,但在异常情况下(输入的x在10与100之 间),这一指令执行的结果就不确定了.
算法的四个特征
(3)有穷性(finiteness) 算法的有穷性是指算法必须能在有限的时间内执 行完,即算法必须能在执行有限个步骤之后终止。
数学中的无穷级数,在实际计算时只能取有限项,
即计算无穷级数的过程只能是有穷的。因此,一
城区一中学生数学模块学分认定由模块成绩 决定,模块成绩由模块考试成绩和平时成绩 构成,各占50%,若模块成绩大于或等于 60分,获得2学分,否则不能获得学分(为 0分),设计一算法,通过考试成绩和平时 成绩计算学分,并画出程序框图。
答案
开始
输入a,b
S=(a+b)*0.5 否 S>=60? 是
credit=2
束。因此.弈棋程序可以考虑计算机每一次可能
的移动,它的对手每一次可能的应答,以及计算
机对这些移动的可能应答等等,直到每个可能的 移动停止下来为止。
算法的四个特征
此外,由于计算机可以知道每次移动的结果,因 此总可以选择一种最好的移动方式。但即使如此, 这种弈棋程序还是不可能执行,因为所有这些可
能移动的次数太多,所要花费的时间不能容忍。
我们为什么要学习算法?
问题:为什么要在数学课上教语句和算法? 学习算法有什么用,跟生活又什么关系?
1、体会算法基本思想;
2、提高逻辑思维能力; 3、提高思辨能力和实践能力;
思考以下问题的算法:
一位商人有9枚银元,其中有1枚略轻的是假银 元。你能用天平(不用砝码)将假银元找出来吗? 解: 1.把银元分成3组,每组3枚; 2.先将两组分别放在天平的两边。如果天平 不平衡,那边假银元就放在轻的那一组;如果天平 左右平衡,则假银元就在未称的第3组里; 3.取出含假银元的那一组,从中任取两枚放 在天平的两边。如果左右不平衡,则轻的那一边就 是假银元;如果天平两边平衡,则末称的那一枚就 是假银元。
时,该计算过程就不能适应了。
算法的四个特征
例如,某计算工具规定:大于100的数认为是比1 大很多,而小于10的数不能认为是比1大很多;且 在正常情况下出现的数或是大于100,或是小于10.
但指令“输入一个X,若x比1大很多,则输出数字
1,否则输出数字0”是不确定的。这是因为,在正
常的输入情况下,这一指令的执行可以得到正确
输出credit 结束
credit=0
练习题二
为了加强居民的节水意识,某市制定了以下 生活用水收费标准:每户每月用水未超过7 m3时,每立方米收费 1.0元,并加收0.2元 的城市污水处理费,超过7m3的部分,每立方 米收费1.5元,并加收0.4元的城市污水处理 费。
开始
答案
N
输入x
x≤7 y y=1.2x
小结
1、循环结构的特点: 重复同一个处理过程 2、循环结构的框图表示: 当型(条件满足)和直到型(条件不满足) 3、循环结构注意的问题: 避免死循环的出现,设置好进入(结束) 循环体的条件。
程序框图又称流程图,是一种用规定的图形,指 向线及文字说明来准确、直观地表示算法的图形。
名称 功能 终端框(起止框) 一个算法的起始和结束 输入、输出框 算法的输入和输出的信息 处理框(执行框) 赋值、计算 判断框 判断一个条件是否成立, 用“是”、“否”或 “Y”、“N”标明
算法初步
程序框图
程序框图是描述算法的适度形式
自然语言:模糊性和二义性; 程序框图:表述算法基本逻辑结构的图形 组成,它使复杂的内容与关系表现的非常 明了,具有很好的可读性,但是计算机不 能读解; 程序设计:将算法用计算机能够识别的语 言表述出来,但由于程序设计非常形式化, 过于复杂,数学课上没必要讲述。
பைடு நூலகம்由上述两个例子可以看出,虽然许多计算过程是
有限的.但仍有可能无实用价值。
算法的四个特征
(4)算法必须拥有足够的情报
一个算法是否有效,还取决于为算法的执行所提
供的情报是否足够。例如,对于指令“如果小明
是学生,则输出字母Y,否则输出N”。当算法执行
过程中提供了小明一定不是学生的某种信息时, 执行的结果将输出字母N;当提供的只是部分学生 的名单,且小明恰在此名单之中,则执行的结果 将输出字母Y。但如果在提供的部分学生的名单中
y=1.9x-4.9
输入y
结束
思考:整个程序框图有什么特点?
算法如下: 第一步:输入住房面积S;
第二步:根据面积选择计费方式: 如果S小于或等于80,则租金为 M=s×3,否则为M=240+(S-80)×5;
第三步:输出房租M的值。
开始
输入面积S 否 S<=80 是 M=3*S M=240+5*(S-8)
输出租金M
结束
练习题一
算法的四个特征
(2)确定性(definiteness)
算法的确定性,是指算法中的每一个步骤都必须是有明确 定义的,不允许有模棱两可的解释,也不允许有多义性。
这一特征也反映了算法与数学公式的明显差异。在解决实
际问题时,可能会出现这样的情况:针对某种特特殊问题, 数学公式是正确的,但按此数学公式设计的计算过程可能 会使计算机系统无所适从,这是因为,根据数学公式设计 的计算过程只考虑了正常使用的情况,而当出现异常情况
虽然总可以根据克莱姆规则设计出一个计算过程
用于计算所有可能出现的行列式,但这样的计算 过程所需的时间实际上是不能容忍的。
算法的四个特征
从理论上讲,总可以写出一个正确的弈棋程序, 而且这也并不是一件很困难的工作。由于在一个 棋盘上安排棋子的方式总是有限的,而且,根据
一定的规则.在有限次移动棋子之后比赛一定结
例1 设计一算法:输入圆的半径,输出圆的面积, 并画出流程图
开始
第一步:输入圆的半径;
定义Pi=3.14
第二步:利用公式“圆的面积=圆周 率×(半径的平方)”计算圆的面 积; 第三步:输出圆的面积。
输入半径R
计算S=Pi*R*R
输出面积S
思考:整个程序框图有什么特点?
结束
例:设计房租收费的算法,其要求是:住房 面积80平方米以内,每平方米收费3元,住房 面积超过80平方米时,超过部分,每平方米 收费5元.输入住房面积数,输出应付的房租。
算 法 是 什 么
判断一个正整数是否是质数的算法
1、自然语言描述 第一步:判断n是否等于2?若n=2,则n是质数,否则, 执行第二步; 第二步:依次从2~(n-1)检验是不是n的因数,即能 整除n的数,若有这样的数,则n不是质数;若没有,则 n是质数。
开始 输入n n=2? 否 是
d=2
否 d整除n? 是 flag=0 是 否 d<=n-1且 flag=1? d=d+1
程序框图部分的教学目标
只要掌握三种基本结构和五个基本算法语 句就可以了。 flag=1 输入n 顺序结构:
否
flag=1?
是
n是质数
n不是质数
条件结构:
结束
循环结构
循环结构示意图 否
d整除n?
是
flag=0
d=d+1
是
d<=n-1且flag=1?
否
五种语句
1、输入语句; 2、输出语句; 3、赋值语句; 4、条件语句; 5、循环语句;
【例】写出你在家中烧开水的过程的一个算法 1、往壶内注水;
2、点火加热;
3、观察:如果水开,则停止烧火,否 则继续烧火; 4、如果水未开,重复“3”直至水开。
总 结
一、其实大部分事情都是按照一定的程序执行, 因此要理清事情的每一步,才能更好地认清事 物的本质,进而提出解决问题的方法; 二、判断水是否烧开与是否继续烧火的过程是 一个判断与反馈的过程,因此有必要不断重复 过程“3”
个数的无穷级数的表示只是一种计算公式,而根
据精度要求确定的计算过程才是有穷的算法。
算法的四个特征
算法的有穷性还应包括合理的执行时间的含义。 如果一个算法的执行时间是有穷的,但却需要执 行千万年.显然这就失去了算法的实用价值。例
如,克莱姆(Cramer)规则是求解线性代数方程组
的一种数学方法,但不能以此为算法,这是因为,
找不到小明的名字.则在执行该指令时无法确定
小明是否是学生。
请试写出一个算法?
写出求一个数绝对值的一个算法
①请输入要求绝对值的数a;
②若a=0,则b=0(b为a的绝对值);
若a>0,则b=a; 若a<0,则b=-a. ③输出a 的绝对值b。
大家要注意写算法的要求
答案
开始
绝对值问题
输入a
a ≥0
Y N
△随着计算科学和信息技术 的飞速发展,算法的思想已经 渗透到社会的方方面。在以前 的学习中,虽然没有出现算法 这个名词,但实际上在数学教 学中已经渗透了大量的算法思 想,如四则运算的过程、求解 方程的步骤等等。完成这些工 作都需要一系列程序化的步骤, 这就是算法的思想。
算 法 的 基 本 思 想
△算法可以理解为由基 本运算及规定的运算顺 序构成的完整的解题步 骤,或看成按要求设计 好的有限的、确切的计 算序列,并且这样的步 骤或序列能解决一类问 题。 简单的说,算法就是解 决问题的步骤和方法。
flag=1?
是 n是质数 结束
否
n不是质数
算法的四个特征
算法不同于求解一个具体问题的方法,是这种方 法的高度概括。算法具有如下特征: (1)可行性(effectiveness)
算法的可行性包括两个方面:一是算法中的每一 个步骤必须是能实现的。例如,在算法中,不允 许出现分母为零的情况;在实数范围内不能求一 个负数的平方根等。二是算法执行的结果要能达 到预期的目的。通常,针对实际问题设计的算法, 人们总是希望能够得到满意的结果。