算法与程序设计——揭开计算机解决问题的神秘面纱PPT课件

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计算机算法与程序设计PPT课件

Bellman-Ford算法
适用于有负权边的有向图，通过对所有边进行松弛操作，逐步更新起点到其它顶点的距离。
最小生成树问题求解方法
Prim算法
适用于无向连通图，通过贪心策略每次选择连接已选顶点和未选顶点中权值最小的边，逐步构建最小生成树。
Kruskal算法
适用于无向连通图，通过并查集数据结构维护图的连通性，每次选择权值最小的边加入最小生成树，并保证不形成环。
栈
后进先出（LIFO）的数据结构，支持压栈和弹栈操作
03
02
链表
非连续内存空间，通过指针连接元素，插入和删除操作较为方便
队列
先进先出（FIFO）的数据结构，支持入队和出队操作
04
树和图数据结构简介
树
具有层次结构的数据结构，包括二叉树、红黑树等，用于表示具有父子关系的数据
图
由节点和边组成的数据结构，用于表示复杂的关系网络，如社交网络、交通网络等
评估算法执行过程中所需额外空间的数量级，也常用大O表示法。
评估方法
最坏情况分析、平均情况分析、最好情况分析等。
02
程序设计基础
编程语言选择与特点
1 2
高级语言与低级语言
解释型与编译型语言的区别，如Python、Java 与C、C等。
面向对象与面向过程
如Java、C与C语言的编程范式对比。
3
动态类型与静态类型
计算机算法与程序设计PPT课件
目录
• 计算机算法概述 • 程序设计基础 • 基本数据结构及其应用 • 排序与查找算法研究 • 图论相关算法探讨 • 动态规划思想在程序设计中的应用 • 计算机算法与程序设计实践案例分析
01
计算机算法概述

1.1计算机解决问题的过程课件

教学难点
用计算机解决问题的过程中的分析问题、设计算法以及如何使用比较准确的语言来描述算法（如穷举法）。
天祝藏族自治县第二中学

四、教法、学法
教法
计算机解决问题的过程问题解决教学法。
学法
教师引导下的自主学习、合作探究学习。
天祝藏族自治县第二中学
7余2，则X就是答案，并记下；
3、令X增加1（为算下一个作准备）； 4、如果算出，则结束；否则跳转到第2步； 5、写出答案。
X整除7余2；
天祝藏族自治县第二中学

五、教学过程
（三）体验活动。
计算机解决问题的过程
“上面的结果超过10万，人工计算要很长时间，在科技发达的今天，你想到什么？”
天祝藏族自治县第二中学

五、教学过程
（二）探究活动。
计算机解决问题的过程
1、把全班分成六个小组，每个小组的同学一起探究、讨论问题一。填写如下探究问题记录表并向教师机提交。
分析问题(找出已知和未知、列出已知和未知之间的关系) 写出解题步骤
天祝藏族自治县第二中学
天祝藏族自治县第二中学

五、教学过程
（四）探讨交流。提高认识。
计算机解决问题的过程关于求解问题的方式讨论记录：
求解问题的方式
人工求解问题用计算机求解问题
相同点
不同点
学生讨论。
求解问题的方析问题、设计算算速度慢。法、得出结果、验证编写程序、调试程序，结果等。运算速度快等。
（六）布置作业。巩固、消化所学知识。
计算机解决问题的过程
1、课堂作业：从教材“实践”和“练习”部分选一题，设计算法。未完成的同学下次课提交。

算法与程序设计(第一章)ppt_粤教版选修1优质课件PPT

算法与程序设计
第一章揭开计算机解决问题的神秘面纱
2021/02/01
1
算法与程序设计
1.1 计算机解决问题的过程
从一个生产方案问题了解用计算机解决问题的步骤:P6
具体问题分析问题设计算法编写程序调试程序得到答案
掌握用自然语言表达算法。（P8实践与练习）
2021/02/01
2
算法与程序设计
写出解题的算法
穷举
2021/02/01
3
算法与程序设计
2x+2y+z≤12 X+2y+z ≤8 4x ≤16 4y ≤12
0 ≤x ≤6; 0 ≤y ≤6; 0 ≤z ≤12 0 ≤x ≤8; 0 ≤y ≤4; 0 ≤z ≤8 0 ≤x ≤4 0 ≤y ≤3
0≤x≤4 0 ≤y ≤3 0 ≤z ≤8
2021/02/01
6
算法与程序设计
f_max = 0 For x = 0 To 4 For y = 0 To 3 For z = 0 To 8 If f_max < f(x, y, z) Then f_max = f(x, y, z) x_max = x y_max = y z_max = z End If Next z Next y Next x Print “当x=”; x_max; “,y=”; y_max; “,z=”; z_max; “时," Print “f(x,y,z)的最大值="; f_max
2021/02/01
7
算法与程序设计
5、调试程序、得到结果
1）、新建工程； 2）、在窗体添加按钮控件； 3）、给按钮添加单击事件过程； 4）、在单击事件过程内输入编写好的程序； 5）、运行程序调试结果。

高中信息技术算法与程序设计第一课_2022年学习资料

算法分析：-以“韩信点兵问题”-为例：-Sepl:将N初始值赋为1-Sep2:如果N被3、三，7整除后的余分别为2,32，则输出N的-值，转Sep叫-Step3:将N的值加1，转Siep2-Step4:结束程序
自然语言的优点：通俗易懂。-缺点：容易产生歧义。
例如：-“这个人连老张也不认识”。-意思之一：这个人不认识老张。-意思之二：老张不认识这个人。
算法与程序设计高中信息技术算法与程序设计第一课ppt
个人计算机的另一个称呼是什么？-电脑-为什么称计算机是电脑？-计算机能模拟人的大脑的活动
算法与程序设计-揭开计算机解决问题的-算法初步-神秘面纱-必程序设计基础-算法与程序框图-必可视化编程-算与程序实现-基本算法-必面向对象程序设计-算法案例-必程序设计实践
算法的描述-冬自然语言-冬流程图-必伪代码
1、用自然语言来描述-什么是自然语言。-人们日常生活中使用的语言
算法描述：-以“韩信点兵问题-为例：“今有物，不知其数，三三数之，剩-二，五五数之，剩三，七七数之，剩二， -物几何？”答曰：“二十三。-算法分析：从1开始，取出一个自然数判断它被3,5、7整除后的余数-是为232 如果是，这个数即是所求的数，求解鞋束。，用下-一个数再试，直到找到这个数为止
计算机只懂得根据人的命令来执行相关的程序，而我们要编写程序，-首先要分析问题：-对问题进行详细地分析，通过析，弄清楚已知条件下的初始状态及-要达到的目标，找出求解问题的方法和过程，并抽取出一个数学模型，形-成算法 -然后要设计算法-将这个数学模型连同它要处理的数据用计算机能识别的方式描述出来-使之成为计算机能处理的对象最后，编写程序：-用程序设计语言设计出具体的问题求解过程，形成计算机程序-这样，计算机就会按照我们给定的指一条一条地-进行处理了。

浙教版信息技术选修1算法与程序设计课件(共26张ppt)

N
流程图表示
用流程图表示算法
流程框图形符号功能
WORD绘制流程图工具
用程序设计语言VB表示算法
Private Sub Command1_Click()
Dim a As Long, b As Long, n As Long
n = Val(Text1.Text)
‘输入整数N
b = Int(Sqr(n)) + 1
《算法与程序设计》教学体会
方案一：基本按教材顺序进行教学，将第二章中的排序和查找调整至第五章一起学习；
方案二：先第一章，再第三、四章内容，最后将第二章与第五章内容结合在一起学习；
方案三：先第一章，第三章内容，再第五章内容，将第二章、第四章内容结合在一起学习；
《算法与程序设计》教学体会
二、教学设计建议 1.强调“理解”算法，而非“设计”算法：
自然语言、流程图、高级语言等； • 算法的三种基本结构
顺序、选择和循环；
N
算法的表示方法
例:判断一个整数N是否为素数?
算法分析:对从2～之间的整数逐一进行判断，判断是否为整数Ｎ的因子。如果一个也不存在，则整数Ｎ就是素数，否则就是合数。因为根据合数的条件可以知道，整数Ｎ可以分解因子A×B，则Ａ，Ｂ中必有一个满足条件小于等于。
学生技能的二大现状简单操作型：属普及型，人数多，入门易；编程型：属提高型，人数少，掌握难；
“理解”（或讲解）算法时要考虑的几个主要问题：
1）要让学生明白“本算法是怎样的一回事情” ①考虑学生的可接受性 ②原则：通俗易懂，由浅入深，由简到繁，由具体到一般
2）要能从逻辑上帮助学生分析推断出本算法的正确性。 3）要让多数学生能乐意、轻松地接受你的这种“理解”方式。

《算法与程序设计》课件

栈与队列
总结词：空间需求
详细描述：栈空间需求较小，只需存储当前元素。队列空间需求较大，需存储所有元素
。
二叉树与图论算法
总结词：层级结构
详细描述：二叉树是一种层级结构，每个节点最多有两个子节点（左子节点和右子节点）。图论算法涉及图的结构和性质，节点和边是基本元素。
二叉树与图论算法
总结词：遍历方式
总结词：空间效率
详细描述：数组连续存储，空间利用率较高。链表节点可能存在大量空闲空间，空间利用率较低。
栈与队列
总结词：先进后
总结词：先进后
栈与队列
总结词：应用场景
VS
详细描述：栈常用于实现函数调用、深度优先搜索等操作。队列常用于实现任务调度、缓冲区处理等操作。
栈与队列
总结词：性能特点
详细描述：栈操作速度快，时间复杂度为O(1)。队列操作速度慢，因为需要移动大量元素，时间复杂度为O(n)。
总结词
复杂度分析
详细描述
二叉树和图论算法的时间复杂度和空间复杂度分析取决于具体算法和应用场景。在某些情况下，二叉树和图论算法的时间复杂度和空间复杂度可能较高。
04
算法设计与优化
分治策略
01
分治策略
将一个复杂的问题分解为两个或更多的相同或相似的子问题，直到最后
子问题可以简单的直接求解，原问题的解即子问题的解的合并。
02
合并排序
采用分治策略的经典算法，将数组分为两半，分别对两半进行排序，最
后合并两个有序的半部分。
03
快速排序
利用分治策略的排序算法，选择一个基准元素，重新排列数组，使得基
准元素左侧都比它小，右侧都比它大，然后递归地对左右两侧进行快速

算法与程序设计.ppt

三、教材的结构体系
第一章揭开计算机解决问题的神秘面纱
三、教材的结构体系
第一章揭开计算机解决问题的神秘面纱
第一节计算机解决问题的过程/2 一、从生产方案选择问题开始/2 二、计算机解决问题的步骤/3
第二节算法与算法的描述/8 一、算法/8 二、算法的描述/9 三、算法在解决问题中的地位和作用/13
在选修部分的五个模块中“算法与程序设计”是作为计算机应用的技术基础设置的。
课程的定位
信息技术本体视角信息技术文化视角
人工智能
发展性（提高层面）
网络技术数据管理
多媒体设计与制作算法与程序设计
基础性（普及层面）
信息技术基础
必修和选修模块的传承
课程的目标
1. 使学生在原有基础上进一步体验算法思想，了解算法和程序设计在解决问题过程中的地位和作用；
(算法的选择<多样性>) 求两个正整数的最大公约数：
同学甲的算法（辗转相除法） Private Sub Command1_CLick()
Dim m As Long, n As Long m = 9147485 n = 5147480
r = m Mod n Do While r > 0
m=n n=r r = m Mod n Loop
信息技术(选修1)
算法与程序设计
广东省基础教育课程资源研究开发中心信息技术教材编写组编著
主编：徐福荫李文郁
本册主编：黄国洪王咸伟
广东省出版集团广东教育出版社出版
粤教版《算法与程序设计》教材与教学研讨
黄国洪
信息技术特级教师粤教版信息技术课程标准实验教材副主编广东省基础教育信息技术教学指导委员会专家

高中信息技术《算法与程序设计：计算机解决问题的基本过程》最新精品PPT课件

特征
输入。一个算法有零个或多个输入，以刻画运算对象的初始情况。确定性。算法的每一个步骤必须要确切地定义，不能有歧义。有穷性。一个算法在执行有穷步之后必须结束。输出。算法有一个或多个与输入有某个特定关系的输出。能行性。算法中有待执行的运算和操作必须是相当基本的，它们都是能够精确地进行的，算法执行者甚至不需要掌握算法的含义即可根据该算法的每一步骤要求进行操作，并最终得出正确的结果。
2. 3. 4. 5.
辗转相除法——求最大公约数
古希腊数学家对公约数求解问题研究提出的算法称为 “辗转相除法”（欧几里得算法）。具体方法是用较大的数除以较小的数，余数和较小的数构成新的一对数，继续上面的除法，直到大数被小数除尽，则较小的数就是最大公约数。例如：求16和12的最大公约数(16,12) →(12,4) →(8, 4) →(4,4)
开始输入正整数m和n r =m除以n的余数否 r=0 是输出n的值结束 m=n,n=r
伪代码描述：最大公约数 Input m,n r=m mod n Do while r≠0
m=n
n =r r =m mod n
Loop
Print n
算法在解决问题中的核心地位和重要作用

寻找解决问题的算法实质上是寻找问题的解决方案，是要找到描述特定类型问题是如何被解决的指令的集合。只有找到了一种可以指导工作执行的算法，通过使用算法来得到并转化智慧，我们才可以构建一台可以表现智能行为的机器来执行这个工作。机器表现的智能等级受到通过算法转化的智慧所限制。算法的好坏直接影响着程序的通用性和有效性，影响着问题解决的效率。
流程图描述：
开始输入正整数m和n
r =m除以n的余数
否 r=0 是

算法与程序设计ppt课件

算法特性
确定性、可行性、有穷性、输入项、输出项。
算法与程序的区别
算法是解决问题的思路和方法，而程序是算法的具体实现。
算法分类及应用领域
基本算法
排序、查找、数值计算等。
数据结构算法
线性表、树、图等数据结构上的操作算法。
图论算法
最短路径、最小生成树、拓扑排序等。
算法分类及应用领域
动态规划算法
插入操作
线性表及其操作实现
删除操作查找操作
遍历操作
线性表及其操作实现
线性表的操作实现基于数组的线性表实现基于链表的线性表实现
栈、队列及其应用举例
01
栈的基本概念与操作
02
栈的定义与特性
栈的基本操作（入栈、出栈、栈顶元素等）
03
栈、队列及其应用举例
队列的基本概念与操作
1
队列的定义与特性
2
分支限界法的原理
输标02入题
广度优先或最小耗费优先的方式搜索问题的解空间树。
01
通过设置目标函数的界来控制搜索进程。
03
04
在分支结点上，当所有子节点已被探寻完，或该结点下的子节点的解不能达到目标函数的界时，回溯到上一层结点选择其它结点进行探寻。
回溯法与分支限界法比较
回溯法
找出所有解或满足特定条件的解。
滚动数组
通过循环数组实现空间优化，降低空间复杂度。
记忆化搜索
将已经计算过的子问题的答案记录下来，避免重复计算，提高时间效率。
四边形不等式优化
对于满足四边形不等式性质的问题，可以利用此性质优化动态规
划的过程，降低时间复杂度。
06
贪心策略在程序设计中的应用

算法与程序设计教学案例分析幻灯片PPT

课程教学课程标准课程标准教材建设教学与学习课程内容与要求的顶层设计课程内容与要求的顶层设计教学内容体系教学方式评价方式的二次设计教学内容体系教学方式评价方式的二次设计以课为单元的内容体系教学评价的实施与创新以课为单元的内容体系教学评价的实施与创新教材变通修订课程教学10教学模式基本框架以学生为中心发挥其主动性创造性侧重讲怎么做力求少而精施行过程考核重视平时成绩以教师为中心学生处于被动地位以讲授为主灌输教材内容强调知其然也要知其所以然记录平时成绩重在期未考试按章节由教师指定作业或练习建构主义模式传统模式11引入情景提出核心问题问题的分析与解决老师引导与促迚提炼与总结知识深化迁移12算法与程序设计模块与高中数学课程中的有关内容有密切联系本课程在时间安排上和教学内容上应该注意与数学课程中相关内容的衔接
谢谢
精品文档优质文档仅供学习
精品文档优质文档仅供学习
• 以讲授为主，灌输教材内容
• 强调“知其然，也要知其所以然”
• 讲课为主，辅以实验
• 记录平时成绩，重在期未考试
• 按章节由教师指定作业或练习
课堂组织流程
引入情景，提出核心问题问题的分析与解决老师引导与促进提炼与总结知识深化（迁移）
课程的开设后所遇问题与展望
《算法与程序设计》模块与高中数学课程中的有关内容有密切联系，本课程在时间安排上和教学内容上应该注意与数学课程中相关内容的衔接。在教学中，要强调理论与实践的结合，引导学生注意寻找、发现身边的实际问题，进而通过设计算法并编制程序去解决这些问题。要注意发现对程序设计有特殊才能的学生，根据具体情况在课外为他们提供充分的发展空间。要搞好本模块的教学工作，就必须做好以下几个方面的工作？
课程的开设后所遇问题与展望
4、如何评价？可以采用平时表现、实验作品、集中测试、获奖等内容相结合的方法来对学生进行评价。具体的评价方法可以采用对以上各项加权平均的办法来确定学生的最终成绩。可以根据实际情况来制定评价涉及到的具体内容和各自的权值。

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问题解决
无论使用现成的软件解决问题，还是自己动手编程解决问题，其实质都是一样的：现有的计算机软件同样也经历了这些过程，
其差别在于，用程序设计解决问题需要我们亲自动手设计软件，而使用现成的软件，是别人已经给我们设计好了的。
算法的描述
❖ 自然语言 ❖ 流程图 ❖ 伪代码
1、用自然语言来描述。
著名数学家华罗庚“烧水泡茶”
算法一 ❖ 第一步：烧水； ❖ 第二步：水烧开后，洗刷茶具； ❖ 第三步：沏茶。算法二 ❖ 第一步：烧水； ❖ 第二步：烧水过程中，洗刷茶具； ❖ 第三步：水烧开后沏茶。
算法在解决问题中的地位和作用
求最大公约数 ❖ 辗转相除法 ❖ 穷举法
见书Ｐ13表1-6
两个程序的效率比较
算法分析：我们知道，如果2月是28天，则这一年是平年；
如果是29天，则这一年是闰年。判断闰年的条件是：如果该年份能被4整除但不能被100整除，或者能被 400整除，则该年为闰年。
流程图
图形
名称开始／结束
功能表示算法的开始或结束
输入／输出
表示算法中变量的输入或输出
处理
判断流程线连接点
表示算法中变量的计算与赋值
表示算法中的条件判断表示算法中的流向表示算法中的转接
流程图的优缺点
与自然语言相比，用流程图描述算法形象、直观，更容易理解。
3、用伪代码描述算法。
例如，给定一个四位数的年份，判断它是否为闰年。如果用伪代码来描述算法，可以表示如下：
算法的概念
加法口诀表
直加
满五加
进十加
破五进十加
一
一上一
一下五去四
一去九进一
二
二上二
二下五去三
二去八进一
三
三上三
三下五去二
三去七进一
四
四上四
四下五去一
四去六进一
五
五上五
五去五进一
六
六上六
六去四进一
六上一去五进一
七
七上七
七去三进一
七上二去五进一
八
八上八
八去二进一
八上三去五进一
九
九上九
九去一进一
九上四去五进一
计算机解决问题的步骤
❖ 分析问题——可采用建立数学模型的方式使问题变得更明确、易理解。
❖ 设计算法——数学模型确定了应该“做什么”，接下来就要为它寻找一个“如何做”的算法。
❖ 编写程序——用一种计算机能接受的程序设计语言来描述问题求解的算法。
❖ 调试程序——查找和改正程序中存在的错误，使程序能顺利地执行，得出正确结果。
算法的特征
❖ 输入 ❖ 确定 ❖ 有穷性 ❖ 输出 ❖ 能行性
判断整数n（n>2）是否为质数
❖ 第一步：给定大于2的整数 ❖ 第二步：令i＝２ ❖ 第三步：用i除n，得到余数r．判断余数r是否为０，若是，
则n不是质数，结束算法；否则，将i的值增加1，仍用i表示 ❖ 第四步：判断i是否大于（n-1），若是，则n是质数，返回第三步
指标运行结果
用辗转相除法设计的程用穷举法设计和程
序
序
ห้องสมุดไป่ตู้
最大公约数
最大公约数
运行时间
较短
较长
通用性
较好
较差
计算机只懂得根据人的命令来执行相关的程序，而我们要编写程序，
首先要分析问题：对问题进行详细地分析，通过分析，弄清楚已知条件下的初始状态及
要达到的目标，找出求解问题的方法和过程，并抽取出一个数学模型，形成算法;
鸡兔同笼问题
一个笼子里有鸡和兔，现在只知道里面一共有35 个头，94只脚，问鸡和兔各有多少只？ X+Y=a 2X+4Y=b
解方程组得：X＝2a-b/2，Y＝b/2-a
设计算法
❖ 输入a和b的值 ❖ 求X=2a-b/2 ❖ 求Y=b/2-a ❖ 输出X，Y的值 ❖ 结束
a1X+b1Y=c1 a2X+b2Y=c2
算法与程序设计
个人计算机的另一个称呼是什么？
电脑
为什么称计算机是电脑？
计算机能模拟人的大脑的活动。
算法与程序设计
算法初步
❖ 算法与程序框图 ❖ 基本算法 ❖ 算法案例
❖ 揭开计算机解决问题的神秘面纱
❖ 程序设计基础 ❖ 可视化编程 ❖ 算法与程序实现 ❖ 面向对象程序设计 ❖ 程序设计实践
如何用计算机解决问题
❖ 输入a1,b1,c1,a2,b2,c2的值 ❖ 求X=(b2*c1-b1*c2)/(a1*b2-a2*b1) ❖ 求Y=(a1*c2-a2*c1)/(a1*b2-a2*b1) ❖ 输出X，Y的值 ❖ 结束
算法
❖ 算法是在有限步骤内求解某一问题所使用的一组定义明确的规则。
❖ 算法是解决问题的方法和步骤
然后要设计算法：将这个数学模型连同它要处理的数据用计算机能识别的方式描述出来，
使之成为计算机能处理的对象；
最后，编写程序：用程序设计语言设计出具体的问题求解过程，形成计算机程序，
这样，计算机就会按照我们给定的指令一条一条地
进行处理了。
设计一个软件的步骤是：
开始
分析问题
设计算法
编写程序
运行程序验证结果
农夫过河问题
一个农夫带着一只狼，一只羊和一棵白菜过河。河边只有一条船,由于船小,农夫一次只能带其中的一样过河。如无人看管,狼要吃羊,羊要吃菜。问农夫如何安排过河,才能使狼、羊、菜都安然无恙。
渡河的方法与步骤：
❖ 第一步：农夫带着羊渡过河去； ❖ 第二步：农夫划船回来； ❖ 第三步：农夫带着菜渡过河去； ❖ 第四步：农夫带着羊划船回来； ❖ 第五步：农夫带着狼渡过河去； ❖ 第六步：农夫划船回来； ❖ 第七步：农夫带着羊渡过河。
什么是自然语言。
人们日常生活中使用的语言
算法描述：
以“韩信点兵问题” 为例：
算法分析：
以“韩信点兵问题” 为例：
自然语言的优点：通俗易懂。缺点：容易产生歧义。
例如：
“这个人连老张也不认识”。
意思之一：这个人不认识老张。意思之二：老张不认识这个人。
2、用流程图来描述
流程图也称程序框图，算法的一种图形化表示方法。
❖ 当我们用计算机解决问题时，首先要分析问题，然后根据问题的要求选择合适的软件。
❖ 如果现有的软件能满足我们的要求，我们会直接用这些软件来完成任务。
❖ 例如：学校财务处要制作一份工资表，工资表中许多数据，我们可以用Excel解决；学生要设计一个报刊设计，可以使用word；网络上的网页是使用网页制作工具完成的，记事本要输入代码，Frontpage和 Dreamweaver可以直接使用可视化工具。除此之外，现实生活中还有许多工作往往比较特殊，现有的软件不能很好地完成，或者由于其他方面的原因无法使用，这就需要我们编写程序来解决问题。