(选修)第一章 计算机与算法

《算法与程序设计》
1.2 算法描述与设计
教学设计
单位：授课人：
《算法描述与设计》教学设计
为了更形象、直观地表示算法，我们引入了流程图
，学生学习流也叫程序框图。

下面，同学们学习“韩信点兵”问题的
流程图表示。

开始
1n
n 被3 、5 、7 整Y
除后余数为
2 、
3 、2
N
n+1n
输出n 的值
结束
流程图描述算法常用的框图主要有以下几个：
在流程图的基础上，专业软件开发人员一般采用伪代码来描述算法。

伪代码是一种介于自然语言和计算机语言之间的一种算法描述，不是真正的程序语言代码，所以没有严格的语法限制，书写格式也比较自由，只要把意思表达清楚就可以了。

例如，判断闰年伪代码算法描述如下：
输入年份y
IF y 能被4 整除THEN
IF y 能被100 整除THEN
IF y 能被400 整除
输出“是闰年”
附：《算法描述与设计》流程图作品评价量表
《算法描述与设计》流程图作品评价量表
说明：1、作品评价等级分为A、B、C、D 四个等级。

2、在对应的作品等级下画“√”。

《计算机算法基础》教学大纲计算机算法基础教学大纲课程简介本课程作为计算机科学与技术专业必修课，旨在让学生掌握计算机算法的基础知识和基本应用，为后续深入研究算法提供基础。

教学目标通过本课程的研究，学生将能够：- 熟练掌握常用的计算机算法- 理解各种算法的基本思想和运行原理- 能够运用算法进行简单的问题求解和程序设计- 培养编写高效算法的能力教学内容第一章算法基础1.1 算法的定义和特性1.2 算法的分类1.3 时间复杂度和空间复杂度第二章常用算法2.1 排序算法（冒泡排序、快速排序、归并排序）2.2 查找算法（顺序查找、折半查找、哈希查找）2.3 图算法（最短路径算法、最小生成树算法）第三章算法应用3.1 算法在智能搜索、机器研究等领域的应用3.2 算法在计算机游戏、网络安全等领域的应用3.3 算法在大数据处理中的应用教学方法本课程采用讲授和实践相结合的教学方法。

教师将通过课堂讲解、板书演示、案例分析等方式向学生介绍算法基础原理和应用技巧，并通过实例编程和练巩固学生的实际应用能力。

考核方式本课程考核方式包括课堂作业、实验报告、期中考试和期末考试。

其中，期中考试占30%的成绩，期末考试占50%的成绩，课堂作业和实验报告占20%的成绩。

教材与参考书目教材《数据结构与算法分析》，作者：Mark Allen Weiss，出版社：机械工业出版社参考书目《算法导论》，作者：Thomas H. Cormen，出版社：机械工业出版社《算法设计与分析基础》，作者：Sun Limin，出版社：高等教育出版社实验环境本课程实验环境为Windows操作系统，使用Java语言进行编程实现。

教学进度。

教科版高中信息技术选修一《算法与程序设计》选修教案教案：算法与程序设计教学目标：1.了解算法和程序设计的基本概念和原理；2.掌握常见的算法和程序设计方法；3.运用所学知识解决实际问题；4.培养学生的逻辑思维和创新能力。

教学内容：1.算法的基本概念与分类a.算法的定义和特点；b.算法的分类和评价标准；c.常见的排序算法，如冒泡排序、选择排序、插入排序等。

2.程序设计基础a.程序设计语言和编译器的介绍；b.算法与程序设计的关系；c.算法和程序设计的基本语句和控制结构，如顺序结构、条件结构、循环结构等。

3.算法设计与问题解决a.算法设计的基本方法和步骤；b.算法设计的常见问题，如查找问题、排序问题等；c.使用编程语言实现算法解决实际问题。

4.程序设计的进阶技巧a.数据结构的基本概念与分类；b.常见的数据结构，如链表、栈、队列等；c.运用递归解决问题的思想与方法。

教学方法：1.讲授：通过讲解理论知识，让学生对算法和程序设计有一个全面的了解；2.实践：通过编写小型程序，让学生动手实践所学知识，提高动手能力；3.探究：引导学生主动探索和发现问题的解决方法，培养学生的创新能力；4.讨论：组织学生进行小组讨论，共同解决问题，培养团队合作精神。

教学过程：第一课时：算法的基本概念与分类1.导入：以日常生活中的问题为例，引出算法的概念和重要性；2.讲解：算法的定义和特点，以及算法的分类和评价标准；3.实践：通过示例演示并让学生动手实践，学习常见的排序算法；a.冒泡排序的实现和原理；b.选择排序的实现和原理；c.插入排序的实现和原理；4.总结：总结本节课的内容，并布置相关习题作业。

第二课时：程序设计基础1.复习：回顾上节课学习的内容，检查学生的掌握程度；2.讲解：介绍程序设计语言和编译器的基本概念；3.实践：通过示例演示程序设计的基本语句和控制结构；a.顺序结构的实现和原理；b.条件结构的实现和原理；c.循环结构的实现和原理；4.总结：总结本节课的内容，并布置相关习题作业。

第一章绪论算法（Algorithm）理论处于计算机科学的核心地位，它与计算机应用的许多实际问题有着直接的联系。

§1 算法的基本概念1 算法的地位①算法（Algorithm）理论处于计算机科学的核心地位。

想要使用计算机解决问题，就要设计该问题的算法，要给出解决该问题所需的一系列解题步骤。

②算法与程序计算机软件的重要内容之一是程序，程序是计算机指令的序列，计算机一步一步地执行这个指令序列，就完成了希望它所做的事情。

程序设计就是按照一定的要求编排一个合理的指令序列。

程序设计主要包含两个方面，行为特性设计和结构特性设计。

结构特性设计是指确定合适的数据结构，将程序处理的数据在计算机内部表示和存放。

行为特性设计是确定要解决的实际问题的具体步骤，把全部解题过程完整地描述出来，这一过程就是算法设计。

算法设计是程序设计的基础。

美国《计算机科学基础》一书指出，“算法代表了对问题的解”，“程序是算法在计算机上的特定实现”。

N．Wirth指出“程序就是在数据的某些特定的表示方法和结构的基础上对抽象算法的具体表述。

”通俗地讲，程序是用计算机语言表述的算法。

数据结构是程序设计的另一基础。

程序的目的是加工数据，具体的数据加工步骤为算法，程序是算法和数据结构的统一。

著名计算机科学家N．Wirth于1976年提出了“程序=算法+数据结构”的概念。

这个公式表明，算法与数据结构是密切相关的，算法的设计要与数据结构相适应。

算法不等于程序，它不需考虑具体的机器，算法也不等于计算方法，它比计算方法更具体。

算法知识位于程序设计的高层（算法，方法学，语言和工具），具有相对稳定性。

很多经典算法产生于20世纪50、60年代，如hash算法，快速排序算法，至今仍在使用。

2 算法的定义下面我们先看两个例子：例1 求一个数a的平方根。

利用迭代公式：x n+1=(x n+a/x n)/2 ，算法如下：①对x赋初值x0②如果| x2-a| < ε则转④③x=(x+a/x)/2, 转②④输出x例2 求m,n的最大公约数利用辗转除法可得求自然数m，n的最大公约数的算法如下：①r=m mod n②循环直到r=0m=nn=rr= m mod n③输出n可以看出，算法是解题方案的准确而完整的描述，它是由一些步骤组成的一个过程，这些步骤连在一起给出一类问题的解。

算法描述之流程图学科整合策略：本节采用的案例与数学学科整合，有助于学生知识的迁移；支架策略：借助FLASH动画降低了使用流程图描述算法的操作难度；学习平台提供了明确清晰的学习活动指引，同时提供了“Raptor”工具基本操作的微课，让学生的整个学习过程环环相扣，层层递进。

深度学习路线策略：根据学生的背景知识，通过提问来激活学生先期知识，采用多种教学策略，促进学生获取新知识，通过体验、尝试、挑战，将获取到的新知识与已有知识联结在一起，形成知识树。

七、资源和环境1、资源资源类型资源内容简要描述资源来源学习平台在ITTOOLS平台上创建课程微课Raptor的基本操作教师制作动画通过拖放完成相关算法的流程图描述教师制作软件工具Raptor 互联网上下载2、教学环境多媒体网络课室八、教学过程教学环节教师活动学生活动设计意图引入情景问题：某商家为了能在双十一提高销量，思考激趣，明确主题设置了以下优惠方案：提前付预付定金10元，抵30元，双11当天付清尾款；双11当天付款满200减20（系统自动满减）。

你打算在该商家购买一原价格为220元的商品，请问你最终花了多少钱购买了这个商品？自然语言描述算法的优点：采用人们日常所用的语言，人们比较容易接受。

不足：文字过长，走向不清晰，容易出现理解上的歧义性。

明确主题：算法描述之流程图新课讲授一、流程图的描述1．流程图及其图形说明2．流程图的优点优点：流程图描述清晰简洁，走向分明听课突出重点体验活动一：描述用流程图描述数学问题的算法问题：给出3个任意的正实数，判断以这3个正实数为三条边边长的三角形是否存在，并说出判定结果。

（在学习平台上借助动画完成）经历用流程图描述简单算法的过程，感受流程图描述的优点突出重点八、教学过程教学环节教师活动学生活动设计意图新课二、流程图的阅读以求解数学问题：1+2+3+4+5=？的算法流程图学习突出重点突破难点讲授为例，结合计算机的工作原理进行讲解尝试活动二：阅读阅读数学问题：6！的算法流程图（借助学习平台的在线调查功能来完成）完成活动二突出重点突破难点八、教学过程教学环节教师活动学生活动设计意图体验活动三：验证借助Raptor工具验证活动二的结果完成活动三突出重点突破难点提供微课、文字指引及半成品流程图小结梳理知识建构知识树*挑战活动四：挑战2013年全国高考数学题加强算法的学习，有助于培养计算思维，提高解决问题的效率，也是学习用计算机程序解决问题的关键。

高中信息技术（选修1）——《算法与程序设计》多媒体应用程序设计教学设计广东肇庆中学麦丽华2005年11月【教学目标】●知识与技能：1、认识扩展控件的主要属性和方法。

2、掌握通用对话框控件的主要属性和方法。

3、掌握菜单编辑器的使用。

●过程与方法：1、掌握利用扩展控件来设计多媒体程序的方法。

2、掌握利用面向对象编程的原理来设计和制作应用程序。

●情感态度价值观：能产生学习多媒体程序设计的相关技术的愿望。

【教学重点】1、利用VB的多媒体控件设计VCD多媒体播放器。

2、通用对话框控件的常用属性和方法。

3、菜单编辑器。

【教学难点】1、通用对话框控件的属性和方法、菜单编辑器的使用。

2、利用面向对象编程的原理来设计和制作应用程序。

【教学方法】任务驱动和边讲边练相结合。

【教学环境】多媒体计算机网络教室。

【教材分析】本节是广东教育出版社的普通高中课程标准实验教科书之信息技术（选修1）――《算法与程序设计》模块中的第六章第一节多媒体应用程序设计。

主要内容是让学生用VB设计制作一个VCD多媒体播放器。

过程是采用任务驱动的形式，引入一个多媒体播放器程序的设计需求，提出了任务的具体要求，让学生通过观摩回答问题，进行任务分析，划分程序的功能模块，学习两种新的控件知识，进而进行设计制作，经过创建图形用户界面、设置控件属性、编写程序代码、运行和调试程序的过程，最后完成程序设计。

通过本节的学习以进一步深化学生对设计实用程序的理解，从而进一步掌握程序设计的模块划分方法，以及利用可视化编程工具提供的控件对象进行编程，进一步熟悉对象、属性和方法的运用。

而且由于多媒体技术具有将多种媒体信息集成在一起的特点，以及它具有强大的表现力，具有一定的娱乐性，相信本节内容在学生学习时一定会很受欢迎。

【学生分析】学生是高二级的同学，是广东省实施新课程标准的第一届学生，因此，他们基本掌握在新课标理念下的学习方法，和已适应教师的教学方法。

高二年级是学习信息技术选修模块“算法与程序设计”，经过大约一个学期的学习，他们已基本熟悉可视化编程工具――VB的使用，以及对面向对象的编程也有一定的理解。