4.1算法及其特征课件2021—2022学年教科版（2019）必修1（12张PPT）
文档属性
| 名称 | 4.1算法及其特征课件2021—2022学年教科版（2019）必修1（12张PPT） |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 820.0KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 教科版（2019） | ||
| 科目 | 信息技术（信息科技） | ||
| 更新时间 | 2022-04-21 08:15:29 | ||
图片预览
文档简介
(共12张PPT)
4.1 算法及其特征
本节课学习目标
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
4.1 算法及其特征
活动1（寻找开关对应关系）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？
想一想：灯泡除了亮和灭两种状态外，还有什么状态？
活动1 状态分析，解决问题
4.1 算法及其特征
分析问题：灯具有亮和灭两种状态，同时开灯会伴有发热现象，触摸灯泡会有冷和热两种状态。因此一盏灯具可能有4种不同的状态。如何使3盏灯处于不同的状态？
解决问题的步骤（自然语言描述）
1.开1号和2号两个开关。
2.2分钟后关闭1号开关，进入房间。
3.显然亮着的灯由2号开关控制。触摸一下另外两盏不亮的灯，发热的灯肯定由1号开关确定。剩下的灯由3号开关控制。
活动1 状态分析，解决问题
4.1 算法及其特征
解决问题的步骤（流程图描述）
3.4 加密与解密
算法
算法的定义 算法是解决问题的方法和步骤。
算法的特征
1.有穷性。算法必须能在执行有限步骤之后终止。
2.确切性。算法中的每一次运算都有明确的定义，无二义性，计算结果唯一。
3.输入项。一个算法有0个或多个输入。
4.输出项。算法一定要有输出。任何算法不能“无功而返”。
5.可行性。算法在有限时间内完成，运算必须是可以实现的。
算法的描述方法 ①自然语言；②流程图；③伪代码。
4.1 算法及其特征
活动2（寻找被污染的药丸）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，解决问题
4.1 算法及其特征
分析问题：如果从每个药瓶中取出1颗药丸分别进行称重，肯定可以判断哪颗药丸被污染了，但这不符合题目要求。如何改进判断方法呢？考虑：1颗药丸被污染，则增重1克；n颗药丸被污染，则增重n克；如果我们从不同的瓶子中取出不同颗数的药丸，则可以判断是哪个瓶子被污染了。
解决问题的步骤（自然语言描述）
1.从第1个瓶子取出1颗药丸；
2.从第2个瓶子取出2颗药丸；
3.从第3个瓶子取出3颗药丸；
4.从第4个瓶子取出4颗药丸；
以上共10颗药丸，进行称重，结果如下：
1.如果增重1克，则为1号瓶子污染；
2.如果增重2克，则为2号瓶子污染
……
请根据算法设计程序，输入单颗药丸重量及10颗药丸的总重量，判断输出是哪个瓶子被污染。
活动2 定量分析，解决问题
4.1 算法及其特征
活动3（寻找误删的ID号）学校历届校友的数据存储在学校网络中心服务器中（共10000条，无重复数据），某管理员由于误操作删除了一位校友的ID号（8位整数）。恰好在备份文件中保存了所有人员的ID号（无重复数据，无序）。怎样快速找出被误删的ID号以便回复数据？
活动3 巧用运算，解决问题
分析问题：仔细分析，我们发现参与处理的只有ID号，ID号的特征也很明显。
①ID号的数据类型及大小范围是：8位整型；
②数据在两个文件中出现的次数：1次；
③备份文件中ID号总和与故障文件中的ID号总和差值为：误删ID号。
4.1 算法及其特征
程序实现充分利用数值及计算的特点，可以将复杂的查找过程转换成简单的计算。准备copy.txt文件（10个数，每行一个）作为备份文件trouble.txt文件（9个数，每行一个）作为误删ID后的文件。用python编程计算两个文本文件中数据的总和之差。
活动3 巧用运算，解决问题
sum1=0 #设置初始值
sum2=0 #设置初始值
f1=open(r"copy.txt") #打开备份文件
li=f1.readlines() #读取每行数据
for line in li:
sum1=sum1+int(line) #将读取的数据做和运算
f1.close() #关闭备份文件
f2=open(r"trouble.txt") #打开故障文件
li=f2.readlines() #读取每行数据
for line in li:
sum2=sum2+int(line) #将读取的数据做和运算
f2.close() #关闭故障文件
print("被删除的ID号是:",sum1-sum2) #输出被删除的ID号
input("运行完毕，请按回车键退出...")
4.1 算法及其特征
活动4（尝试枚举，谁是冠军）冠军是ABCD四位同学中一位。A说：不是我。B说：是C。C说：是D。D说：C说的不对。已知四人中有一人说了假话。问：到底谁是冠军。
活动4 尝试枚举
分析问题：在不知道谁说真话、假话的情况下，最简单的方法就是把所有可能都枚举出来。因为只有一位冠军，可以枚举选手的编号，并对ABCD四个人的话进行判断。
枚举法是利用了计算机运算速度快、精确度高的特点来解决实际问题。枚举法是将所有可能的答案一一列举，合适就保留，不合适就丢弃，称为“枚举”或“穷举”。
4.1 算法及其特征
程序实现 我们需要把每个人说的话转化成计算机能够执行的表达式。A说不是我，可以表达为： i!=‘A’，i表示冠军的编号。它的结果是一个逻辑值，在数值计算中会自动转换成1（真）或0（假）。那么题目中说有3个人说话是真的，我们可以将4个人的话都换成逻辑表达式，然后计算累和，枚举i，看i为哪一个值的时候累和为3。
champion=['A','B','C','D'] #设置选手列表
for i in champion: #循环读取选手编号
cond=(i!='A') +(i=='C') + (i=='D')+(i!='D') #查找符合条件的选手
if cond==3: #说真话是否是3人
print("冠军是:",i) #输出冠军
input("运行完毕，请按回车键退出...")
活动4 尝试枚举
4.1 算法及其特征
课堂小结
算法的定义（描述解决问题的方法和步骤）
算法的描述方法（自然语言、流程图、伪代码）。
算法的特点：有穷性、确切性、0个或多个输入、至少1个输出、可行性。
几种常用的简单算法：状态分析、定量分析、巧用运算、简单枚举。
4.1 算法及其特征
本节课学习目标
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
4.1 算法及其特征
活动1（寻找开关对应关系）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？
想一想：灯泡除了亮和灭两种状态外，还有什么状态？
活动1 状态分析，解决问题
4.1 算法及其特征
分析问题：灯具有亮和灭两种状态，同时开灯会伴有发热现象，触摸灯泡会有冷和热两种状态。因此一盏灯具可能有4种不同的状态。如何使3盏灯处于不同的状态？
解决问题的步骤（自然语言描述）
1.开1号和2号两个开关。
2.2分钟后关闭1号开关，进入房间。
3.显然亮着的灯由2号开关控制。触摸一下另外两盏不亮的灯，发热的灯肯定由1号开关确定。剩下的灯由3号开关控制。
活动1 状态分析，解决问题
4.1 算法及其特征
解决问题的步骤（流程图描述）
3.4 加密与解密
算法
算法的定义 算法是解决问题的方法和步骤。
算法的特征
1.有穷性。算法必须能在执行有限步骤之后终止。
2.确切性。算法中的每一次运算都有明确的定义，无二义性，计算结果唯一。
3.输入项。一个算法有0个或多个输入。
4.输出项。算法一定要有输出。任何算法不能“无功而返”。
5.可行性。算法在有限时间内完成，运算必须是可以实现的。
算法的描述方法 ①自然语言；②流程图；③伪代码。
4.1 算法及其特征
活动2（寻找被污染的药丸）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，解决问题
4.1 算法及其特征
分析问题：如果从每个药瓶中取出1颗药丸分别进行称重，肯定可以判断哪颗药丸被污染了，但这不符合题目要求。如何改进判断方法呢？考虑：1颗药丸被污染，则增重1克；n颗药丸被污染，则增重n克；如果我们从不同的瓶子中取出不同颗数的药丸，则可以判断是哪个瓶子被污染了。
解决问题的步骤（自然语言描述）
1.从第1个瓶子取出1颗药丸；
2.从第2个瓶子取出2颗药丸；
3.从第3个瓶子取出3颗药丸；
4.从第4个瓶子取出4颗药丸；
以上共10颗药丸，进行称重，结果如下：
1.如果增重1克，则为1号瓶子污染；
2.如果增重2克，则为2号瓶子污染
……
请根据算法设计程序，输入单颗药丸重量及10颗药丸的总重量，判断输出是哪个瓶子被污染。
活动2 定量分析，解决问题
4.1 算法及其特征
活动3（寻找误删的ID号）学校历届校友的数据存储在学校网络中心服务器中（共10000条，无重复数据），某管理员由于误操作删除了一位校友的ID号（8位整数）。恰好在备份文件中保存了所有人员的ID号（无重复数据，无序）。怎样快速找出被误删的ID号以便回复数据？
活动3 巧用运算，解决问题
分析问题：仔细分析，我们发现参与处理的只有ID号，ID号的特征也很明显。
①ID号的数据类型及大小范围是：8位整型；
②数据在两个文件中出现的次数：1次；
③备份文件中ID号总和与故障文件中的ID号总和差值为：误删ID号。
4.1 算法及其特征
程序实现充分利用数值及计算的特点，可以将复杂的查找过程转换成简单的计算。准备copy.txt文件（10个数，每行一个）作为备份文件trouble.txt文件（9个数，每行一个）作为误删ID后的文件。用python编程计算两个文本文件中数据的总和之差。
活动3 巧用运算，解决问题
sum1=0 #设置初始值
sum2=0 #设置初始值
f1=open(r"copy.txt") #打开备份文件
li=f1.readlines() #读取每行数据
for line in li:
sum1=sum1+int(line) #将读取的数据做和运算
f1.close() #关闭备份文件
f2=open(r"trouble.txt") #打开故障文件
li=f2.readlines() #读取每行数据
for line in li:
sum2=sum2+int(line) #将读取的数据做和运算
f2.close() #关闭故障文件
print("被删除的ID号是:",sum1-sum2) #输出被删除的ID号
input("运行完毕，请按回车键退出...")
4.1 算法及其特征
活动4（尝试枚举，谁是冠军）冠军是ABCD四位同学中一位。A说：不是我。B说：是C。C说：是D。D说：C说的不对。已知四人中有一人说了假话。问：到底谁是冠军。
活动4 尝试枚举
分析问题：在不知道谁说真话、假话的情况下，最简单的方法就是把所有可能都枚举出来。因为只有一位冠军，可以枚举选手的编号，并对ABCD四个人的话进行判断。
枚举法是利用了计算机运算速度快、精确度高的特点来解决实际问题。枚举法是将所有可能的答案一一列举，合适就保留，不合适就丢弃，称为“枚举”或“穷举”。
4.1 算法及其特征
程序实现 我们需要把每个人说的话转化成计算机能够执行的表达式。A说不是我，可以表达为： i!=‘A’，i表示冠军的编号。它的结果是一个逻辑值，在数值计算中会自动转换成1（真）或0（假）。那么题目中说有3个人说话是真的，我们可以将4个人的话都换成逻辑表达式，然后计算累和，枚举i，看i为哪一个值的时候累和为3。
champion=['A','B','C','D'] #设置选手列表
for i in champion: #循环读取选手编号
cond=(i!='A') +(i=='C') + (i=='D')+(i!='D') #查找符合条件的选手
if cond==3: #说真话是否是3人
print("冠军是:",i) #输出冠军
input("运行完毕，请按回车键退出...")
活动4 尝试枚举
4.1 算法及其特征
课堂小结
算法的定义（描述解决问题的方法和步骤）
算法的描述方法（自然语言、流程图、伪代码）。
算法的特点：有穷性、确切性、0个或多个输入、至少1个输出、可行性。
几种常用的简单算法：状态分析、定量分析、巧用运算、简单枚举。